книги / Технология многослойных печатных плат

Рис. 1.2. Схема изготовления МЖ ГПП

лит фольгированный марки Ш-1Э (ТУ 16-503-169—78); 'полиамид фольгированный марки ПФ-1-0,1 (ТУ 16-503-208—81).

Для пленочной защиты гибкого слоя применяли: стеклоткань •прокладочную СПТ-3-0,25 (ТУ 16-503-085—75) для всех марок стеклотекстолитов; пленку полиимидную марки ПМ-1-0,04 (ТУ 6-05-1491—72) с нанесенным клеем на полиуретановой осно­ ве. В ходе работы была выявлена нецелесообразность использо­ вания для получения гибкого слоя диэлектрика Ш-13 из-за значителыной хрупкости, приводящей к растрескиванию слоя еще на этапе его изготовления. Применение прокладочной стекоткани в качестве защиты гибких слоев из стеклотекстолитов приводит к удлинению технологического цикла платы, так как требует внедрения специальной операции технологической защиты стекло­ ткани лаками типа ХСЛ, предохраняющими ее от обессмоливания в процессе подтравливания диэлектрика в отверстия МПП. Наиболее перспективным материалом гибкого слоя является ма­ териал ПФ-1, позволяющий получить гибкую конструкцию МЖ ГПП.

Влагозащитной пленкой для гибкого слоя служит полиимидная пленка марки ПМ-1 с последующим нанесением на нее двух слоев клея на полиуретановой основе толщиной 25 ... 30 мм. Клей наносится на пленку валиком или кистью во взаимно перпенди­ кулярных направлениях. Первый слой просушивается 20 мин при 80°С, второй — 5 мин при 130 °С. Указанный режим сушки обес­ печивает качественное приклеивание влагозащитной пленки к гиб­ кому слою. Для выполнения операции приклеивания обе детали собирают в пакет для прессования, с обеих сторон оклеиваемых деталей укладывают вспомогательные прокладки из листа фтор- лона-4 толщиной 0,3 мм и стальной фольги *— 0,1 мм. Это обес­ печивает равномерный прижим пакета и исключает появление от­ печатков текстуры прокладок на платах. Приклеивание произво­

12

С учетом электрических требований и конструктивных особен­ ностей используемых микросхем выбираются размерные соотно­ шения (мм) элементов печатного монтажа МОП:

Зазор между краями контактных площадок и стенками глу­ хого отверстия используется как одно из средств защиты от за­ текания клея при прессовании слоев. Заготовки из стеклотексто­ лита для снятия внутренних напряжений предварительно подвер­ гаются термообработке при 100±Ю°С в течение 1 1,5 ч. Затем обрабатываются с двух сторон шлифовальной шкуркой или на гидропескоструйной установке. Покрываются слои плат и подло­

Отдельные слои МПП изготавливаются фотохимическим спо­ собом на одностороннем фольгированном диэлектрике. В слоях штампом вырубаются отверстия так, чтобы после их сборки в МПП ко всем контактным площадкам имелся свободный доступ. Для штыревых выводов предусматриваются круглые отверстия, планарных — прямоугольные. После сборки в пакет платы со­ вмещаются и спрессовываются в МПП. Схема технологического процесса показана на рис. 1.3.

Отверстия в слоях пробивают на специальном прессе с по­ мощью пуансона и матрицы. Перед прессованием отдельные слои совмещают по технологическим отверстиям в приспособлении. Совмещенные слои помещат в струбцины. Чтобы исключить воз­ можность неполного проклеивания между слоями, используются прокладки из десяти слоев конденсаторной бумаги и слоя ваку­ умной резины, которые помещаются между МПП. Склеивание слоев выполняется обычно клеем БФ-4 на приспособлении, обес­ печивающем строгую фиксацию каждого слоя; во избежание по­ падания клея на контактные площадки его наносят только на ту сторону платы, где нет проводников. Склеивание ведется при постоянном давлении на гидравлическом прессе. Режим склеи­ вания: температура 120 140°С; продолжительность 2 ч. После склеивания слоев при необходимости сверлят все электромон­ тажные отверстия под штыревые выводы ^икромодулей. В платах этого типа нет электрической связи между слоями, она образуется при пайке выводов элементов к различным слоям пла­ ты по открытым частям контактных площадок. При необходимости в плате устанавливаются дополнительные перемычки. Для уве-

1.5. ПОЗИЦИОННЫЕ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРЕЦИЗИОННЫХ м п п

ния при операциях формирования базовых отверстий на фотошаблонах и заготовках внутренних слоев, базирования фотошаблонов с заготовками при экспонировании фоторезиста, прессовании и* сверлении. Линейно зависимые погрешности вызваны деформациями полимерной основы фотошаблонов и ос­ нования тонких фольгированных диэлектриков. Деформация основы фотошаб­

лонов связана с влиянием химико-физических факторов при фотообработке; колебаниями температуры и относительной влажности при хранении и экс­ плуатации. Источником деформации тонких фольгированных диэлектриков

принято считать напряжения, возникающие в процессе их производства, вслед­ ствие различия температурных коэффициентов расширения (ТКР) меди, эпоксидной смолы и стеклоткани, а также под влиянием высокого давления прессования. При стравливании фольги эти напряжения вызывают деформа­

цию диэлектрического основания. В табл. 1.1 и 1.2 приведены характеристики размерной устойчивости материалов для изготовления фотошаблонов и ПП.

