Конспект из 10 лекций, преподаватель Добряков Виктор Александрович (9)

Посмотреть архив целиком

ТЕМА-9

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ МОНТАЖА ФЯ.


К методам повышения плотности монтажа относятся:

  • рельефный печатный монтаж;

  • разделительно-избирательное травление металлов (РИТМ - процесс).


РЕЛЬЕФНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ МОНТАЖ.


Конструктивно рельефная печатная плата (РПП) представляет собой диэлектрическое основание, на котором расположены проводники, в виде металлизированных канавок, и сквозные металлизированные отверстия конической формы.

Конусная “замковая” форма отверстий обеспечивает достаточное сцепление металлизированного пистона с диэлектриком, что позволяет отказаться от традиционных контактных площадок.

Рельефный проводник, не выступающий над поверхностью платы, по ширине в 2-3 раза меньше плоского проводника того же сечения и имеет более надежное сцепление с основанием.

Сравнительно небольшой диаметр отверстий (до 0,2мм), малая ширина проводников и отсутствие контактных площадок позволяют в 5-8 раз повысить плотность печатного монтажа. В результате двухсторонняя РПП может заменить МПП, содержащие 5 -12 слоев.

Изготовление РПП может осуществляться субтрактивным, полуаддитивным и аддитивным методами.

Технология изготовления РПП субтрактивным методом включает следующие операции:


1)фрезерование канавок под проводники и сверление монтажных и переходных отверстий;





2)химико-гальваническая металлизация всей поверхности ПП на толщину 25 - 30 мкм;





3)нанесение защитного слоя в канавки и отверстия;




4)травление меди;


5)снятие защитного слоя;


6)горячие облуживание.


При полуаддитивном методе заготовку РПП металлизируют химически на толщину 2-5 мкм, затем накатывают валками на плоскость защитную краску, гальванически осаждают медь в канавки и в отверстия толщиной 20-50 мкм. После удаления защитной краски стравливается слой химической меди.

Аддитивная технология - химическое нанесение в канавках и отверстиях.

Во всех технологических вариантах отсутствуют фотохимические процессы, поэтому нет необходимости использовать фоторезисты и фотошаблоны, а также фольгированный диэлектрик.

Конструктивные параметры РПП:

  • число слоев - 2

  • ширина проводников (мм) - 0,15...0,18

  • глубина канавки под проводник (мм) - 0,1...0,3

  • min шаг проводников (мм) - 0,3

  • диаметр монтажных отверстий (мм) - 0,7...1,2

  • диаметр переходных отверстий (мм) - 0,15


При изготовлении РПП брак на всех стадиях исправим, кроме стадии получения канавок и отверстий.

При получении канавок и монтажных отверстий с помощью механической обработки (фрезерования и сверления на станке с ЧПУ) процесс подготовки РПП размером 150х140 мм занимает 3-4 часа. Кроме того, недостатком механической обработки является ухудшение прочности и гибкости заготовки, а также снижение класса чистоты поверхности после прохода инструмента, что ухудшает качество металлизации.

Чтобы избежать этих недостатков применяется изготовление заготовок РПП с помощью формовки или прессовки, а также литья под давлением термопластичных материалов.

Применение РПП позволило существенно повысить плотность упаковки, что привело к необходимости обеспечения теплоотвода.

Диэлектрические основания не обеспечивают требуемого теплоотвода, поэтому в качестве основания РПП стали применять металлические платы и подложки, чаще алюминиевые.

Алюминиевые РПП обеспечивают хороший теплоотвод. Например, плата компьютера с размером 3 х 16 х 23 см, имеющая до 615 ИМС обеспечивает при воздушной системе охлаждения мощность рассеивания 180 Вт. Для изоляции проводников от металлического основания используется анодное окисление (AlO).




















РАЗДЕЛИТЕЛЬНО-ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ТРАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

(РИТМ) - ПРОЦЕСС).

Типовой технологический ритм-процесс включает следующие операции.



1)Химическая очистка металлической заготовки (медь, латунь, сталь).

2)Создание защитного рельефа фоторезиста.



3)Электрохимическое осаждение метал-лических проводников (никель,сталь, медь).




4)Удаление фоторезиста и травление нижнего уровня разводки перед прессованием.





5)Прессование РИТМ-платы.






6)Разделительно-избирательное травление РИТМ-платы.




А-А























РИТМ-процесс по сравнению с другими технологиями имеет следующие преимущества:

1. По сравнению с печатным монтажом:
  • исключается сверление и металлизация сквозных отверстий ДПП и МПП;

  • отсутствуют дорогостоящие фольгированные материалы;

  • возможно изготовление гибких, жестких и комбинированных плат;

  • повышается надежность соединений;

  • в 3-5 раз улучшаются массо-габаритные показатели.

