Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Печатные платы служат основанием для монтажа микросхем иобеспечивают коммутацию всех элементов в соответствии с принципиальной схемой. Применение печатныхплат позволяет на один-два порядка повысить плотность компоновки по сравнению с объемным монтажом и напорядок снизить массу.В устройствах малой сложности и в аппаратуре, к которой не предъявляются очень высокие требования кплотности монтажа, применяют однослойные и двуслойные платы. В аппаратуре средней и большой сложностичасто используют многослойные печатные платы.Однослойные и двуслойные платы (рис.
8.6,а) состоят из основания, на которое с одной или двух стороннаносятся печатные проводники. Основания плат должны обладать достаточной механической прочностью,малыми диэлектрическими потерями, высокой на-гревостойкостью и хорошей адгезией (сцепляемостью)материалов платы и печатных проводников. При изготовлении печатных плат широко используютстеклотекстолит, стеклоткань, гетинакс, фторо-пласт-4 и некоторые другие диэлектрики. Толщина плат 0,8 — 3мм, а их типовые габаритные размеры 135x110; 135X240; 140X130; 140X150; 140X240; 150X200; 170X75;170Х110; 170X120; 170Х XI30; 170X150; 170X160; 170X200. Печатные проводники выполняют чаще всего измеди, алюминия, никеля или золота толщиной 20 — 70 мкм.При выборе сечения, конфигурации и расстояния между проводниками исходя из допустимой плотноститока (менее 20 А/мм2), рабочего напряжения, условий теплоотвода и прочности сцепления .проводников соснованием.
Ширина проводников печатных плат обычно составляет 1,5 — 2,5 мм, а расстояние между ними0,3 — 1 мм. Для плат с повышенной плотностью монтажа ширину проводников и зазоры между нимиуменьшают до 0,15 — 0,5 мм. Во избежание короткого замыкания припоем во время пайки минимальноерасстояние между проводниками у мест соединения берут не менее 1,5 мм.PPРис. 8.6. Печатные платы:а — однослойная плата (1 — координатная сетка; 2 — печатные проводники; 3 — основание;4 — металлизированные отверстия); б — трехслойная платаДля установки микросхем и навесных деталей на плате просверливают и металлизируют отверстия, которыерасполагают в узлах координатной сетки (рис.
8.6,а). Обычно шаг сетки равен 25 или 125 мм, но иногда онможет быть уменьшен до 0,5 мм. При шаге в 2,5 мм допуск на точность размещения отверстий со-ставпяет 0 13мм, что сравнительно легко достигается с помощью современной технологии. Если требуется сделать шагменьше, точность размещения отверстий возрастает, что увеличивает стоимость плат.Диаметр отверстия исходя из условий пайки должен быть больше диаметра вывода микросхемы на 0,15 —0,25 мм и в 3 раза меньше толщины платы. Вокруг монтажного отверстия создают контактную площадку на 0,6— 1,5 мм больше диаметра отверстия.Конфигурацию проводников выбирают такой, чтобы исключить отстаивания от основания, в частности, недопускается образование прямых или острых углов.
Радиус закругления проводников не должен быть меньше 2мм.Изображения проводников наносят на плату следующими способами: фотографическим, т. е. контактнымкопированием, при котором плата предварительно покрывается светочувствительной эмульсией получаемоепри этом способе изображение имеет точ-ность +0,15 мм; способом сеткографии, т. е. продавливанием черезсетчатый трафарет кислотощелочноупорной краски, точность изображения +03 мм; способом офсетной печати,при котором кислото-щепочноупорная краска переносится с цинкографического клише на резиновый валик, а снего на плату, точность изображения ±0,2 мм.
В бытовой аппаратуре (радиоприемники, телевизоры, магнитофоны и т. п.) обычно используют второй способ.Наиболее распространенными методами нанесения металлических проводников являются: химический,предусматривающий избирательное удаление металла с предварительно фольгированной платыкомбинированный, представляющий собой комбинацию технологических приемов травления фольгированногодиэлектрика с последующей металлизацией монтажных отверстий.В последние годы получили распространение так называемые аддитивные и полуаддитивные методыизготовления печатных плат, не связанные с травлением фольгированного диэлектрика.
Нанесениепроводников осуществляют либо чисто химическим наращива- нием (аддитивные платы) или в комбинации сэлектрохимическим их Нормированием (полуаддитивные платы). Достоинства этих методов — повышеннаяточность рисунка проводников и равномерная толщина металлизированного слоя. Указанные методыиспользуют в тех случаях когда нужно обеспечить минимальные значения шк-пины проводников и зазоровмежду контактными площадками (шаг 0125 — 05 мм). Аддитивные и полуаддитивные платы, в частности,применяют при использовании керамических кристаллодержателей (микрокорпусов) без выводов, вместокоторых используют контактные площадки на основании кристаллодержателя.