Результаты расчета операционных погрешностей и их влияние на сум­ марные производственные погрешности для ЕС ЭВМ типа «Ряд» показаны в табл. 1.3.

Анализ данных табл. 1.3 показал, что производственные погрешности уменьшаются только благодаря постоянному повышению точностных характе­

мых оборудованием, не превышает 10% суммарных погрешностей. Поэтому

Примечание. Данные взяты нз паспортов на материалы.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

2.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ к о н с т р у и р о в а н и я п п

При конструировании приборов и аппаратуры с использованием печатного монтажа конструкторская документация на ПП должна выполняться в соот­ ветствии с государственными и отраслевыми стандартами. В основе современ­ ного конструирования ПП лежит шаг координатной сетки, к которому привя­

бы расположению выводов большинства компонентов платы. При этом нет необходимости проставлять дополнительные размеры, за исключением выводов, не вписывающихся в координатную сетку. Шаг координатной сетки характе­ ризует плотность печатного монтажа. Основное влияние координатная сетка оказывает на многовыводные компоненты, в тех случаях, когда расстояния

между выводами не соответствуют координатной сетке. Изготовители обору­

путанице при конструировании, сборке, контроле и препятствует совершенст­ вованию оборудования. Применение двух систем (метрической и дюймовой) в

одном производственном подразделении приводит к путанице и ошибкам не только при переводе размеров с значений отдельных элементов платы, но и к путанице в допусках, а также при определении соответствия готовой платы

чертежу. При разработке стандарта СЭВ 3982—83 «Платы печатные. Шаги сетки» введен размер основного шага 2,5 и дополнительные шаги 1,25 и

0,625 мм. Причины перехода на метрическую систему следующие: экономия

ной причиной, из-за которой для конструирования ПП не принята единая

ной принципиальной схемы можно построить несколько вариантов монтажной

18

размещение монтажа в однородной диэлектрической среде; более ©ьгсокая устойчивость внутренних слоев к климатическим воздей­ ствиям; лучшая теплоотдача, меньшее число контактов входа

и выхода.

Эти особенности М-ПП обусловили основные области приме­ нения: для выполнения соединений между интегральными микро­ узлами; в аппаратуре, размеры и масса которой должны быть минимальными, а также требуется экранирование большого чис­ ла электрических цепей; в аппаратуре, где должна быть обеспе­ чена электрическая стабильность по всему тракту прохождения

сигнала.

Недостатки МПП: более жесткие допуски на размеры; боль­ шая трудоемкость проектирования; применение специального тех­ нологического оборудования; длительный и сложный технологи­ ческий цикл; тщательный контроль всех операций, начиная с вычерчивания оригиналов и кончая упаковкой готовой платы; вы­ сокая стоимость; низкая ремонтопригодность.

Однако в аппаратуре, л ш которой обеспечение минимальных габаритных размеров и массы является главным конструктивным требованием (например, в авиационной технике), МПП незаме­ нимы. Малогабаритные МПП при массовом выпуске имеют опре­ деленные преимущества по сравнению с крупногабаритными: большую технологичность (снижается брак, обусловленный низ­ ким качеством материала, несовершенством операций прессова­ ния, металлизации и т. д.) и вибропрочность. Унификация ПП (по габаритным размерам, схемам и назначению) позволяет су­ щественно снизить их стоимость и улучшить качество.

Многослойная печатная плата — сложный монтажный узел, применяется уже свыше трех десятилетий, но ее значение в со­ временном электронном оборудовании продолжает расти, так как резко увеличивается потребность в системах, изготавливае­ мых с использованием быстродействующих ИС. Состояние со­ временной электронной базы потребовало максимального сокра­ щения длин электрических связей (проводников). Это достигает­ ся увеличением числа слоев и плотности монтажа. В [3] приве­ дены компоновочные характеристики различных методов изго­ товления МПП (табл. 2.2).

Плотность трасс — число проводников в шаге координатной сетки, равном 2,5 мм. Плотность соединений — число провод­ ников, суммированных по всем слоям МПП.

Как видно из та'бл. 2.2, улучшение коммутационных характе­ ристик МПП может быть достигнуто при использовании меж­ слойных переходов на внутренних слоях, что позволяет улучшать эффективность использования трасс в 1,5... 1,7 раза.

Общее число проводящих слоев МПП выбирается в зависи­ мости от сложности электрической схемы. Большинство МП»П выполняется с числом проводящих слоев 4... 12. Проводящие слои МПП, как правило, определяют при разделении электрической схемы на функциональные цепи. Желательно, чтобы каждая;

20