Конструкторские требования и характеристики ПП

Конструкторские требования к ПП как к несущей конструкции, на которой смонтированы ЭРИ, определяют:

• механическую прочность ПП в заданных условиях эксплуатации;

• сохранение характеристик ПП.

ГОСТ 23751—86 ПП устанавливает пять классов точности выполнения элементов конструкции (проводников, контактных площадок, отверстий и пр.) и предельных отклонений, наименьшие номинальные размеры которых для узкого места представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Наименьшие номинальные значения основных параметров для классов точности ПП

Примечание. t — наименьшая номинальная ширина проводника; S — наименьшее номинальное расстояние между проводниками; b — минимально допустимая ширина контактной площадки; d — номинальное значение диаметра наименьшего металлизированного отверстия; Н — толщина ПП; ∆t — предельное отклонение ширины печатного проводника, контактной площадки, концевого печатного контакта и др.

Узкое место ПП — участок ПП, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояния между ними могут быть выполнены только с минимально допустимыми значениями.

Класс точности ПП указывают в конструкторской документации на ПП. Выбор класса точности всегда связан с конкретным производством, так как он обусловлен уровнем технологического оснащения производства.

Расстояние (зазор) между элементами проводящего рисунка (например, между проводниками, см. рис. 3), расположенными на наружных или в соседних слоях ПП, зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сигналов и короткими замыканиями.

Шаг координатной сетки — расстояние между двумя соседними параллельными линиями координатной сетки (рис. 3).

Рис. 3. Координатная сетка чертежа

Координатная сетка — ортогональная сетка, определяющая места расположения соединений ЭРИ с ПП.

Узел координатной сетки — пересечение линий координатной сетки.

Шаг координатной сетки гарантирует совместимость ПП, изделий электронной техники (ИЭТ), квантовой электроники, электрорадиоэлементов (ЭРЭ), электротехнических изделий, т. е. всех ЭРИ, которые монтируют в узлах координатной сетки на ПП.

Основным шагом координатной сетки до 1 января 1998 г. был шаг 2,5 мм; дополнительными — 1,25; 0,625 мм. С 1 января 1998 г. для размещения соединений на ПП основным шагом координатной сетки является шаг 0,50 мм в обоих направлениях. Если координатная сетка с номинальным шагом 0,50 мм не удовлетворяет требованиям конкретной конструкции, то должна применяться координатная сетка с основным шагом 0,05 мм. Для конкретных конструкций, использующих элементную базу с шагом 0,625 мм, допускается применение шага координатной сетки 0,625 мм. Шаг координатной сетки выбирают в соответствии с шагом большинства ЭРИ, устанавливаемых на ПП. Если есть необходимость применить шаг координатной сетки, который отличается от основных шагов, то он должен быть кратным основным шагам.

Предпочтительными являются следующие шаги координатной сетки:

• п * 0,05 мм, где п = 5, 10, 15, 20, 25;

• п * 0,50 мм, где л = 1, 2, 5, 6, 10.

Допустимые шаги координатной сетки — дюймовые шаги, которые применяют в конструкции ПП, использующих ЭРИ с шагом, кратным 2,54 мм:

• п * 2,54 мм;

• п * 0,635 мм.

Диаметры монтажных и переходных отверстий, металлизированных и неметаллизированных, должны соответствовать ГОСТ 10317—79, который устанавливает следующий ряд: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4;2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0 мм.

Монтажные отверстия — отверстия для установки ЭРИ.

Переходные отверстия — отверстия для электрической связи между слоями или сторонами ПП (см. рис. 4). Различают:

• сквозные металлизированные отверстия, обеспечивающие электрическую связь между сторонами ПП и внутренними слоями МПП;

• сквозные металлизированные (скрытые или межслойные переходы) отверстия, обеспечивающие контакт между внутренними слоями;

• несквозные («слепые» или «глухие») отверстия, создающие контактмежду наружным и одним из внутренних слоев;

• несквозные (скрытые) микропереходные отверстия, в том числе многоуровневые микропереходы.

Микроотверстия (microvia) или микропереходы — отверстия диаметром менее 0,15 мм и/или плотностью более 1000 переходов/дм².

Микроотверстия используют для увеличения плотности рисунка проводников и для уменьшения числа слоев МПП, что снижает себестоимость МПП.

