2014-02-02
2980
Диаметр переходных металлизированных отверстий на поверхности диэлектрического основания не превышает ширины проводника. При этом контактные площадки вокруг переходных отверстий отсутствуют. Это обеспечивает возможность установки переходов в шаге трассировки (в соседних дискретах трассировки) без всяких ограничений. Обычно трассировка РПП проводится в строго ортогональной системе, что означает проведение горизонтальных проводников на одном проводящем слое, а вертикальных проводников - на другом. Это обеспечивает большие трассировочные возможности, чем при других системах, но при этом появляется большое число переходов. Однако для РПП, в отличие от любых других, переходы повышают, а не понижают надежность платы.
Основным параметром конструкции РПП, определяющим другие ее параметры, является минимальный шаг трассировки minH. Здесь существенно использование переменного шага трассировки. Первоначально это диктовалось применяемым технологическим оборудованием, обеспечивавшим перемещение с дискретностью 10 мкм. В дальнейшем обнаружилось, что это повышает трассировочные возможности за счет симметричного прохождения трасс через большинство монтажных точек. Кроме того, переменный шаг позволяет повысить технологичность путем смещения центров переходных отверстий от краев монтажных точек.
На рис.24.3 приведены варианты используемых постоянных и переменных шагов трассировки для РПП с микросхемами, имеющими следующие типы и шаги внешних выводов: штыревые - 2,5 мм, планарные - 1,25 мм и планарные - 1,0 мм.
Рис. 24.3 Варианты используемых постоянных и переменных шагов трассировки для РПП с микросхемами
В таблице 1 приведены типовые значения конструктивных параметров РПП для min H рис 24.3. И таблицы видно, что особенностью РПП является их малая толщина по сравнению с ПП. Это в сочетании с насыщенностью металлом диэлектрического основания обеспечивает хорошую теплопроводность. Сечение меди в канавках обеспечивает погонное сопротивление 3-3,5 Ом/м и предельный ток по проводнику 300-400 мА. Эти параметры следует принимать во внимание при проектировании цепей питания, а так же сильноточных сигнальных цепей.
Таблица 1
| min H, мм | L, мм | G, мм | D, мм | d, мм | M, мм |
| 0,62 | 1,5 | 0,3 | 0,3 | 0,15 | 0,04 |
| 0,5 | 1,0 | 0,25 | 0,25 | 0,15 | 0,04 |
| 0,4 | 0,8 | 0,25 | 0,2 | 0,12 | 0,035 |
| 0,32 | 0,6 | 0,15 | 0,16 | 0,1 | 0,03 |
Малый шаг трассировки в сочетании с переходными отверстиями в шаге трассировки обеспечивает высокие трассировочные возможности РПП.
Сравнение технологических и стоимостных характеристик рельефной и многослойной печатной платы
Трассировочная способность
Плотность размещения элементов на РПП эквивалентна 6-8 слоям МПП. Например, между выводами стандартного DIP корпуса можно проводить до 5 проводников. Высокая трассировочная способность объясняется, в частности тем, что переходные отверстия могут быть расположены в шаге проводников.
Электрические характеристики
Так как поперечное сечение проводника РПП имеет форму трапеции, то по постоянному току его сопротивление в 1,5 раза меньше, чем у плоских проводников. Характеристики по переменному току у РПП и МПП существенно не отличаются.
Механические характеристики
РПП - принципиально тонкая плата (0,8 мм). Поэтому для установки массивных элементов или для плат большого размера требуется механическая арматура. Но, с другой стороны, РПП очень устойчивы к изгибу. Для РПП не страшны прогибы до 40-50%.
Изготовление ламелей
РПП - тонкие платы, поэтому прямое изготовление ламелей для разъемов типа ISA-РС может не обеспечить достаточно надежного контакта. Для решения указанной проблемы имеется специальный технологический прием, позволяющий получить в районе ламелей удвоенную толщину (1,5 мм), чем и обеспечивается надежное соединение.
Стойкость к воздействию внешних факторов
РПП ничем не уступают по стойкости к воздействию внешних факторов традиционным платам. Более того, металлизация РПП выполняется из химически однородной меди и для РПП проблема контакта в области переходного отверстия отсутствует.
Поддержка САПР
Система изготовления РПП совместима практически с любой САПР: PCAD 4.5.. 8.5 и др.
Серийноспособность
Изготовление РПП не предполагает какой-либо особенной подготовки производства (фотошаблоны, матрицы). Время изготовления платы средней степени сложности составляет 48 часов. Стоимость РПП заметно ниже стоимости многослойных плат для малых серий до 100 - 1000 шт. Однако при увеличении количества стоимость снижается не столь существенно как для многослойных или двусторонних плат. Поэтому изготовление партий РПП более 10000 должно быть тщательно экономически обосновано.
