МПП для поверхностного монтажа
Для поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК) необходимо создание прецизионных МПП с ТКЛР, соизмеримым с ТКЛР ЭРИ в микрокорпусах — ПМК [42, 43]. Такие платы должны обеспечивать: компенсацию механических деформаций в паяных соединениях, вызванную различием ТКЛР ПП и микрокорпусов ПМК; теплоотвод при повышенной рассеиваемой мощности; механическую жесткость основания для исключения деформаций в процессе сборки, транспортирования, высокую плоскостность и т. д., а также высокую плотность межсоединений.
Высокая плотность межсоединений достигается либо уменьшением ширины проводников и расстояний между ними, либо путем создания многослойных конструкций ПП с числом слоев до 20-ти и более.
Проблема теплоотвода от микрокорпусов ПМК решается либо путем использования радиаторов и принудительного охлаждения, либо применением общего металлического основания.
Совместимость ПП с микрокорпусами по ТКЛР, который равен (5...7) * 10-6 оС-1, обеспечивается путем создания специальных конструкций МПП, таких как:
• платы с металлической основой, имеющие низкий ТКЛР;
• эпоксидные и полиимидные многослойные подложки, армированные кварцевым, графитовым или фирменным волокном Kevlar;
• гибкие эластомерные покрытия (тефлон, силиконовые и полиуретановые смолы) наносимые на поверхность обычных многослойных материалов, которые воспринимают деформацию сдвига;
• нанесение бугорков припоя на контакты керамических микрокорпусов для увеличения высоты слоя припоя, что необходимо для уменьшения напряжения в паяных соединениях.
Наиболее широко применяются МПП из слоистых диэлектриков с металлическими сердечниками.
Для изготовления МПП из стеклоэпоксидных и стеклополиимидных диэлектриков применяются конструкции, в которых диэлектрические слои чередуются со слоями из композиционных металлических материалов (металлических сердечников). Чаще всего применяют молибден и инвар (никель 36 и железо 64 %), плакированные медью; инвар, покрытый фарфоровой эмалью, сплав Allow 42 (никель 42 и железо 52 %).
МПП с инваровыми слоями
Первоочередное развитие получила технология изготовления МПП с инваровыми слоями. Достоинством материала медь-инвар-медь, имеющего ТКЛР равный (2...3) • 10-6 оС-1, является возможность регулировать величину ТКЛР, изменяя соотношение значения толщины медного покрытия и толщины самого инварового сердечника. Чем больше толщина инвара, тем меньше ТКЛР. Инваровый слой обеспечивает механическую жесткость конструкции в 8—20 раз выше, чем у конструкции без металлических слоев, что очень важно при 3—8-кратном увеличении плотности размещения микросхем, которое на МПП без металлических сердечников вызывает деформацию МПП в процессе сборки; повышает устойчивость к термоциклам в 1000 раз при изменении температуры от -55 до +125 оС.
В конструкции МПП слои инвара выполняют функции шин «земля-питание», теплоотвода и экранирования логических цепей. Основные характеристики МПП с инваровыми слоями приведены в табл. 4.32.
Диэлектрические слои изготавливают из фольгированного стеклотекстолита с толщиной фольги 35 мкм химическим негативным методом, металлические слои — из стальной ленты марки 36Н. Для склеивания слоев применяют прокладочную стеклоткань.
Таблица 4.32.Основные характеристики МПП с инваровыми слоями
Слои из инвара могут быть изготовлены следующими способами:
1-й способ.На стальную ленту наносят защитный рельеф, проводят операцию травления окон в кислых травильных растворах, затем выполняют электрохимическое меднение на толщину 25...35 мкм.
2-й способ.Перфорированные слои из плакированного медью инвара получают путем лазерного фрезерования окон. Особое внимание уделяют подготовке слоев из инвара перед прессованием для получения хорошей адгезии с диэлектриком.
На рис. 4.41 представлена структурная схема изготовления МПП с инваровыми слоями.
Недостатком МПП с инваровыми слоями является увеличение массы в два раза по сравнению с МПП без металлических слоев.