Файл: Учебнометодическое пособие по дисциплине Основы конструирования и технологии производства эс для студентов заочной формы обучения.docx

многослойные печатные платы (МПП).

2. ДОСТОИНСТВА ПЕЧАТНОГО МОНТАЖА

1. 
   Проблема надежности электрических соединений является очень важной, учитывая, что в некоторых РЭА на долю соединений между элементами приходится 80% общего объема аппаратуры.
   

Применение печатного монтажа вместо объемного повышает надежность, так как все соединительные проводники изготавливаются одновременно, т.е. интегрально (групповым методом).

2. 
   Печатный монтаж позволяет повысить производительность труда, так как исключает необходимость применения ручного труда при групповом методе изготовления, позволяет механизировать и автоматизировать производство.
   
3. 
   При печатном монтаже повышается процент выхода годных, так как однообразие в монтаже исключает ошибки производства.
   
4. 
   Из-за большой плотности печатного монтажа можно уменьшить габариты и вес аппаратуры.
   
5. 
   Печатный монтаж позволяет обеспечить высокую стабильность параметров аппаратуры, так как все детали прочно связаны с изоляционной платой.
   
6. 
   РЭА с печатным монтажом по той же причине имеют высокую механическую прочность.
   

Таким образом, печатный монтаж позволяет уменьшить габариты и вес аппаратуры, увеличить процент выхода годных, повысить надежность в отношении как катастрофических, так и параметрических отказов, и, наконец, снизить себестоимость изделий.

3. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПЕЧАТНОМ МОНТАЖЕ

---

[1-2, 4, 5]
Печатные проводники на поверхности изоляционного основания могут быть получены либо избирательной металлизацией (например, электрохимическим способом), либо избирательным удалением части

сплошного слоя металлизации, заранее нанесенного на изоляционное основание (например, избирательным травлением фольгированных изоляционных материалов).

Материал основания должен обладать следующими свойствами.

1. 
   Иметь высокие электроизоляционные показатели в условиях эксплуатации РЭА, т.е. иметь большую электрическую прочность, большое сопротивление изоляции, малые диэлектрические потери.
   
2. 
   Обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в технологии печатного монтажа.
   
3. 
   Допускать штамповку.
   
4. 
   Выдерживать кратковременное воздействие температуры до 240°С в процессе пайки.
   
5. 
   Иметь высокую влагостойкость.
   
6. 
   Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) должен быть близок к ТКЛР медной фольги во избежание обрывов узких соединительных проводников при температурных перепадах.
   
7. 
   Поверхность основания должна хорошо сцепляться с металлическими покрытиями.
   

На рисунке 1 представлен общий вид конструкции многослойной печатной платы.

В современном производстве в качестве диэлектрика используются:

• 
  листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол – стеклотекстолит, отечественного производства: СФ, СОНФ-У, СТФ, СТНФ, СНФ, ДФМ-59, СФВН; или иностранного: FR-4, FR-5, CEM-3 и т.п.);
  
• 
  листы с керамическим наполнителем, армированные стекловолокном – Rogers RO5603, RO4350;
  
• 
  листы фторопласта (PTFE), также армированные – Arlon AD 250 и 255, Arlon (AD и AR);
  
• 
  ламинаты на металлическом основании (алюминий, медь, нержавеющая
  

---

сталь);

• 
  плёнки из полиимида, полиэтилентерефталата (PET, ПЭТФ, лавсан);
  

Рис. 1. Конструкция многослойной печатной платы

Для стандартных односторонних и двусторонних печатных плат широкое применение находит фольгированный стеклотекстолит FR4. Его достоинства: хорошие диэлектрические свойства, стабильность характеристик и размеров, высокая устойчивость к воздействию неблагоприятных климатических условий.

Во многих случаях, где требуются достаточно простые печатные платы (при производстве бытовой аппаратуры, различных датчиков, некоторых комплектующих к автомобилям и т.п.), превосходные свойства стеклотекстолита оказываются избыточными, и на первый план выходят показатели технологичности и стоимости. В таких случаях обычно используют фольгированные гетинаксы (основа из целлюлозной бумаги, пропитанной фенольной смолой) иностранного производства – XPC, FR1, FR2, или отечественного - ГФ-1-35, ГФ-2-35, ГФ-1-50 и ГФ-2-50.

Гетинакс и стеклотекстолит выпускаются покрытыми медной фольгой с одной или с двух сторон.

Фольгированный гетинакс обладает удовлетворительными

электрическими характеристиками только в легких условиях эксплуатации, например, в помещении. У гетинакса хуже химическая стойкость в травильных растворах, ниже теплостойкость (–60 … +80)°С, большой ТКЛР, он коробится. Но гетинакс дешев, хорошо поддается механической обработке и в бытовой аппаратуре находит широкое применение. Стеклотекстолит обладает лучшими изоляционными свойствами, влагостойкостью и температуростойкостью, чем другие слоистые пластики.

Для примера

---

сравним свойства стеклотекстолита, фольгированного с одной стороны СФ-1, с ГФ-1, которые приведены в табл. 1.

Из таблицы видно, что по многим параметрам отличие у сравниваемых материалов не столь существенно.

Таблица 1

Наименование показателя	ГФ-1	СФ-1
Предел прочности на растяжение, кгс/см2	800	2000
Плотность, г/см2	1,3	1,6
Влагопоглощенность, %	4	3
Удельное объемное электросопротивление, Ом/м	1012	1013
Тангенс угла диэлектрических потерь на f= 1 МГц	0,038	0,025
Средняя электрическая прочность при температуре +20…–5°С, кВ/мм	33	12
Диэлектрическая проницаемость, ε	7	6

На высокой частоте в качестве диэлектрика используют полистирол и полиэтилен.

При производстве многослойных печатных плат (МПП) используется специальный материал, который обеспечивает связь ламинированных слоев друг с другом для образования жесткой многослойной платы. В гибко-жестких печатных платах он используют в качестве связующего для изготовления жесткой части. Такой материал называется препрег (англ. prepreg или pre- impregnated material, pre-preg), и он является полуфабрикатом полимерного

---

композиционного материала, полученным путем пропитки армирующей волокнистой основы полимерным связующим. Количество листов препрега может варьироваться от 1 до 3 шт.

Для соединения медной фольги с базовой плёнкой (в основном при производстве гибких печатных плат), объединения слоёв многослойных конструкций, приклеивания защитных слоёв и ужесточителей, а также для создания клеящих областей на поверхности ПП используется адгезивы.

Для полноты картины рассмотрим функциональное назначение и материалы покрытий печатной платы.

Паяльная маска – наносится на поверхность платы для защиты проводников от случайного замыкания и грязи, а также для защиты стеклотекстолита от термоударов при пайке. Маска не несет другой функциональной нагрузки и не может служить защитой от влаги, плесени, пробоя и т. д. (за исключением случаев применения специальных видов масок).

Маркировка – наносится на плату краской поверх маски для упрощения идентификации самой платы и расположенных на ней компонентов.

Отслаиваемая маска – наносится на заданные участки платы, которые надо временно защитить, например, от пайки. В дальнейшем ее легко удалить, так как она представляет собой резиноподобный компаунд и просто отслаивается. Защитное покрытие – это диэлектрический материал, защищающий внешние проводящие слои от воздействия окружающей среды. Может быть как в виде полиимидной или ПЭТФ плёнки с нанесённым с одной стороны слоем адгезива, так и в виде жидкого

---