Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

(ТУСУР)

Конспект лекций

По дисциплине «Конструирование РЭС»

Раздел III – Печатные платы

Подготовлен в рамках проекта:

«Апробация образовательной программы опережающей профессиональной подготовки (уровень - магистратура) и учебно-методического комплекса, ориентированных на инвестиционные проекты по разработке и производству мультимедийных многопроцессорных систем на кристалле»

Заказчик: «Фонд инфраструктурных и образовательных программ»

Томск 2011

Оглавление

1 Лекция........................................................................................................................................ 2

1.1 Цели и задачи................................................................................................................ 2

1.2 Учебные вопросы.......................................................................................................... 2

1.3 Учебная информация.................................................................................................... 2

1.3.1 Термины и определения................................................................................... 2

1.3.2 Конструкция ПП............................................................................................... 2

1.3.3 Методы изготовления проводящего слоя...................................................... 6

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2 Лекция....................................................................................................................................... 11

2.1 Цели и задачи............................................................................................................... 11

2.2 Учебные вопросы........................................................................................................ 11

2.3 Учебная информация.................................................................................................. 11

2.3.1 Маскирование................................................................................................. 11

2.3.2 Фоторезисты................................................................................................... 12

2.3.3 Травление........................................................................................................ 12

2.3.4 Изготовление многослойных ПП................................................................. 14

3 Лекция...................................................................................................................................... 18

3.1 Цели и задачи.............................................................................................................. 18

3.2 Учебные вопросы........................................................................................................ 18

3.3 Учебная информация.................................................................................................. 18

3.3.1 Плёночные технологии изготовления ПП.................................................. 18

3.3.2 Покрытия и маски наружних слоёв............................................................. 19

3.3.3 Механическая обработка ПП........................................................................ 20

4 Лекция...................................................................................................................................... 22

4.1 Цели и задачи.............................................................................................................. 22

4.2 Учебные вопросы........................................................................................................ 22

4.3 Учебная информация.................................................................................................. 22

4.3.1 Контроль и испытания ПП............................................................................ 22

4.3.2 Обеспечение технологичности ПП.............................................................. 25

4.3.3 Обеспечение преемственности характеристик ПП.................................... 27

Литература:.................................................................................................................................. 29

2 Лекция

2.1 Цели и задачи

Введение в раздел конструирование печатных плат. Рассмотрение методов изготовления проводящего слоя.

2.2 Учебные вопросы

· Термины и определения.

· Конструкция ПП.

· Методы изготовления проводящего слоя.

2.3 Учебная информация

2.3.1 Термины и определения

Печатная плата (ПП, PCB — Printed Circuit Board) — элемент конструкции, который состоит из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании. ПП предназначена для электрического и механического соединения электронных компонентов (транзисторы, интегральные схемы, диоды, резисторы и т. п.). Электронные компоненты на ПП соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка, обычно пайкой, или накруткой, или склёпкой, или впрессовыванием, в результате чего собирается электронный модуль (смонтированная печатная плата).

Печатный монтаж — способ монтажа радиоэлектронной аппаратуры, при котором электронные компоненты (транзисторы, интегральные схемы, диоды, резисторы и т. п.) устанавливаются на диэлектрической пластине (печатной плате) и соединяются между собой уже имеющимися на ней тонкими электропроводящими полосками (печатными проводниками).

В зависимости от количества проводящих слоёв ПП разделяют на:

· односторонние (ОПП);

· двусторонние (ДПП);

· многослойные (МПП).

Гибкая ПП (ГПП) — ПП изготовленная на гибком основании. Применяются в тех случаях, когда плата после изготовления подвергается вибрациям, многократным изгибам или после установки электронных компонентов ей необходимо придать изогнутую форму.

Гибкий печатный кабель (ГПК) — разновидность гибкой печатной платы, применяются для соединений узлов и блоков РЭА, занимают меньшие объемы и легче круглых жгутов и кабелей, а их производство может осуществляться непрерывно на рулонном материале.

2.3.2 Конструкция ПП

В общем случае ПП представлена одним или несколькими слоями электропроводящего рисунка, разделённых слоями диэлектрика. Электрическое соединение проводников различных слоёв происходит посредством металлизированных переходных отверстий. Выводы электронных компонентов припаиваются к контактным площадкам которые могут быть реализованы в виде сквозных отверстий или участков проводящего рисунка на внешних слоях. Внешние электропроводящие слои ПП, не требующие контактного соединения, покрыты слоем лака для защиты от воздействий окружающей среды и от расползания припоя. Поверх защитного слоя нанесены обозначения, облегчающие монтаж, наладку и ремонт.

Существует несколько типов переходных отверстий:

· глухое — переходное отверстие проходящие через один внешний слой;

· сквозное — отверстие проходящее через оба внешних слоя;

· скрытое — отверстия не переходящие через внешние слои.

Иллюстрация:

Для производства несложной аппаратуры применяются односторонние ПП, на одной стороне которых (сторона монтажа) располагаются электронные компоненты, предназначенные для монтажа в отверстия, корпуса разъёмов, радиаторы, на другой стороне (сторона пайки) — печатные проводники и, иногда, элементы для поверхностного монтажа. При невозможности стопроцентной разводки печатных проводников применяются навесные перемычки.

Большее количество слоёв позволяет осуществить разводку сложных устройств и повысить плотность монтажа. Дополнительно увеличить плотность монтажа можно за счёт расположения электронных компонентов с обоих сторон, однако это усложняет процесс монтажа.

Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики (гетинакс, стеклотекстолит), состоящие из наполнителя и связующего вещества (синтетической смолы, которая может быть термоактивной или термопластичной), керамические и металлические (с поверхностным диэлектрическим слоем) материалы. Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий, себестоимостью.

Наличие в коммутирующих устройствах мощных цепей питания и блоков высокого напряжения увеличивает опасность возгорания ПП. Повышение огнестойкости диэлектриков достигается введением в их состав антипиренов.

Наибольшее распространение получил стеклотекстолит — упругий, износостойкий, слоистый пластик. Вырабатывается методом горячего прессования стеклотканей, пропитанных термоактивным связующим веществом на основе эпоксидной и фенолформальдегидной смолы. Стеклотекстолит отличаются широким диапазоном рабочих температур (от -60 до +150 °С), низким (0,2‑0,8 %) водопоглощением, высокими значениями объемного и поверхностного сопротивлений, стойкостью к короблению.

Для изготовления ПП, обеспечивающих надежную передачу наносекундных импульсов, необходимо применять материалы с улучшенными диэлектрическими свойствами (уменьшенным значением диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь). Поэтому к перспективным относится применение оснований ПП из органических материалов с относительной диэлектрической проницаемостью ниже 3,5.

Большинство диэлектриков выпускается промышленностью с проводящим покрытием из тонкой медной электролитической фольги, которая для улучшения прочности сцепления с диэлектрическим основанием с одной стороны оксидирована или покрыта слоем хрома (1‑3 мкм). Толщина фольги стандартизирована и имеет значения 5, 18, 35 и 50, 70, 105 мкм. Фольга характеризуется высокой чистотой состава (99,5 %), пластичностью, высотой микронеровностей 0,4‑0,5 мкм.