Диссертация (1137142), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Первые многослойные платы (рисунок 1.2) былиполучены путем склейки двух двусторонних.Рисунок 1.1 - Фрагменты конструкции односторонней (а) и двухсторонней(б) печатных плат: 1- монтажное отверстие, 2 - контактная площадка,3 - проводник, 4 - диэлектрическая подложка, 5 - переходноеметаллизированное отверстие20Рисунок 1.2 - Фрагмент конструкции многослойной печатной платы:1- сквозное металлизированное отверстие, 2 - глухой микропереход,3 - скрытый микропереход, 4 - слои, 5 - скрытые межслойные отверстия,6 - контактная площадкаОднако кроме повышения плотности монтажа возникла и еще неменее важная причина – необходимость повышения быстродействиякомпьютерных систем, что связано с ростом тактовых частотпроцессоровимикросхемоперативнойпамяти.Компьютерыперешагнули в СВЧ диапазон, что также заставляет по-новомувзглянутьнаиспользуемыевнихпечатныеплаты.Времяпереключения логических элементов становится соизмеримым современем распространения сигналов в линиях передачи.
Дляснижения временных задержек в межплатных соединениях требуетсяуменьшение их геометрической длины, что может быть реализованотолько в многослойных конструкциях печатных плат и такжеподтверждает актуальность темы исследований.211.2 Краткий обзор современных публикаций попечатным платам и микрополосковым СВЧ устройствамна их основеВ настоящее время опубликовано довольно большое числоотечественных и зарубежных книг, а также научных статей пометодампроектирования,проектированияразличныхконструкциямвидовипечатныхплат.технологиямОднаковбольшинстве этих публикаций физические ограничения, связанные сособенностями работы печатных плат в СВЧ диапазоне, практическине затрагиваются и не анализируются.Рассмотрим ниже краткий обзор важнейших монографий и книгпо данной проблематике.Кнаиболееизвестнымотечественныммонографиямпопроектированию печатных плат для быстродействующей цифровойаппаратуры следует отнести книгу Л.Н.
Кечиева [2], изданную в 2007году. В ней дается характеристика современной и перспективнойэлементной базы, анализируются электрофизические параметрыпечатных плат и линий передач в их составе. Также рассмотренывопросыизлученияизпечатныхплатиособенностиихпроектирования с точки зрения электромагнитной совместимости.Даются конкретные рекомендации разработчикам различных видовпечатных плат и цифровых узлов.Вопросам конструирования, проектирования и технологииизготовления различных типов печатных плат посвящены два томамонографии А.М.
Медведева, вышедшие в свет в 2005 году [8, 9]. Впервом томе описаны базовые технологические схемы, приемы иоперации производства печатных плат, в том числе с применением22современныхкачественныхоборудования,атакжематериаловсистемыипрецизионноготехнологическихпроцессовформирования топологического рисунка. Во втором томе даетсядетальное изложение механических и электрохимических процессовпроизводствапечатныхплат,атакжерассмотренывопросытестирования и надежности межплатных соединений.
В 2008 годувышел третий том под редакцией А.М. Медведева и Г.В. Мылова,посвященный технологиям гибких и гибко-жестких печатных плат,работающих в аппаратуре специального назначения [5]. Книганаписана по материалам монографии Д. Фельштада «Flexible CircuitTechnology», 2006 и руководства фирмы DuPont «Применение гибкихматериалов в производстве печатных плат», 1998. Следует отметить,что гибкие платы обладают уникальными свойствами и рядомпреимуществ, что подчеркивает технический интерес разработчиков квозможностям их использования для соединений и компоновокразличной аппаратуры, в том числе и СВЧ диапазона.В 2005 году опубликован учебник для радиотехническихспециальностей ВУЗов Е.В. Пироговой [10], в котором приведеныосновные термины и определения по печатным платам, применяемымматериалам,конструкциям,проектирования.методамАнализируютсяихтакжеизготовленияиорганизационно-экономические и экологические аспекты производства печатных плат.Отдельная глава в монографии В.Г.
Уразаева, изданной в 2006году по влагозащите печатных узлов, также посвящена печатнымплатам [11]. Автором приведены сведения о современных базовыхматериалах и технологиях проектирования и производства печатныхплат, включая методы получения и свойства полимерных покрытий,используемых для влагозащиты.23Из современных зарубежных изданий следует выделить книгуР.С. Хандпура, опубликованную в 2006 году и посвященную методамконструирования, производства и монтажа устройств на печатныхплатах [3].
Автором рассмотрены однослойные и многослойныеконструкции плат, в том числе на гибких подложках, а также линиипередачи в их структуре.Чуть раньше, в 2005 году, вышла книга И. Иманака помногослойнойтехнологииреализованнойLTCC,лабораториейяпонской фирмы Fujitsu [4]. Книга содержит подробное описание всехстадий технологии низкотемпературного обжига, включая анализпроводящихидиэлектрическихматериалов,ихосновныехарактеристики и параметры.Анализмногочисленныхкнигимонографийпомикрополосковым СВЧ устройствам, изданных за последние тридцатьлет,позволяетконстатировать,чтовнихпрактическинерассматриваются вопросы использования различных типов печатныхплат.
