Печатная плата ДЗ (Отчёт по семинарским занятиям в форме ДЗ)

МГТУ им Н. Э. Баумана, 2018 г.Содержание.Условия эксплуатации...................................................................................................2Влияющие факторы.......................................................................................................2Элементы и их характеристики....................................................................................5Компоновочная структура ячеек..................................................................................5Шаг трассировки............................................................................................................5Характеристики ПП и метод изготовления.................................................................6Описание технологического процесса производства печатной платыкомбинированным позитивным методом..................................................................10Литература....................................................................................................................11Условия эксплуатации.Согласно стр.

69, табл. 3.1 [1], при транспортировке стационарной аппаратурыПП должна удовлетворять следующим требованиям:- виброустойчивость;- удароустойчивость;- устойчивость к повышенной температуре;- устойчивость к пониженной температуре.Влияющие факторы.Дестабилизирующие факторы, воздействующие на ПП, приведены на стр. 70 72, табл. 3.3 [1]:Вибрации:Ускоряемые деградационные процессы в ПП:oМеханические напряжения, вызывающие деформацию или потерюмеханической прочности ПП, усталостные изменения ПП(разрушение); нарушение электрических контактов.Способы предотвращения влияния негативных воздействующих факторов:Отстройка ПП от резонанса для выхода низшего значениясобственной частоты f0 из спектра частот внешних воздействий:o2а) путем выбора длины, ширины и толщины ПП;б) изменением суммарной массы установленных на ПП ЭРИ;в) выбором материала основания ПП;г) выбором способа закрепления сторон ПП в модулях более высокогоконструктивного уровня.oПовышение механической прочности и жесткости ПП:а) приклеивание ЭРИ к установочным поверхностям;б) покрытием лаком ПП вместе с ЭРИ;в) заливкой компаундами;г) увеличение площади опорных поверхностей;д) использование материалов с высокими демпфирующими свойствами;е) демпфирующие покрытияж) ребра жесткости, амортизация и т.д.Удары, линейное ускорение:Ускоряемые деградационные процессы в ПП:oМеханические напряжения (разрушение ПП).Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oПовышение механической прочности и жесткости ПП.Высокая температура:1.

Ускоряемые деградационные процессы в ПП:o Расширение, размягчение, обезгаживание, деформация ПП:коробление, прогиб, скручивание.Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oПрименение нагревостойких материалов;3oВыбор минимальных размеров ПП;o Выбор материалов ПП с близкими ТКЛР в продольном и поперечномнаправлении и с медью.2.

Ускоряемые деградационные процессы в ПП:o Уменьшение электропроводности, нагрузочной способностипроводников по току, ухудшение диэлектрических свойств.Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oУвеличение ширины и толщины проводников;oПрименение материалов с низкими диэлектрическими потерями.3. Ускоряемые деградационные процессы в ПП:o Перегрев концевых контактов ПП, увеличение их переходногосопротивления.Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:o Выбор гальванического покрытия со стабильными переходнымисопротивлениями при нагреве.3.

Ускоряемые деградационные процессы в ПП:oВысыхание и растрескивание защитных покрытий.Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oВыбор покрытия, устойчивого к высокой температуре.Низкая температура:Ускоряемые деградационные процессы в ПП:o Уменьшение электропроводности, нагрузочной способности по току,ухудшение диэлектрических свойств вследствие конденсации влаги,деформация, сжатие, хрупкость; электрохимическая коррозияпроводников.4Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oУвеличение ширины и толщины проводников;oВыбор материалов ПП, устойчивых к низким температурам.Пыль:Ускоряемые деградационные процессы в ПП:oАбразивный износ, в том числе контактов ПП;o Увеличение емкости проводников в результате увеличениядиэлектрической проницаемости материалов ПП;o Химическое и электрохимическое разрушение ПП совместно свлагой.Способы предотвращения влияния негативных воздействующихфакторов:oГерметизация;oВыбор материала ПП с хорошими диэлектрическими свойствами;o Увеличение ширины и толщины проводников и расстояния междуними.Элементы и их характеристики.Стр.

462 – 489 [1]:№Тип123456789SQFP 24x24-184SQFP 14x20-120201.14-8PBGA-1690402 резистор1206 конденсаторUSBA-2JPLS 2-20D-SUB DB-25FШагвыводов, мм0.50.52.51.2712.82.52.542.8Кол- Числововыводов45611031111841201416922820255Установочнаяплощадь, мм2718.24383.04146.25519.840.96.474.5784256.5567.528Общеечисловыводов7366008416920682025Характеристики ПП и метод изготовления.1) Тип ПП – ДПП на диэлектрическом основании (стр. 87, табл. 3.7) [1];2) Уровень модульности – 1 (стр. 87, табл. 3.7) [1];3) Класс точности – 4 (стр.

87, табл. 3.7) [1];4) Конструкторская сложность – средняя (стр. 87, табл. 3.7) [1];5) Метод изготовления – комбинированный позитивный (стр. 87, табл. 3.7) [1];6) Материал основания ПП – СТАП, h = 1 мм (стр. 44, табл. 2.2) [1];7) Конструкция печатного проводника (стр. 87, табл. 3.7) [1]:1 – металлорезист (Sn-Pb), h = 15 мкм; 2 – гальваническая медь, h = 25 мкм; 3 –химическая медь, h = 2 мкм; 4 – медная фольга, h = 18 мкм.8) Ориентировочная площадь ПП (стр. 90, форм. 3.1) [1]:S∑ = kS∑∑ni=1 Syi =2∙(4∙718.24+5∙383.04+6∙146.25+1∙519.84+10∙0.9+3∙6.4+74.5784+256.5+567.528) ==14224.612 мм2,где Syi - установочная площадь i-го ЭРИ;kS∑ - коэффициент, зависящий от назначения и условий эксплуатацииаппаратуры(kS∑ = 2);n – количество ЭРИ.9) Габариты и площадь печатной платы (стр.

