Технология комутационных плат

2.1. Конструктивно технологические требования, предъявляемые к платам и

Печатному монтажу.

Печатные платы – это элементы конструкции, которые состоят из пло­ских проводников в виде участков ме­таллизированного покрытия, размещен­ных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элемен­тов электрической цепи. Они получи­ли широкое распространение в произ­водстве модулей, ячеек и блоков ЭА.

Печатным монтажом называется совокупность плоских проводников, нанесенных на изоляционное основа­ние и обеспечивающих требуемое соединение элементов в электрической цепи. Применение печатного монтажа по сравнению с объемным позволяет:

· увеличить плотность монтажных соединений и обеспечить миниатюризацию изделий;

· обеспечить унификацию и стандартизацию конструктивных и технологических решений;

· увеличить надежность за счет резкого сокращения числа паяных соединений в изделии;

· гарантировать стабильность электрических характеристик;

· улучшить вибропрочность, теплоотдачу и стойкость к климатическим
воздействиям;

· автоматизировать операции сборки и монтажа ЭА, уменьшить трудоемкость и снизить стоимость изделия.

К недостаткам печатного монтажа следует отнести сложность внесения из­менений в конструкцию изделия, огра­ниченную ремонтопригодность, повы­шенный расход цветных металлов.

Элементами ПП являются диэлек­трическое основание, металлическое по­крытие в виде рисунка печатных про­водников и контактных площадок, монтажные и фиксирующие отверстия. Они должны соответствовать требова­ниям ГОСТ 23752–86 и отраслевых стандартов.

Диэлектрическое основаниеПП или МПП должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре и не иметь внутренних пузырей и раковин, посторонних включений, сколов, тре­щин и расслоений. Допускаются от­дельные вкрапления металла, царапи­ны, следы от удаления одиночных не вытравленных участков, точечное и контурное просветление, проявление структуры материала, которые не ухуд­шают электрических параметров ПП и не уменьшают минимально допусти­мых расстояний между элементами проводящего рисунка.

Проводящий рисунокдолжен быть четким, с ровными краями, без взду­тий, отслоений, подтравливаний, раз­рывов, темных пятен, следов инстру­мента и остатков технологических ма­териалов. Допускаются: отдельные ме­стные протравы не более 5 точек на 1 дм² при условии, что оставшаяся ши­рина проводника соответствует мини­мально допустимой по чертежу; риски глубиной не более 25 мкм и длиной до 6 мм; отслоение проводника в од­ном месте на длине не более 4 мм; ос­татки металлизации на пробельных участках, не уменьшающие допусти­мых расстояний между элементами.

Для повышения коррозионной стой­кости и улучшения паяемости на по­верхность проводящего рисунка нано­сят электролитическое покрытие, ко­торое должно быть сплошным, без раз­рывов, отслоений и подгаров. В от­дельных случаях допускаются: участки без покрытия площадью не более 2 мм² на проводник, но не более 5 на плате; местные наросты высотой не более 0,2 мм; потемнение и неоднородность покрытия, не ухудшающие паяемость; отсутствие покрытия на торцах про­водников.

Монтажные и фиксирующие отвер­стиядолжны быть расположены в со­ответствии с требованиями чертежа и иметь допустимые отклонения, опре­деляемые классом точности ПП. Для повышения надежности паяных со­единений внутреннюю поверхность монтажных отверстий покрывают сло­ем меди толщиной не менее 25 мкм. Покрытие должно быть сплошным, без включений, пластичным, с мелко­кристаллической структурой и прочно сцепленным с диэлектрическим осно­ванием. Оно должно выдерживать то­ковую нагрузку 25 А/мм² в течение 3 с при нагрузке на контакты 1,0 – 1,5 Н и четыре (для МПП – три) перепайки выводов без изменения внешнего ви­да, подгаров и отслоений.