Для установки керамическихкристаллодержателей применяют платы из вышеуказанных материалов, а также из керамики.В аппаратуре, построенной на микросхемах первой и второй степени интеграции, наибольшеераспространение получили платы с расположением печатных проводников с одной и двух сторон основания.Рис. 8.7. Межсоединения с помощью металлизации:а — этапы изготовления четырехслойиой печатной платы методом попарного прессования(1 — исходные двусторонние печатные платы; 2 — спрессованная плата; 3~ готовая плата сметаллизированным отверстием); б — соединения путем металлизации сквозных отверстийМногослойные печатные платы (МПП) представляют собой единый монтажно-коммутационный узел,состоящий из чередующихся слоев токопроводящего и изоляционного материала.
Пример трехслойнойпечатной платы показан на рис. 8.6,6. В пределах каждого слоя МПП подобны односторонним платам.Многослойные платы характеризуются повышенной плотностью монтажа, большой устойчивостью к внешнимвоздействиям. Они сокращают длину межсоединений, а следовательно, и задержку прохождения сигналов.Этот фактор имеет большое значение, так как при длине соединений в 10 — 15 см время задержки сигнала впечатной плате составляет примерно 1 не, что соизмеримо со временем задержки быстродействующихмикросхем. Многослойные печатные платы отличаются от односторонних и двусторонних наличиемсоединений между большим числом слоев, повышенными требованиями к точности технологических операцийи электрическим параметрам.
Процесс изготовления Таких плат более сложен.Межсоединения в МПП осуществляются с помощью механических деталей (пистонов, штифтов, лепестков),печатных проводников и металлизации. Первые два способа из-за трудоемкости и невысокого качествасоединений не нашли широкого применения. Наиболее распространен третий способ, при котороммежсоединения создаются путем металлизации (попарное прессование, металлизация сквозных отверстий). Припопарном прессовании межслойные соединения выполняют на двусторонних платах путем металлизацииотверстий. Платы склеивают прессованием, после чего между наружными слоями металлизации создаютсоединения. Этапы изготовления четырехслойной печатной платы приведены на рис.
8.7,а. Непосредственногосоединения, между внутренними слоями нет, оно осуществляется через наружные. Способ попарногопрессования сравнительно прост, он позволяет получать надежные соединения и используется при малом числеслоев.Изготовление межсоединений путем металлизации сквозных отверстий заключается в следующем.
Пакет иззаготовок с выполненными проводниками склеивают прессованием. Затем просверливают и металлизируютсквозные отверстия, обеспечивающие соединения схем, расположенных на различных внутренних слоях (рис.8.7,6). Для увеличения контактирующей поверхности между металлом проводников и металлизациейиспользуется подтравли-вание диэлектрика во внутренних слоях. Изготовление межсоединений путемметаллизации сквозных отверстий — наиболее распространенный способ из-за простоты, хорошего качествасоединений и высокой технологичности,На практике иногда совмещают попарное прессование с металлизацией сквозных отверстий.Число слоев МПП выбирают в зависимости от сложности принципиальной схемы, степени интеграциимикросхем и требований к плотности монтажа. Наиболее часто используют платы с четырьмя — восемьюслоями, однако число слоев может быть и большим.
Каждую функциональную цепь стремятся располагать наот-дечьном слое, например слой питания, слой нулевого потенциала (зёмчи) слой соединений логическихэлементов. Иногда слои питания и земли выполняют в виде сплошной или сетчатой поверхности, котораяодновременно выполняет функцию экрана.Внутри многослойной печатной платы возгожно создание тонкого слоя резнстивного материала,расположенного между подложкой и слоем фольги.
На базе резистивного слоя можно затем формироватьнеобходимые резисторы. Такой метод позволяет уменьшить размеры устройства. ,,,-тпВ связи с тем, что печатные проводники и отверстия в МПП распочагают очень плотно и они имеют малыеразмеры, необходимо учитывать паразитную емкость и сопротивление проводников. Емкость между соседнимипроводниками, расположенными парал-лечьно в соседних слоях, может достигать 3 пФ/см. Для ее уменьшенияпроводники располагают взаимно перпендикулярно.
Для этой же цечи иногда увеличивают расстояние междуслоями путем испочьзования нескольких слоев склеивающей стеклоткани. Сопро-тнв-ение печатныхпроводников составляет 2,4 мОм/см, а сопротивление сквозного металлизированного отверстия не превышает10 мОм/см.Существуют определенные ограничения плотности размещения входных контактов на многослойныхплатах. При использовании штыревых контактов, расположенных в несколько рядов, расстоя-ние междуштырями должно быть не менее 2,5 мм, а диаметр штыря не должен превышать 0,7 мм. При пленарныхвыводах контакты располагают в один ряд с шагом 1,25 мм.С увеличением числа микросхем на печатной плате усложняется ее топология и повышается трудностьразработки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