Стоимостные характеристики
При сравнении восьмислойной МПП с РП по средним показателям стоимости получается уменьшение:
- для методы фрезерования - приблизительно в 16 раз;
- для метода прессования - приблизительно в 36 раз;
- для метода литья - приблизительно в 100 раз.
- Технология изготовления рельефных плат
Изготовление рельефной заготовки методом фрезерования
Фрезерованем можно получить в заготовке канавки и ламели, а затем просверлить переходные и монтажные отверстий. Эти операции можно проводить на двухкоординатном фрезерно-сверлильном станке типа Bungard с использованием специальных резцов
Форма двух сходящихся конусов у переходных и монтажных отверстий получается после сверления такими резцами в одной точке сначала с одной, а потом с другой стороны заготовки (рис.4). Весьма существенным является обеспечение минимальных биений специальных резцов при фрезеровании и сверлении РЗ. Значительные биения приводят к искажению проводящего рисунка и быстрой поломке резцов. Базирование заготовки на столе станка проводится по двум базовым отверстиям и штифтам, жестко закрепленным на столе станка.
Изготовление проводящего рисунка
Один из наиболее распространенных методов изготовления РПП включает следующие основные операции:
- Очистка поверхности РП проводится для удаления "стружки" с фрезерованных и сверленых участков и создания шероховатости пробельных участков РПП. Эта операция обеспечивает равномерность последующей химической металлизации.
- Химическое меднение обеспечивает покрытие всей заготовки (элементов рисунка и пробельных мест) слоем меди толщиной 3 - 7 мкм. Гальваническое наращивание обеспечивает увеличение толщины меди на заготовке до 25 - 40 мкм. При гальваническом наращивании электрический потенциал должен подводиться ко всей поверхности. Это обеспечивается предыдущей операцией химического меднения.
- Нанесение защитного резиста - это покрытие всей поверхности металлизированной заготовки жидкой спиртоканифольной смесью. Хорошая смачиваемость меди этой смесью после испарения спирта создает равномерную канифольную пленку по всей поверхности металлизированной РЗ, включая поверхности канавок и переходных отверстий.
- Зернение обеспечивает удаление канифоли с пробельных мест будущей РП, причем канифольная пленка остается во всех элементах проводящего рисунка. Операция зернения обычно проводится в так называемых "зернильных установках" - вибрирующих бункерах, в которые, кроме рельефной заготовки, помещены керамические шарики. Многочисленные удары шариков по заготовке "оббивают" канифольную пленку с пробельных мест. Диаметр керамических шариков выбирают таким, чтобы удары не могли "выбить" канифольную пленку ни из одного элемента проводящего рисунка платы.
- Последующее травление обеспечивает удаление медного покрытия с незащищенных канифольной пленкой мест платы. Травление проводится в кислотных растворах, не растворяющих канифоль.
- Лужение проводящего рисунка проводят путем окунания заготовки в ванну с расплавленным припоем. Поскольку стеклотекстолит (даже после зернения) не смачивается припоем, а медный проводящий рисунок покрыт канифольной пленкой, являющейся флюсом при пайке, то происходит выборочное покрытие припоем проводящего рисунка (аддитивная составляющая процесса).
Модификация этого метода предусматривает предварительное меднение рельефной заготовки и использование взамен канифольной пленки защитной краски. Краской покрывают пробельные места, что позволяет осуществить локальное гальваническое наращивание меди только в канавки и отверстия. После дополнительного гальванического осаждения металлорезиста в рельеф, удаляют краску с пробельных мест и стравливаю медь с этих участков.
Монтаж элементов
Процесс монтажа элементов на РП существенно не отличается от стандартных процессов. Возможен монтаж в отверстия и на поверхность с применением ручной пайки, пайки волной, пайки в инфракрасных и конвекционных печах. Единственное, что нужно учесть при формовке и установке элементов - это то, что монтажные ламели заглублены на 0,1 мм относительно поверхности платы.
Пайка в глухие отверстия.
Компоненты с планарными выводами являются более компактными по габаритам, чем со штыревыми выводами, расположенными по краям корпуса. Однако компоненты с планарными выводами при типовой формовке выводов и установке на ПП требует значительных площадей для расположения ламелей. Так, микросхема с 14-ю планарными выводами и корпусом шириной 10мм (рис.24.4), имеет габарит установочного места 18 мм. Это объясняется формовкой выводов, нижняя горизонтальная часть которых имеет длину 2,1 мм. Для рельефных плат можно изменить формовку выводов таких микросхем так, как это показано на рисунке, и проводить их установку в "глухие отверстия". "Глухие отверстия" имеют диаметр на поверхности диэлектрика, равный ширине ламели. Такое конструктивное решение сокращает площадь установочного места на 20-25%. Учитывая высокие трассировочные возможности РМ это повышает степень интеграции компонентов на РП на 18-20%.
Рис. 24.4