2. По сравнению с толстопленочной технологией:
  • увеличивается предельный размер КУ;

  • отказ от применения хрупких, тяжелых и дорогих керамических подложек;

  • отказ от драгоценных металлов в составе проводниковой металлизации;

  • исключение высокотемпературных обработок при вжигании провод-никовой металлизации;

  • в 1,5-2 раза улучшаются массо-габаритные показатели.

3. По сравнению с тонкопленочной технологией:
  • увеличивается формат КУ;

  • повышается процент выхода годных;

  • в 3-5 раз сокращается парк технологического оборудования;

  • в 7-10 раз снижается стоимость КУ при примерном сохранении массогабаритных показателей.


Применение РИТМ-плат в РЭС повышает ее надежность, обеспечивает высокую повторяемость параметров изделия от образца к образцу, способствует механизации и автоматизации технологических процессов.

Чаще разрабатываются РИТМ-платы малых размеров (max 300х360 мм), так как применение крупногабаритных плат нецелесообразно из-за малой механической прочности, коробления и сложности изготовления.

Все разрабатываемые платы по своим конструктивным характеристикам (плотность рисунка, габариты) делятся на три класса:

  • 1 класс - платы с пониженной плотностью - ширина проводника и расстояние между ними 0,2 мм, габаритные размеры 300 х 360 мм.

  • 2 класс - платы со средней плотностью - ширина проводника и расстояние между ними 0,15...0,2 мм, габаритные размеры до 150 х 180 мм.

  • 3 класс - платы с высокой плотностью - ширина проводника и расстояние между ними 0,1...0,15 мм, габаритные размеры до 100 х 100 мм.

При необходимости возможно получение проводников шириной 0,08 мм с расстоянием между ними 0,1 мм. Но для этого требуется высокий класс чистоты поверхности ( не ниже 9), применение стеклянных фотошаблонов и фоторезистов с высокой разрешающей способностью.

Общие требования к конструированию РИТМ-плат.

Разрабатываемые РИТМ-платы рекомендуется выполнять квадратной и прямоугольной формы. Толщина и материал основания платы зависит от требований к конструкции изделия.

В качестве внешних выводов применяются следующие виды выводов, получаемые в едином техпроцессе изготовления РИТМ-платы:



жесткий вывод;





гибкие выводы


с нижнего


и с верхнего уровней разводки;






ламельный вывод;





гибкий шлейф.


Установка и контактирование навесных компонентов осуществляется с помощью поверхностного монтажа. При этом монтаж на КП, приподнятую над поверхностью, существенно повышает технологические, электрические и надежностные характеристики плат.

При выборе навесных компонентов основными требованиями являются:

  • минимальный размер компонентов;

  • наличие внешних выводов или КП пригодных для монтажа на поверхность платы.

При монтаже ИМС на поверхность РИТМ-платы применяется соответствующая формовка выводов:



Выводы транзисторов и резисторов формуются аналогично. Бескорпусные ИМС монтируются с ленты носителя по методу перевернутого кристалла или с использованием балочных выводов (см. МСБ).


не требует формовки выводов



Существуют специальные корпуса транзисторов, типа SOT-23 для монтажа на поверхность.



Для монтажа на поверхность резисторов применяются тонкопленочные резисторные матрицы, монтируемые методом перевернутого кристалла или резисторные матрицы в корпуса аналогичных типам 2 и 4.









Кроме того используются пленочные резисторы без внешних выводов и с очищенной от краски торцевой поверхностью.



При монтаже РИТМ-плат необходимо учитывать следующие требования:

  • применять единую технологию монтажа, то есть не совмещать на одной плате различные виды монтажа (пайка, сварка);

  • использовать групповые методы сборки с применением трафаретной печати, нанесения дозированного припоя с последующим оплавлением;

  • не допускается пайка волной;

  • навесные элементы располагаются с одной стороны РИТМ-платы.

Выполнение проводников в верхнем уровне разводки (кроссоверов) возможно в следующих вариантах:

то есть

допускается выполнение топологии под углом 90 и 45 .





Разводка РИТМ-плат выполняется в координатной сетке с шагом 0,25мм.

Основная коммутационная нагрузка должна приходиться на нижний уровень разводки, а кроссоверы должны быть минимальной длины (0,8 - 4...5 мм).


ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ СБОРКА, РЕГУЛИРОВКА И КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ФЯ.


Комплекс завершающих работ по изготовлению ячейки связан с установкой и закреплением монтажной платы в рамку (каркас), корпус или кожух-экран (при их наличии). Он включает также закрепление гибких шлейфов, кабелей и микрожгутов внутриячеечных соединений, которые контактируются пайкой или сваркой с выходными контактными площадками ФЯ.






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.