Рис 4.МПП с микроотверстиями: А — сквозные скрытые переходные отверстия; Б — сквозное металлизированное отверстие; В — глухой микропереход; Г — скрытый микропереход

Размер и форма контактных площадок в наружных, внутренних сигнальных слоях и в слоях земли и питания может быть различной (круглая, прямоугольная, квадратная и др.). Форма контактных площадок в наружных слоях определяется:

• формой выводов ЭРИ (круглое или прямоугольное сечение выводов, шариковые выводы, безвыводные компоненты и др.);

• элементной базой (традиционные или поверхностно-монтируемые компоненты);

• характером расположения выводов (радиально –перпендикулярно плоскости монтажа, аксиально-параллельно плоскости монтажа);

• жесткостью выводов;

• способом соединения выводов ЭРИ с контактными площадками (в отверстия пайкой, внахлест к контактным площадкам пайкой или сваркой);

• методом изготовления ПП.

Размеры, форма, количество и шаг размещения сквозных и скрытых (внутренних) переходных отверстий влияют на топологию проводников, контактных площадок и межслоиных переходов в наружных и внутренних слоях.

Топология — чертеж, определяющий форму, размеры и взаимное расположение элементов печатного монтажа и отверстий на наружных или внутренних слоях ПП.

Многослойные МПП со «слепыми» и «скрытыми» отверстиями позволяют реализовать гораздо более плотную разводку схемы, но они имеют значительно более высокую стоимость.

Размеры ПП, если они не оговорены в ТЗ, определяют с учетом количества устанавливаемых ЭРИ, установочных площадей ЭРИ, шага установки, зон установки соединителя и пр. Линейные размеры выбираются по ГОСТ 10317—79 (табл. 1.3). Соотношение линейных размеров сторон ПП должно быть 1: 1; 2: 1, но не более 3: 1. Габариты (формат) ПП согласуют с размерами технологического оборудования, используемого для изготовления ПП и сборки модулей 1-го уровня (ячеек): с размерами ванн химической и гальванической металлизации, шириной рабочей зоны установки для нанесения фоторезиста, экспонирования, пайки волной припоя, сверлиль-но-фрезерного станка, а также с размерами поставляемых материалов ПП для уменьшения отхода при раскрое материала и получении заготовок. Таким образом, конструктор должен знать технологические ограничения габаритов ПП каждого конкретного изготовителя.

Стабильность размеров ПП при воздействии температуры и влажности в процессе изготовления зависит от типа диэлектрика (структуры основы и смолы) и фольги. Нестабильность размеров связана с различными ТКЛР и усадкой материала в продольном и поперечном направлениях.

Предельные отклонения на сопрягаемые размеры контура ПП должны быть не.выше 12 квалитета. Предельные отклонения на несопрягаемые размеры контура ПП — не более 14 квалитета.

Толщина ПП выбирается в зависимости от элементной базы и внешних воздействующих факторов (ударов, вибрации и пр.).

Число слоев МПП зависит от количества:

• проводников;

• сигнальных проводников;

• экранных слоев;

• земли и питания.

Таблица 2.

Линейные размеры ПП

Кривизна ПП (цилиндрическое или сферическое искривление основания ПП) может появиться в результате воздействия высокой температуры и влажности. Допустимая величина изгиба ПП на длине 100 мм составляет для ОПП, ДПП и МПП на жестком основании на основе стеклоткани при толщине свыше 1,0...1,5 мм для ОПП — 0,9 мм, ДПП — 0,8 мм, МПП — 0,5 мм; при толщине свыше 1,5...2 мм — 0,8 мм, 0,6 мм, 0,1 мм; при толщине свыше 2 мм — 0,6 мм, 0,5 мм, 0,1 мм, соответственно.

Коробление ПП (спиральное искривление противоположных кромок основания ПП) может привести к разрыву проводников, осложнить процесс изготовления ПП и установки ЭРИ при сборке модуля (рис. 5).

Рис. 5. Скручивание ПП

Величина деформации определяется механической прочностью фоль-гированного диэлектрика, характером напряженного состояния после стравливания фольги, правильностью режимов нагрева и охлаждения. При воздействии на ПП температуры 260...290 "С в течение 10 с не должно образовываться разрывов проводящего рисунка и отслоений его от диэлектрика.

Для уменьшения деформации ПП необходимо добиться максимальной симметричности рисунка и структуры внутренних слоев.

Предельные отклонения размеров и позиционные допуски на расположение элементов конструкции (оснований ПП, проводников, контактных площадок, отверстий) приведены в ГОСТ 23751—86.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: