Технологические процессы изготовления ПП.

Классификация ПП

По конструктивно-технологическому признаку различают:

1. ОПП - односторонние ПП, с отсутствием или наличием металлизированных отверстий.

2. ДПП - двухсторонние ПП, на диэлектрическом и металлическом основании.

3. МПП - многослойные ПП, без межслойных соединений (с выступающими выводами и открытыми контактными площадками), с межслойными соединениями (объемными перемычками, штифтами, штырями, заклепками и др.) и с межслойными соединениями химико-гальванической металлизацией (послойным наращиванием, металлизацией сквозных отверстий, металлизацией сквозных отверстий и попарным прессованием слоев, металлизацией сквозных отверстий и внутрислейных переходов.

4. ГПП - гибкие ПП имеют эластичное основание, как правило, с двухсторонним монтажом, с металлизированными отверстиями и контактными площадками для пайки навесных элементов. Толщина плат < 0,6 мм, что позволяет их изгибать с определенным радиусом, сворачивать в цилиндры и т.п. Разновидностью ГПП является ГПК (гибкие печатные кабели (шлейфы)) состоят из одного или нескольких непроводящих слоев, на которых размещены печатные проводники.

5. Проводные платы - сочетание ДПП, на которой выполнен проводящий рисунок схемы с проводным монтажом из изолированных проводов диаметром 0,1-0,2 мм.

Термины и определения

Согласно ГОСТ23751-79 «Платы печатные: Требования и методы

конструирования» принято называть:

- плата печатная (ПП) - изоляционное основание с нанесённым на него одно-или двухсторонним печатным монтажом.

- печатный монтаж - система печатных проводников, обеспечивающих электрическое соединение элементов схемы или экранирование.

- печатный проводник - участок токопроводящего покрытия, нанесенного на изолированное основание.

- контактная площадка - участок печатного проводника, предназначенный для присоединения проводников и выводов навесных элементов. При наличии монтажных отверстий этот участок окружает их или примыкает.

- монтажное отверстие - металлизированное или неметализированнное отверстие для монтажа навесного элемента

- металлизированное отверстие - отверстие в ПП с нанесенным слоем металла

- навесной элемент - электро- или радиоэлемент устанавливаемый на ПП имеющий контакт с печатным монтажом.

- печатный узел - ПП с навесными элементами, прошедшие этапы сборки, пайки и в случае необходимости влагозащиты

- технологическое отверстие - отверстие в ПП для технологических целий
при выполнении какой-либо операции

- МПП - несколько спрессованных печатных слоев через склеивающие прокладки

- печатный слой - печатный монтаж, находящийся в одной плоскости, предназначенный для применения в МПП

- переходное отверстие - контактный переход между проводниками, находящимися на различных сторонах и слоях МПП, выполненный в виде металлизированного отверстия

- технологический проводник - временный печатный проводник, соединяющий отдельные элементы схемы для нанесения гальванического покрытия удаляемый или разрываемый после нанесения покрытия.

Материалы для ПП.

В качестве оснований ПП используют фенопласты (прессматериалы АГ- 4, наполнитель-стекловолокно), листовые электротехнические (в том числе фольгированные) материалы, гибкую фторопластовую пленку, керамику.

К листовым электротехническим материалам для оснований ПП относятся гетинакс марок Ав, Вв, Гв (-60 +85 °С), стеклотекстолит ВФТ-С, СТ, СТЭФ (-60 +120°С), фольгированный армированный фторопласт ФАФ-4 с двухстороннем слоем красномедной хромированной электролитической фольги (-60 +120°С),.Из керамических оснований- стеатит имеет хорошие электрические и механические характеристики, экономичен, низкая гигроскопичность и широкий диапазон рабочих температур. Титановая керамика - для оснований малых размеров, обладает большой добротностью и для элементов с большой емкостью.

Фольгированные диэлектрики - основания плакированные медной фольгой с одной или двух сторон, толщина 0,06...3 мм. Поставляют листы 500x700 мм (ГОСТ 10316-78), толщина фольги от 5 до 50 мкм. Чистота меди не менее 99,5%.

Марки:

1. ГФ-1(2)-35 одно- (двух-)сторонний гетинакс с толщиной фольги 35 мкм для ОПП и ДПП(1...3мм)

2. СФ-1(2)-35(50) стеклотектолит для ОПП и ДПП.

3. СТЭК нефольгированный стеклотектолит толщиной 1;1,5 ммдля ДПП.

4. СТФ-1(2)-35 теплостойкий нефольгированный стеклотектолит толщиной 0,13...3 мм (ДПП, МПП, ГПП).

 

5. ФТС-1(2)-20, ФТС-1(2)-35 травящийся фольгированный стеклотектолит толщиной 0,08...0,5 мм (МПП, ГПП).

6. ФДМ-2-35 тонкий фольгированный диэлектрик с толщиной 0,25;0,35 мм (ГПП).

7. СТП-3 прокладочная стеклоткань толщиной 0,025;0,06;0,1 (МПП)

Конструктивные характеристики ПП

В зависимости от сложности реализуемой электрической схемы и применяемой элементной базы выбирают конструктивные исполнения ПП, число слоев и плотность проводящего рисунка схемы.

При выборе числа слоев ПП учитывают, что ОПП без металлизированных отверстий наименее трудоемки и просты, ОПП и ДПП с металлизированными отверстиями примерно равны по затратам. Наиболее трудоемки МПП, число слоев которых ограниченно предельно допустимым соотношением между диаметрами металлизированных отверстий и толщиной платы(1:3, сейчас до 1:10).Соотношение трудоемкости изготовления ОПП, ДПП, МПП - 1:4:20

Плотность проводящего рисунка схемы в соответствии с ГОСТ23751-79 для ПП и ГПК делят на 3 класса:

1. Минимальная ширина проводников и расстояние между ними 0,5 мм

2. На пружинных слоях 0,25 мм, внутренних 0,2 мм.

3. 0,1 мм и менее.

Трассировку рисунка схемы производят по координатной сетке с шагом 2,5; 1,25 и 0,625 (ГОСТ 10317-79), центры отверстий размещают в точках пересечения координат сетки, начало координат в левом нижнем углу или в центре крайнего левого конструктивного или технологического отверстия. Для унификации рисунка рекомендуются стандартные формы и размеры контактных площадок, проводников, экранов и т.д. При разработке проводящего рисунка МПП применяют постоянный (одинаковый) рисунок слоев для определенного типоразмера ПП. Это приводит к одинаковой программе сверления отверстий, постоянству площади гальванопокрытия, сокращению номенклатуры контактирующих устройств контроля, упрощению процесса автоматизации и механизации сборки.

Допустимые рабочие напряжения для проводников платы, расположенных в одной плоскости, зависят от минимальных расстояний между ними материала диэлектрика основания и характера воздействия окружающей среды.

Плотность тока в печатных проводниках наружных слоев плат не должна превышать 20 А/мм², а во внутренних слоях МПП 15 А/мм².

Сопротивление изоляции зависит от материала диэлектрика, климатических условий и характера электрических цепей.

Распределенная емкость и индуктивность печатных проводников при необходимости может быть рассчитана.

Ремонтопригодность - возможность восстановления электрических связей, внесение схемных изменений, замены навесных элементов или установки дополнительных элементов. Она снижается при повышении плотности монтажа, уменьшении ширины проводников и расстояний между ними. Число возможных перепаек навесных элементов снижается с уменьшением площади контактных площадок и диаметров металлизированных монтажных отверстий. Сложная геометрия проводящего рисунка затрудняет удаление лишних соединений между проводниками в узких местах или необходимый иногда разрыв проводника из-за ограниченного доступа режущего инструмента к месту ремонта. При необходимости монтажа объемных проводников на ПП их паяют к контактным площадкам или в металлизированные отверстия и прокладывают по плате отдельно или в жгутиках с креплением к диэлектрику платы с помощью быстросохнущего клея с шагом 25...40 мм.

Конструкция аппаратуры, конструктивное исполнение ПП, плотность рисунка схемы и возможности производства определяют габариты ПП, выбираемые по ГОСТ 10317-79.Стремятся к сокращению типоразмеров ПП и их унификации, уменьшению габаритов, даже если увеличилось число их слоев. Производство ПП более 240 мм усложняет технологическое оборудование, увеличивает брак, из-за нестабильности качества исходного материала по полю заготовки, уменьшается допустимая плотность проводящего рисунка схемы. Например, увеличение типовой МПП (135x240 мм) в 1,5 раза, увеличит трудоемкость изготовления в 3 раза. Кроме того снижается жесткость, виброустойчивость и увеличивается коробление.

Толщину ПП выбирают в пределах 0,8...3 мм, ГПК - 0,06...0,3 мм, ГПП - 0,1...0,5 мм.

Предпочтительна прямоугольная плата с соотношением сторон 1:4.

При проектировании ПП стремятся к минимальному числу металлизированных отверстий и их диаметров (не более трех значений), т.к. сложно использовать станки с ЧПУ.

Лекция 6