§ 2.3. Конструкции межконтактных соед нений из объемного провода

Несмотря на худшие массогабаритные и экономические параметры (по сравнению с печатным монтажом), электрические соединения из объемного провода используются в опытном производстве (не надо изготовлять фотошаблонов), для выполнения навесных электричес­ких соединений в ИС (в дополнение к планарному монтажу и для соединения контактных площадок ИС с внешними выводами), для осуществления длинных или высокочастотных связей и т. д. В настоящее время промышленность выпускает обширную номенкла­туру объемных проводов: одножильные без изоляции (золотые, алюминиевые, медные, медные луженые); с изоляцией (волокнис­той, пластмассовой, резиновой, лаковой); экранированные; коакси­альные кабели; многожильные кабели (онрессованные, тканые, клееные, собранные и увязанные в круглый жгут).

Провода без изоляции диаметром 10 ... 150 мкм используют в основном для электрических соединений ИС и микросборок. Параметры проводов из золота, алюминия и его сплавов приведены в табл. 2.10 и 2.11. Выбор конкретного проводника зависит от ряда факторов: силы протекающего тока, возможности автоматизированного монтажа (в этом случае относительное удлинение должно быть не более 3 ... 7%), требований по прочности, стоимости, методу контактирования (пайка, сварка), допустимости провисания провода. Золотая проволока более дорогая, но хорошо поддается пайке и сварке, совместима практически со всеми материалами контактных площадок, но менее прочная. Провода из алюминия и его сплавов более дешевые, лучше совместимы с алюминиевыми контактными площадками, но способствуют возникновению трещин на границе раздела провода и контактной площадки, что особенно опасно При дополнительных механических нагрузках, например из-за внутренних напряжений в герметизирующем полимере. Для золотых проводов используется в основном термокомпрессионная сварка, а для алюминиевых — ультразвуковая. Если провисание недопустимо, то используют более прочный провод, пред­усматривают его промежуточное крепление каплей компаунда (если длина перемычки превышает 3 мм).

Таблица 2.10 Прочностные параметры золотых проводов

Диаметр провода, мкм	Усилие разрыва, мН	Относительное удлинение, %	Усилие разрыва, мН	Относительное удлинение, %
	при комнатной температуре		при температуре сварки
10+1 15+1 20+1 25+1 30+1 35+1 40+1	15…30 30…50 60…90 90…130 140…180 180…250 220…320	1,5…4 2…5 2…6 2…7 3…9 3,5…11 4…12	Более 7 -20 -40 -55 -80 -110 -140	Более 0,5 -0,5 -0,5 -1 -1 -1 -1

Таблица 2.11 Прочностные характеристики алюминиевых проводов

Материал	Диаметр провода, мкм	Легирую­щая добав­ка, %	Усилие разрыва, мН	Относительное удлинение, %
А1 (99, 99%), твердая модификакация А1 (99,999%), мягкая модификация Al + Si, твердая модификация Al + Si ,отсутствие напряжений	30 30 20 30 20 20	- - 1 1 1 2	80…120 30…50 95…110 210…230 80…95 142 110…160	0,5…2 5…15 0,5…3,5 1…4 0,5…3,5 0,5…4

Провода с изоляцией. Для реализации электрических соединений в пределах платы, блока, шкафа наряду с печатным монтажом широко используют монтаж объемными проводами с изоляцией и их сборками в виде скрученных пар (бифиляров), скрученных троек, плоских кабелей и круглых жгутов. В ряде случаев монтаж объемными проводниками экономичнее, чем с помощью печатных плат (например, если плата большая и насыщенная, а монтаж объемным проводом выполняется автоматизированным методом). Электрические соединения объемным проводом по­зволяют вносить изменения и облегчают ремонт, но затрудняют воспроизводимость параметров электрических связей (волнового сопротивления, паразитных параметров). Провода, предназначен­ные для скруток, могут быть одножильные (МНВ) и мно­гожильные (МНВ-Г). В первом случае контактирование осу­ществляется накруткой (рис. 2.12), во втором — пайкой.

Использование ленточных (плоских) проводов и кабелей позволяет снизить габариты и массу электрических соединений на 40 ... 60% и более при значительном увеличении плотности компоновки, а также уменьшить трудоемкость монтажа на 20 ... 40% благодаря применению средств механизации и автома­тизации. Прочность ленточных проводов на разрыв в 3 ... 5 раз выше, чем прочность обычных монтажных проводов; расположе-1 ние жил в одной плоскости увеличивает гибкость соединительных 1 устройств. У ленточных кабелей лучше теплоотвод и выше стабильность электрических параметров, особенно при применении экрана из фольгированного диэлектрика. В производстве удобны плетеные кабели, представляющие совокупность проводов, переп­летенных изолирующей нитью (рис. 2.13, в). Изготовляются они на станках типа ткацких, могут включать провода различных сечений и типов: скрученные пары, одно- или многожильные провода, экранированные и без экрана, коаксиальные кабели. Например, тканый кабель типа 12В-ЗН-0,35 содержит 12 высо­кочастотных проводов и 3 низкочастотных провода сечением 0,35 мм²; длина кабеля 25 м. Разрезанием скрепляющих нитей можно освободить нужный проводник в том или ином месте кабеля.

Иногда в РЭС применяют кабели, основой которых является резиновый ремень (рис. 2.14) с перфорированными отверстиями. Монтажные провода типа ГФ, ГФЭ, МГТФ, МГТФЭ пропускают через отверстия и распаивают на платах. Монтаж гибких матриц на основе резиновых ремней поддается автоматизации.

