ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.05.2019
Просмотров: 218
Скачиваний: 1
Печатные платы
1 Общие положения
Под печатной платой (ПП) понимают изделие, состоящее из плоского изоляционного
основания, с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла
(проводников), которые используют для установки и коммутации изделий электронной техники
(ИЭТ) и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.
Рисунок печатной платы – конфигурация проводникового и (или) диэлектрического
материала на печатной плате.
Проводящий рисунок – рисунок печатной платы, образованный диэлектрическим
материалом.
Основание печатной платы – элемент конструкции печатной платы, на поверхности или
в объеме которого выполняется проводящий рисунок.
Печатный узел – печатная плата с подсоединенными к ней электрическими и
механическими элементами и (или) другими печатными платами и с выполненными всеми
процессами обработки (пайка, покрытие и т.д.)
Печатной платой называется материал основания, вырезанный по размеру, содержащий
необходимые отверстия и по меньшей мере один проводящий рисунок (ГОСТ 20406-75).
Основными достоинствами ПП являются:
– увеличение плотности монтажа, миниатюризация изделий;
– гарантированная стабильность электрических характеристик;
– повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям;
– унификация и стандартизация конструктивных изделий;
– возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ;
– снижение трудоемкости, материалоемкости и себестоимости.
К недостаткам следует отнести сложность внесения изменений в конструкцию и
ограниченную ремонтопригодность.
Показателями уровня разработки ПП являются:
– ширина проводников;
– расстояние между проводниками (зазоры);
– диаметр переходных отверстий (межслойных переходов);
– количество межслойных переходов на ПП;
– число проводников между двумя контактными площадками;
– диаметр контактных площадок;
– шаг расположения контактных площадок.
2 Типы печатных плат. Характеристики печатных плат. Точность ПП
Многообразие сфер применения электроники обусловило совместное существование
различных типов печатных плат:
1.
Односторонняя печатная плата (ОПП) – печатная плата, имеющая одно основание,
на одной стороне которого выполнен проводящий рисунок (ГОСТ 20406-75).
2. Двухсторонняя печатная плата (ДПП) – печатная плата, имеющая одно основание, на
обеих сторонах которого выполнен проводящий рисунок (ГОСТ 20406-75).
3. Многослойная печатная плата (МПП) –печатная плата, состоящая из чередующихся
слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух и более слоях, между
которыми выполнены требуемые соединения (ГОСТ 20406-75).
4. Гибкая печатная плата (ГПП) –печатная плата, имеющая гибкое основание (ГОСТ
20406-75).
5. Гибко-жесткая печатная плата (ГЖПП) – это печатные платы схожие с гибкими
печатными платами, но с механическим усилением в определенных местах. Чаще всего жесткий
слой прикрепляется к гибкой печатной плате с тыльной стороны по отношению к контактным
площадкам.
6. Гибкий печатный кабель (ГПК). Состоит из тонких полосок проводящего материала
(обычно меди), расположенных параллельно и заклеенных между двумя пленками
изоляционного материала. Число проводников может быть от 2 до 50.
7. Рельефная печатная плата (РПП) – это двухсторонние платы, проводники которых
выполнены в виде канавок в теле диэлектрика
На рис. 1 приведены характеристики односторонней печатной платы.
Рисунок 1 – Характеристики односторонней печатной платы, где H
П
– толщина печатной
платы; H
M
– толщина материала основания печатной платы; h
ф
– толщина фольги; b –
гарантийный поясок; D – диаметр контактной площадки; d – диаметр отверстия; S –
расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка; t – ширина печатного
проводника; Q – расстояние от края печатной платы, выреза, паза до элементов проводящего
рисунка
На рис. 2 приведены характеристики двухсторонней печатной платы.
Рисунок 2 – Характеристики двухсторонней печатной платы, где 1 – металлизированное
отверстие, 2 – неметаллизированное отверстие; H
П
– толщина печатной платы; H
M
– толщина
материала основания печатной платы; H
П.С.
– суммарная толщина печатной платы; h
ф
–
толщина фольги; h
п
– толщина химико-гальванического покрытия; b – гарантийный поясок; D
– диаметр контактной площадки; d – диаметр отверстия; S – расстояние между краями
соседних элементов проводящего рисунка; t – ширина печатного проводника; Q – расстояние
от края печатной платы, выреза, паза до элементов проводящего рисунка, l – расстояние между
центрами (осями) элементов конструкции печатной платы
По плотности проводящего рисунка печатные платы и ГПП делятся на пять классов
(ГОСТ 32751-86, табл. 1). Первый характеризуется наименьшей плотностью поводящего
рисунка, а пятый наиболее высокой. Наименьшие номинальные значения ширины печатных
проводников и предельных участков для плат первого класса составляют 0,75 мм, а для пятого
– 0,1 мм. 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. Изготовление печатных плат 5-го класса требует
применения уникального высокоточного оборудования, специальных (как правило, дорогих)
материалов, безусадочной фотопленки, создания в производственных помещениях «чистой
зоны» с термостатированием.
