Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Если тепловое сопротивление ПП сделать достаточно малым, то охлаждение можно обеспечить одним механизмом теплопроводностн, не прибегая к громоздким системам воздушного охлаждения. Главная задача при охлаждении по механизму теплопроводности состоит в том, чтобы получить как можно меньшее тепловое сопротивление на пути от источника тепла до металлического каркаса блока или стойки, выполняющего роль бесконечного радиатора, Тепловое сопротивление )г, складывается из двух последовательно включенных составляющих; )гт=Рт~+)(тг, где )с„— сопротивление теплопровода (состоящего из двух ветвей: материала основания и проводящего рисунка), К/Вт; Р,т — сопротивление поверхностей раздела на пути теплового потока, К/Вт, Теплопроводиость стеклотекстолита чрезвычайно низка, в 1000 раз ниже, чем у алюминии, и почти в 2000 раз ниже, чем у меди.
Медь Алкииииа Сталь илько- Стеклстекстаутледсдкстаи лит ке ы ) Ол ! Теплопроводяооть, Вт/(и. К) По этой причине при стеклотекстолитовом основании значительная часть теплового потока, протекающего по печатному узлу, распространяется по металлу проводящего рисунка. Для того чтобы снизить тепловое сопротивление проводящего рисунка, специально меняют топологию рисунка так, чтобы он играл роль теплопроводных шин при условии, что тепловыделяющий элемент закреплен на проводнике с помощью теплопроводной мастики или припаян.
Из-за малой толщины проводника (не более 50 мкм) иногда вводят дополнительные толстые (0,5 мм) теплоотводные медные шины, накладываемые на поверхность печатного узла. Более радикальным путем снижения теплового сопротивления является замена стеклотекстолита на алюминиевый сплав, что позволяет снизить сопротивление в три-четыре раза при прочих равных условиях и без навесных теплоотводных шин (рис. 3-4), Экспернменальные исследования проводились при точечном (рис. 3-4, а) и линейном (рис. 3-4, б) источнике тепла. Точечным источником служил транзистор мощностью 2 Вт, нагреваемый для выделения этой мощности протекающим через него постоянным 1лз б Тбб г(г( (бб 0 Жмы Рис. 3-4.
Распределение теплового полн по ширине ПП от точечного (а) и линейного (б) источника в зависимости от материала основании — — стенлотекстсьткт; — — — сталь; — — — — алммннневый сплав; 1— Еанночный печатный оровсдннк (1 й мьн 6=35 мкм1; 1! — основвнне ПП (о й50 мм, Ь ЭЮ мм) током, причем транзистор был установлен на контактную площадку с применением теплопроводной мастики (переходное тепловое сопротивление транзистор — площадка составляло 0,2 к/Вт).
Измерения температуры поверхности корпуса транзистора при температуре окружающей среды 25оС показали, что превышение температуры этой поверхности над комнатной температурой при алюминиевом основании в четыре раза меньше, а при стальном основании в три раза меньше, чем при основании из стеклотекстолита.
Линейным источником нагрева служил печатный проводник шириной 1 мм, нагреваемый протекающим по нему постоянным током. Из рис. 3-4, б видно, что металлическое 'основание в среднем в четыре раза снижает перегрев, измеряемый на поверхности этого проводника, допуская б— 10-кратное превышение плотности тока в сравнении со стеклотекстолитовым основанием. 3-2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Общетиповая (глобальная) оценка технологичности П П. Технологичность конструкции печатных плат, как и любого изделия, есть приспособленность конструкции ПП к ограниченному расходу трудовых, материальных и энергетиче- ских ресурсов на подготовку производства и промышленный выпуск в заданном количестве по высшей категории качества (производственная технологичность) и при техническом обслуживании и ремонте (эксплуатационная технологичность).
Производственная технологичность ПП определяется трудоемкостью изготовления. Эксплуатационная технологичность ПП оценивается контролепрнгодностью и взаимозаменяемостью. При такой оценке сравнение конструкций по технологичности проводят между типами ПП в ряду: ОПП— ДПП вЂ” ДППдм — МПП. Ряд построен по возрастающей трудоемкости изготовления при одинаковой разрешающей способности рисунков и одинаковом объеме выпуска сравниваемых типов. Трудоемкость к концу ряда повышается на порядок по сравнению с началом ряда: изготовление одной четырехслойной МПП оценивается в среднем в 30 нормо-часов, а одной ОПП вЂ” в 3 нормо-часа.
Из обшетиповой оценки технологичности следует, что конструктор должен стремиться применять в первую очередь первый тип ПП в ряду (ОПП) и переходить к следующему типу только в том случае, если нельзя обеспечить заданные требования к размещению и трассировке. Обшетиповая оценка технологичности ПП ставит второе ~условие: предпочтительно использование сеткографии вместо фотолитографии. Это требование прн всех трех классах плотности рисунка выполняется для ПП 170Х!50 мм, не более.