Достаточно кратко оговариваются электрофизические свойстваприменяемых диэлектриков с точки зрения обеспечения минимальныхдиэлектрическихдиэлектрическихпотерь,атакжеэлементовСВЧнеобходимостьразмещенияустройствминимумахвэлектромагнитных полей для отсутствия излучения и поляризации.Основноевниманиеуделяетсятопологиипроводниковдляконкретных схем СВЧ и их выходным характеристикам в системеS-параметров.Кнаиболееизвестнымотечественныммонографиямпополосковым линиям передачи и СВЧ устройствам на их основе,следует отнести книги Е.И. Нефедова, написанные в соавторстве сА.Т. Фиалковским [12] и В.И.
Гвоздевым [13]. В них даны основытеории и автоматизированного проектирования электродинамических24устройств СВЧ, включая структуры для гибридных и объемныхинтегральных схем.Из зарубежных монографий, посвященных микрополосковымлиниямиустройствам,включаямашинныеметодыихпроектирования, следует выделить фундаментальную книгу К. Гупты,Р. Гарджа, И.
Баля и П. Бхартии, первое издание которой вышло в1979 году, перевод на русский язык в 1987 году [14], и переиздание в1996 году [15].Компьютерному моделированию микрополосковых устройствСВЧ с помощью программы Microwave Office посвящена книгаВ.Д. Разевига,Ю.В. ПотаповаиА.А. Курушина,изданнаяв2003 г. [16]. Несмотря на то, что рассматриваемая авторами версияпрограммы уже устарела, а на ее основе создан современный пакетAWR Design Environment, книга остается полезной благодарядетальному рассмотрению используемого метода моментов, широкоприменяемогодляэлектродинамическогоанализа,расчетаипроектирования различных СВЧ устройств.1.3 Физические и конструктивно-технологическиеособенности многослойных печатных платМногослойные печатные платы, производимые в настоящеевремя рядом отечественных и зарубежных фирм, применительно кмикрополосковым устройствам СВЧ диапазона, отличаются, преждевсего, материалами подложек.
Так, например, группа российскихпредприятийPSElectroООО«Электроконнект»выпускаетвнастоящее время платы для ВЧ и СВЧ устройств на фторопластовомосновании, изготовленные из материалов ФЛАН, Дифлар, Rogers,Arlon, Taconics и др. (рисунок 1.3, а) [17]. Такие платы отличаются25малой диэлектрической проницаемостью, не превышающей трех,минимальным тангенсом угла диэлектрических потерь, а такжехорошей термомеханической стабильностью.
Этой же фирмойвыпускаютсятермостабильныепечатныеплатыСВЧнауглеводородной керамической основе из оксида или нитридаалюминия,применяемыедляспутниковыхсистемсвязиимикрополосковых антенн (рисунок 1.3, б).абРисунок 1.3 - Печатные платы на фторопластовом (а) икерамическом (б) основанияхОсобый интерес для СВЧ диапазона представляют также гибкиепечатные платы, выпуск которых налажен ПТК «Печатные платы»ФГУП «Рязанский приборный завод» [18], выполняемые в видеразличных систем гибких шлейфов, содержащих многослойнуюструктуру соединений. Такие платы с согласованными линиямипередачипредставляютальтернативуСВЧлиниямсвязинарасстояниях до 75 см и производительностью передачи информациидо 10 Gbps (рисунок 1.4), что позволяет использовать их для авионикии другой специальной техники нового поколения.26Рисунок 1.4 - Гибкие печатные платыПроанализируем ниже подробнее физические и конструктивнотехнологические свойства материалов подложек, используемые длямногослойных печатных плат СВЧ диапазона.1.3.1 Печатные платы на фторопластовом основанииТермин«фторопластовоеиспользованиематериаловоснование»наподразумеваетосновеполимератетрафторэтилена (ПТФЭ).
ПТФЭ или тефлон, был открыт в 1938году Роем Планкеттом благодаря случайно произошедшему процессуспонтанной полимеризации газообразного тетрафторэтилена в белыйпорошок, похожий на парафин. Патент на открытие тефлонапринадлежит американской фирме DuPont [19].Благодарясвоимуникальнымфизико-химическимиконструктивным свойствам, тефлон нашел широкое применение в ВЧи СВЧ технике и технологиях [20, 21]. Этот материал отличаетсяочень высокой теплостойкостью, стабильностью диэлектрическойпроницаемостиоттемпературыикрайненизкимуровнемдиэлектрических потерь. Все это предопределило его широкое27использование в аэрокосмической и военной радиоэлектроннойаппаратуре, а также бытовых устройствах [22].Сравнительные характеристики производимых материалов наоснове тефлона приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 - Сравнительные характеристики материалов на основетефлонаТангенс углаДиэлектричесТеплопроТорговаяТолщина,диэлектричес-кихМатериалкая проницаеводность,Материалмаркамкмпотерь на частотемостьВт/м·К10 ГГцRO300376030,00130,5RO3006635тефлон +6,150,00240,61RogersнаполнительRO30061270(керамика)RO301063510,20,00350,66RO30101270тефлон +AR 60063560,43Arlon0,0035стекловолокно +AR 1000635100,65керамикатефлон +TaconicRF-606356,150,00280,5стекловолокно +керамикаИз приведенной таблицы 1.1 видно, что кроме тефлона материалподложки содержит стекловолокно, служащее для увеличениямеханическойпрочности,температурнуюастабильность.такжекерамику,Однакоследуетулучшающуюотметить,чтоиспользование керамики накладывает определенные ограничения наконструктивные свойства печатной платы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