Таблица 1 – Параметры классов точности изготовления печатных плат ГОСТ 23.751-86
Характеристики печатной
платы
Номинальное значение основных параметров для
класса точности
1
2
3
4
5
Ширина
печатного
проводника t, мм
0.75
0.45
0.25
0.15
0.1
Расстояние между краями
соседних
элементов
проводящего рисунка S, мм
0.75
0.45
0.25
0.15
0.1
Гарантированный поясок b,
мм
0.3
0.2
0.1
0.05
0.025
Отношение
номинального
значения
диаметра
наименьшего
из
металлизированых отверстий, к
толщине печатной платы f
0.4
0.4
0.33
0.25
0.2
Ширину проводника рассчитывают и выбирают в зависти от допустимой токовой
нагрузки, свойств токопроводящего материала.
Расстояние между элементами проводящего рисунка зависит от допустимого рабочего
напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью,
искажением сигналов и короткими замыканиями.
3 Материал основания печатных плат
По виду материала основы ПП разделяют на
1) изготовленные на основе органического диэлектрика (текстолит, гетинакс,
стеклотекстолит);
2) изготовленные на основе керамических материалов;
3) изготовленные на основе металлов.
Диэлектрическое основание платы представляет собой обычно бумажную (гетинаксы)
или текстильную (текстолиты) основу, пропитанную фенольной либо эпоксидной смолой.
Преимущество гетинаксов заключается в том, что они легко поддаются механической
обработке, поэтому возможна организация серийного и массового производства. К недостаткам
материалов этого типа относятся повышенная чувствительность к влажности и нестабильность
размеров. В настоящее время намечается тенденция к использованию эпоксидной
невоспламеняющейся бумаги, которая обладает лучшей стабильностью параметров и более
приспособлена к автоматизации.
В стеклотекстолитах в качестве основы используют стеклоткань, пропитанную
эпоксидной смолой. Они применяются, в основном, для производства ДПП и МПП. Смеси
«эпоксидная смола-стеклоткань» придаются определенные характеристики, зависящие от
соотношения используемого кол-ва смолы и скорости проведения процесса отвердения.
Заданная толщина диэлектрика достигается путем набора определенного кол-ва листов, а с
наружных сторон добавляют листы фольгированной меди, которая предварительно
подвергаются оксидированию со стороны, входящей в контакт с материалом. Весь комплект
помещается между идеально чистыми полированными плитами гидравлического пресса
многоярусного типа, оснащенного системой подогрева.
Заготовки для жестких печатных плат представляют собой несколько спрессованных
слоев стекловолокна (обычно 8 слоев), покрытых медной фольгой. Пространство между слоями
заполнено наполнителем. Самый простой способ расположения стеклянных волокон - когда они
перпендикулярны друг другу. При различной ориентации волокон в слоях прочностные
характеристики материала становятся одинаковыми по всем направлениям. Толщина материала
оценивается без учета медной фольги. Толщина фольги одинакова с обеих сторон. Основа – это
бумага, стекловолокно, керамика, арамид; наполнитель - фенольная смола, эпоксидная смола,
полиэстер, полиимидная смола, бисмалеинимид-триазин, эфир цианата, фторопласт.
Широкое распространение получают МПП на керамической основе. По сравнению с
органическими диэлектриками керамика позволяет улучшить теплоотвод, повысить плотность
компоновки микросхем (особенно с использованием микрокорпусов).
Недостатки:
1) большая масса;
2) небольшие наибольшие линейные размеры (ограничены технологией - 150 х 150 мм).
Металлические ПП изготавливаются на основе стальных, алюминиевых и инваровых
листов. Пластины окисляются и покрываются слоем керамики, эмали, лака или другого
диэлектрика. Поверх наносятся печатные проводники, пленочные резисторы, конденсаторы,
индуктивности, а затем монтируются микросхемы (как правило, бескорпусные). Преимущества:
1) сравнительно невысокая стоимость;
2) неограниченные размеры;
3) высокая теплопроводность;
4) лучшая помехозащищенность;
5) высокая прочность и теплостойкость.
Недостатки:
1) высокая удельная емкость проводников;
2) большая масса.