29, табл. 1.3) [1]:Длина – 150 мм; ширина – 110 мм; площадь ПП – 16500 мм2.610) Длина электрических связей (стр. 106, форм. 3.4) [1]:Lсв= β(Lx+Ly)nвывNм= 0.06150+1101668∙32 = 26052.8 мм,где β = 0.06 – коэффициент пропорциональности, учитывающий влияниеширины и шага проводников, эффективности трассировки, форм корпуса ИМС имонтажного поля.Lx и Ly – габаритные размеры МПП;nвыв – количество выводов ИМС;Nм – количество ЭРИ, устанавливаемых на ПП.11) Число слоев (стр. 106, форм. 3.5 и 3.6) [1] и толщина МПП (стр. 107, форм.3.7) [1]:где nлог – количество логических (сигнальных) слоев;ηтр – коэффициент эффективности трассировки (ηтр = 0.95);ln – частное от деления шага координатной сетки или основного шагаразмещения ЭРИ на любое целое число.12) Ширина проводника (стр. 113, форм.

3.14) [1]:= 0.237 мм,где Imax = 120 мА – максимально допустимый ток;Uдоп = 0.25 В – допустимое падение напряжение;l = 30 мм – максимальная длина проводника;ρ1 = 1.2∙10-5 Ом∙мм – удельное объемное сопротивление металлорезиста;ρ2 = 1.9∙10-5 Ом∙мм – удельное объемное сопротивление гальванической меди;ρ3 = 2.8∙10-5 Ом∙мм – удельное объемное сопротивление химической меди;7ρ4 = 1.72∙10-5 Ом∙мм – удельное объемное сопротивление медной фольги.13) Диаметр отверстий (стр.

108, пункт 3.12.1) [1]:d – (|∆d|)н.о. ≥ dэ + r,где dн.о – нижнее предельное отклонение диаметра отверстия (стр. 109,табл. 3.17) [1];dэ – максимальное значение диаметра вывода ЭРИ, устанавливаемого на ПП(стр. 181, 462 – 489) [1];dэ1 = 0.58 мм (201.14-8);dэ2 = 0.92 мм (USBA-2J);dэ3 = 0.64 мм (PLS 2-20);r – разность межу минимальным значением диаметра отверстия и максимальнымдиаметром вывода, устанавливаемого ЭРИ (r = 0.25 мм);d1 ≥ 0.88 мм (d1 = 0.9 мм);d2 ≥ 1.35 мм (d2 = 1.4 мм);d3 ≥ 1.02 мм (d3 = 1.1 мм).14) Диаметр контактной площадки (стр.

114 – 115, табл. 3.23) [1]:D1 = 1.2 мм; D2 = 1.8 мм; D3 = 1.5 мм.15) Расстояние от края ПП до элементов печатного рисунка (стр. 110, форм.3.10) [1]:= 0.461 мм,где q – ширина ореола, скола в зависимости от толщины материала основания икласса точности ПП (стр. 110, табл. 3.18) [1];k – наименьшее расстояние от ореола, скола, до соседнего элемента проводящегорисунка (k = 0.15 мм);TD – позиционный допуск расположения центров КП (стр. 111, табл.

3.19) [1];Td - позиционный допуск расположения осей отверстий (стр. 111, табл. 3.20) [1];8tв.о – верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (шириныпечатного проводника) (стр. 25, табл. 1.1) [1].16) Расстояние между соседними элементами проводящего рисунка (стр. 116,форм. 3.16) [1]:где T1 – позиционный допуск расположения печатных проводников при n > 0;n – количество проводников в узком месте (стр. 25, табл. 1.1) [1];tв.о – верхнее предельное отклонение ширины проводника (стр. 25, табл.

1.1) [1];Smin D – минимально допустимое расстояние между соседними элементамипроводящего рисунка (стр. 25, табл. 1.1) [1].17) Расстояние между центрами двух неметаллизированных отверстий (стр. 116,форм. 3.17) [1]:где D01 + D02 – диаметры зон вокруг отверстий, свободных от печатныхпроводников;D0 = d + dв.о + 2q + 2k + Td ,где q – ширина скола, просветления (ореола) вокруг отверстия (стр.

110,табл. 3.18) [1];k – наименьшее расстояние от ореола до соседнего элемента проводящегорисунка;Td – позиционный допуск расположения осей отверстий (стр. 111, табл. 3.20) [1].18) Наименьшее расстояние для размещения двух КП в узком месте (стр. 117 –118, табл. 3.24) [1]:L = 1.7 мм.919) Наименьшее расстояние для размещения печатного проводника номинальнойширины между двумя КП в узком месте. (стр. 119 – 120, табл. 3.25) [1]:L = 2.03 мм.Описание технологического процесса производства печатнойплаты комбинированным позитивным методом.101. Получение заготовок резкой на гильотинных ножницах;2.

Получение базирующих отверстий штамповкой;3. Сверление переходных и монтажных отверстий;4. Подготовка поверхности;5. Предварительное химическое меднение;6. Нанесение защитного слоя сухого пленочного фоторезиста;7. Гальваническая металлизация;8. Нанесение металлорезиста;9. Удаление слоя сухого пленочного фоторезиста;10. Травление меди с пробельных мест;11. Удаление слоя металлорезиста;12. Нанесение паяльной маски по открытой меди;13. Лужение мест, не покрытых паяльной маской.Литература.1. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат (2005).11.