Рис. 2.12. Виды электромонтажа накруткой:

а- немодифицированное соединение; в — бандажное сое­динение; 1—вывод; 2 — неизолированная часть провода; 3—изолированная часть провода; 4—бандажная проволока

Рис. 2.13. Конструкции плоских кабелей:

а- клееные; б- опрессованные; в- плетеные

Таблица 2.12 Характеристики изолированных проводов, используемых для электрических соедине­ний РЭС

Марка провода	Сечение жилы, мм2	Наруж­ный диа­метр, мм	Область применения
МГШВ МГШВЭ МГТФ МГТФЭ Ф ФЭ ГФ ГФЭ МОГ БПВЛ РКГМ ПРКС	0,14 0,2 0,35 0,35 0,07 0,10 0,14 0,14 0,07; 0,1 0,14; 0,2 0,35; 0,5 0,75;1,0; 1,5 0,3; 0,50,35; 0,5; 0,75; 1,0;,5; 2,50,35 0,5; 1,0; 1,5; 2,5	,4 1,6 1,9 2,5 0,75 0,85 0,80 1,6 - - - - - -	Для фиксированного мон­тажа То же Для монтажа слаботочных схем, работающих при повы­шенной температуре Для фиксированного мон­тажа аппаратуры, работаю­щей при повышенной темпера­туре Для передачи сигналов от неподвижных частей аппарату­ры к подвижным Для монтажа бортовой сети низкого напряжения Для монтажа влагостойкой аппаратуры, работающей при повышенной температуре

Таблица 2.14 Параметры кабельных изделий для РЭС

Тип или конструкция изделия	Волновое сопротивле­ние, Ом	Емкость, пФ/м	Индук­тивность, мкГн/м	Сопротивле­ние сигналь­ного провод- ника постоянному току, Ом/м	Коэффи­циент пе­рекрест-ной по-мехи	Вре­мя за-держ-ки, нс/м
Скрученная пара проводников типа МНВ сечением 0,05 мм2 Скрученная тройка проводников типа МНВ сечением 0,05 мм2 Одиночный провод типа МНВ сечением 0,05 мм2 ИКМ 0,3/2,4 ИКМ 0,12/1,1 ПВП мс 75-50x0,2 ПВП мс 100-54 хх0,18	103 90 150 ... 200 100+10 100+10 75 + 7,5 100+10	62 67 30 46 45 67 52	0,66 0,54 1,0 0,45 0,46 0,38 0,49	0,35 0,35 0,35 0,3 4,6 0,55 0,69	0,15 0,07 — — 0,17 — 0,15	6 6 3,3 4,5 4,5 5 5

Характеристики некоторых типов проводов и кабелей приведены в табл. 2.12—2.14. Иногда используются жгуты круглого сечения, которые получают увязкой некоторого количества одиночных проводников. Длинные проводники укладывают с наружной стороны жгута, экранированные проводники и проводники малых сечений — внутри жгута.

Рис. 2.14. Конструкция монтажа с использованием перфорированного резинового ремня: а—конструкция ремня с полками для крепления плат; б—конструкция монтажа со сложенным ремнем; 1 — печатная плата; 2—резиновый перфорированный ремень; 3—провода типа ГФ-100 или МГТФ; 4—6—крепление платы

Автоматизированные методы электромонтажа различаются в основном способами контактирования: накрутка, сварка, пайка. Наиболее распространен монтаж накруткой (см. рис. 2.12). Ис­пользуют изолированные провода с медной посеребренной жилой диаметром 0,16 ... 0,5 мм. При ручной работе производительность монтажа 175 соед./ч, при автоматической 900... 1000 соед./ч. Недостатком метода является большой объем контактного узла (необходимо 4 ... 6 витков на одно соединение и до трех соединений на одном штыре), что также ухудшает частотные характеристики узла. Контактные штыри располагают с шагом 2,5(2,54) и 1,25(1,27) мм. Минимальное сечение штырей 0,3 х 0,3 мм.

С

148

тежковый монтаж: основан на автоматическом проложении трасс и контактировании их пайкой или сваркой. При контактировании пайкой трассы прокладываются с помощью полой иглы с медным проводом диаметром 0,16...0,32 мм, проходящей через отверстия в плате. Пайке подвергаются пет­ли, выходящие с противоположной от трасс стороны. Ско­рость монтажа пайкой при ручной работе 150 соед./ч, а в автоматическом режиме 375 соед./ч. При контактировании свар­кой она осуществляется со стороны проложенных трасс из ни­келевого провода к стальным штифтам, запрессованным в печат­ную плату, или к печатным контактным площадкам из ме­ди, имеющим покрытие из нержавеющей стали (рис. 2.15). Ско­рость контактирования в автоматическом режиме 400...500 соед. ч.

Метод протыкания изоляции основан на непрерывной покладке и прижиме медного повода диаметром 0,25 мм к контактам, имею­щим вырезы.

Рис. 2.15. Структура площадки под сварку на печатной плате: 1 — основание платы; 2—слой меди (38... ...51 мкм); 3— нержавею­щая сталь (76 мкм); 4 — слой никеля (3...4 мкм)

О собо следует остановиться на методе Multiwire (рис. 2.16), при котором медная проволока диаметром 0,1...0,16 мм накла­дывается на адгезионный слой, затем с помощью металлизирован­ных отверстий соединяется с печатной схемой. Производитель­ность метода 800 соед./ч. При диаметре провода 0,1 мм уклады­вается 39,4 см провода на 1 см² площади платы.

Рис. 2.16. Монтаж методом Multiwire: 1—изолированные проводники диаметром 0,16 мм; 2—слой клеящего вещества; 3— медные шины питания и заземления; 4— металлизированное отверстие; 5 — слой изолированных проводников с другой стороны платы; 6—пересечение изо­лированных проводников