Контактные площадкипредставляют собой участки металлического покры­тия, которые соединяют печатные про­водники с металлизацией монтажных отверстий. Их площадь должна быть такой, чтобы не было разрывов при сверлении и остался гарантийный поя­сок меди шириной не менее 50 мкм. Разрывы контактных площадок не до­пускаются, так как при этом умень­шается токонесущая способность про­водников и адгезия к диэлектрику.

Допускается частичное отслоение от­дельных (до 2 %) контактных площа­док вне зоны проводников и их ре­монт с помощью эпоксидного клея. Контактные площадки монтажных от­верстий должны равномерно смачи­ваться припоем за время 3–5 с и вы­держивать не менее трех (для МПП – двух) перепаек без расслоения диэлек­трика, вздутий и отслаивания. В процессе производства происхо­дит деформация ПП, которая приво­дит к их изгибу и скручиванию, за­трудняющим последующую сборку. Величина деформации определяется механической прочностью фольгированных диэлектриков, характером на­пряженного состояния после стравливания фольги, правильностью режи­мов нагрева и охлаждения.

На платах толщиной 0,8 мм и менее деформация не контролируется, при толщинах 1,5– 3 мм деформация на 100 мм длины не должна превышать: для МПП 0,4– 0,5 мм, для ДПП на стеклотекстолите 0,6–0,9, на гетинаксе 0,6–1,5 мм. При воздействии на ПП повышенной температуры (260 – 290 °С) в течение 10 с не должно на­блюдаться разрывов проводящего по­крытия, отслоения от диэлектрическо­го основания.

ТП изготовления ПП не должен ухудшать электрофизических и меха­нических свойств применяемых кон­струкционных материалов. Сопротив­ление изоляции между двумя рядом расположенными элементами ПП при минимальном расстоянии между ними 0,2–0,4 мм не должно быть для стек­лотекстолита меньше:

· 10000 МОм при нормальных климатических условиях (температура (25+1)°С, относительная влажность (65±15) %, атмосферное дав­ление 96–104 кПа);

· 1000 МОм после воздействия (2ч) температуры (60+2)°С и 300 МОм после воздействия (2ч) температуры (85±2) °С;

· 20 МОм после пребывания в течение 4 суток в камере с относительной влажностью (93±3) % при температуре (40±2) °С;

· 5 МОм по­сле 10 суток;

· 1 МОм после 21 суток.

Вос­становление первоначального значе­ния сопротивления изоляции должно происходить в течение суток.

Электрическая прочность изоляции при том же расстоянии между элемен­тами проводящего рисунка не нару­шается при напряжениях: 700 В в нормальных условиях; 500 В после воздействия относительной влажности (93±3) % при температуре (40±2) °С в течение 2 сут; 350 и 150 В после воз­действия пониженного давления (53,6 и 0,67 кПа соответственно). Для внут­ренних слоев МПП указанные значения испытательного напряжения уве­личиваются на 15 %.

Плотность монтажа определяется шириной проводников и расстоянием между ними. В соответствии с ГОСТ 23751– 86 для ПП установлено пять классов плотности монтажа, допуска­ющих минимальную ширину и зазоры между проводниками: 0,75; 0,45; 0,25; 0,15; 0,10 мм.

Трассировку рисунка схемы прово­дят по координатной сетке с шагом 2,5 и 1,25 мм по ГОСТ 10317–77, а также 0,625 мм. Минимальные диа­метры отверстий, расположенных в узлах координатной сетки, зависят от максимального диаметра вывода на­весного элемента (d_выв), наличия ме­таллизации и толщины платы.

Высокие конструктивно-технологи­ческие требования предъявляются к печатному монтажу блоков ЭВМ, где увеличение производительности ЭВМ находится в непосредственной зависи­мости от возможностей сокращения длины связей между логическими эле­ментами, так называемой конструктив­ной задержки сигнала. Это достигает­ся более плотной компоновкой ИМС на плате и прогрессирующим повыше­нием плотности печатного монтажа.