Габаритное ограничение вызвано конечными возможностями сеткографии, при которой точность воспроизведения оттиска связана с деформацией сетки трафарета, значительно увеличивающейся при превышении указанных габаритов. Разработан печатный полуавтомат ПАП-170 с рабочей плошадью запечатываемой поверхности 170Х150 мм, который совместно со столом изготовления трафаретов СИТ- 170 обеспечивает разрешаюшую способность оттиска 150 мкм (3 линии/мм) при поле допуска на совмешенне ~30 мкм, Трафареты выполняются из стальной сетки с покрытием из пленочного водорастворнмого фоторезиста, что обеспечивает повышенную износостойкость трафаретов. Фотолитография дороже и вредно действует на окружаю-'„"!:,- щую среду. Третье условие обшетиповой оценки технологичности— 11.;-:;-,.'::.' .отказ от субтрактивной технологии всюду, где зто возможно.
Субтрактивной называют технологию получения прово'::.: дящего рисунка путем избирательного удаления отдельных $И участков из сплошного металлического слоя покрывающего изоляционное основание. Эта технология,основанная на применении готового фольгнрованного стеклопластика, сыграла свою положительную роль в развитии конструирования РЭА, но в настоящее время не отвечает требованиям к охране окружающей среды, экономии меди и энергетических ресурсов. Конструкторы должны ориентироваться на аддитивную и полуаддитивную технологию.
Аддитнвной называют технологию получения проводящего рисунка путем избирательного нанесения его на изоляционное (нефольгированное) основание. Полуаддитивной технологией называют различные варианты аддитивной технологии. Проводящий слой наносят и на поверхность отверстий, предназначенных для впаиванин проволочных и штыревых выводов от ЭРЭ и соединителей, чего не может обеспечить субтрактивная технология. Металлизацня отверстий создает условия для прочного механического и надежного электрического соединения (61. Внутритиповая (локальная) оценка и обеспечение технологичности ПП. Для выбранного типа ПП должны выбираться такие решения, которые лучше других отвечают требованиям производственной (трудоемкость изготовления) и эксплуатационной (контролепригодность и взаимо- заменяемость) технологичности и надежности.
Обычно все тнпы1ПП отвечают требованиям эксплуатационной технологичности. Контролепригодность обеспечивается выведением соответствующих контрольных контактных площадок. Чем выше плотность размещения, тем труднее обеспечить контролепригодность, но это не зависит от типа ПП. Взаимозаменяемость труднее всего обеспечить для МПП, так как перепайка навесных элементов со штыревымн выводами связана с прогревом до 200 'С (и несколько больше)' сквозных металлизированных отверстий с опасностью нарушения контакта с внутренними проводннковымн слоями. Для ОПП и ДПП наибольшей производственной технологичностью будет обладать конструкция размером !70Х Р',150 мм, проводннковый рисунок которой получен способом сеткографии, а лужение контактных площадок и дозированное нанесение припоя для последующей пайки выполнено с помощью паяльной пасты, наносимой сеткографией и оплавляемой под инфракрасным облучением (например, с помощью установки инфракрасного излучения УИКИ- 300) .
126 В тех случаях, когда принято решение о применении ПП размером свыше 170Х150 мм с высокой плотностью рисунка (3-й класс), технологичной будет конструкция, использующая фотолитографию. Фотолитография представляет собой прецизионный метод нанесения рисунка на основе фотопечати — копирования с помощью света и химической обработки поверхности Основным инструментом при фотолитографии, обеспечивающим высокую точность, является фотошаблон, несущий требуемый рисунок, копируемый на обрабатываемой поверхности с помощью света.
При этом обрабатываемая поверхность покрывается слоем светочувствительного фоторезнста. Помимо прецизионности, фотолитография отличается малой зависимостью от обрабатываемой плоецади, что способствует применению групповых методов обработки. Однако общим недостатком фотолитографии, снижающим трудоемкость, являются многочисленные и относительно продолжительные операции, следующие друг за другом: нанесение фоторезиста, экспонирование, проявление, дубление, травление или наращивание меди (химическое или электрохнмическое), удаление фоторезиста. Фотолитография вызывает загрязнение сточных вод и требует дорогих мероприятий по защите окружающей среды. Разрешающая способность и точность при фотолитографии ухудшаются в процессе наращивания меди или травления (рис.
3-5). Эти искажения тем меньше, чем тоньше слой проводника. Технологичность конструкции ДППдм тем выше, чем больше соединений приходится на ДПП и меньше — на проводное исполнение. На одно соединение, выполняемое роботом, требуется 3 с. Дополнительный проводной монтаж производится при помощи укладочной головки манипулятора робота со шпулей с изолированным проводом ти- в) б) '-":!'.:', Рис З-б. Искажение рвзаесров при субстрвктивном (а) и вндитивном (б) принципе изготовления Š— металл печатиога проводинив; т — аащитння рисунок и» ревиста; у — иаоляцц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
