Размеры коммутационных плат

Переход от традиционной техники монтажа к ТПМК дает много возможностей для уменьшения размеров используемых плат; часто ТПМК позволяет построить схемный модуль на плате исключительно малых размеров. Убедительным подтвержде-
нием этому служит переносная аппаратура, например радиопри-
емник поискового вызова. Вероятно, общее уменьшение габари-
тов данного устройства было бы невозможно без применения
ТПМК и, соответственно, было бы невозможно снижение его
стоимости. Другим хорошим примером являются японские сверх-
миниатюрные портативные стерео- и радиосистемы. Выигрыш здесь имеет место не только в снижении стоимости за счет умень-
шения размеров плат, включая, возможно, и базовую (с соеди-
нителями) плату, но и в значительном улучшении электрических
характеристик устройства благодаря меньшей длине коммутаци-
онных дорожек и расстоянию между компонентами, что очень
важно для повышения быстродействия схем и уменьшения пара-
зитных связей, особенно в СВЧ-диапазоне [14].

С повышением плотности монтажа, естественно, возникают
условия для улучшения функциональных возможностей изде-
лий. Несмотря на то что в настоящее время еще не сформули-
рованы критерии для выбора оптимальных размеров коммута-
ционных плат применительно к конкретным разработкам, поис-
ковые работы и этом направлении продолжаются. В частности,
в Европе разрабатываются стандарты с целью реализации в
ТПМК модульного принципа. В этом плане особенно заметны
достижения техники проектирования различных уровней межсо-
единений, которая предусматривает размещение на базовой пла-
те других смонтированных плат, представляющих собой конст
руктивные единицы более низкого иерархического уровня (под-
системы) аппаратуры, соединенные между собой.-
Следует также отметить, что размеры плат существенно ограничиваются характеристиками материалов, из которых они из
готавливаются (платы больших размеров подвержены коробле-
нию в результате термообработок и для избежания этого, их
толщина должна быть соответственно увеличена. Кроме того,
существуют ограничения размеров плат, связанные с технологи
ческой оснасткой оборудования, например, конструкция боль-
шинства монтажных и испытательных устройств разработана с
учетом каких-то предельных размеров платы. И наконец, платы
больших размеров затрудняют операции совмещения, сверления,
электролитического покрытия и пайки. Транспортная система т
акже должна быть рассчитана на такие размеры, поэтому целесообразно по крайней мере выдерживать ширину плат.

Таблица 2.16 - Факторы, связанные с особенностями ТПМК и относящиеся

к изготовлению коммутационных плат

В 1990 г. размер плат, используемых для поверхностного монтажа компонентов, доведен до 36´48 дюймов (91,44´121,92 см). Ожидается, что выход годных в процессе изготовления коммутационных плат и монтажа на них компонентов станет основным критерием определения максимальных размеров плат. Кроме того, предлагается ограничить применение макси-плат областью супер-ЭВМ.

Число слоев, ширина и шаг коммутационных дорожек находятся в сильной взаимозависимости; для заданной степени сложности внутрисхемных соединений (общей трассировки) увеличение числа слоев означает разгрузку коммутации каждого слоя и позволяет увеличить шаг координатной
сетки, например, до 0,010 дюйма (0,254 мм). Большинство реа-
лизаций ТПМК все еще основано на применении координатной
сетки, которая в большей мере свойственна традиционной тех-
нике монтажа в отверстия. Это, безусловно, упрощает выполне
ние смешанного монтажа на платах, если конструкции постепе-
нно модернизируются, и облегчает проектирование плат. Исполь-
зование сеток с меньшим шагом требует больших затрат. Вместе
с тем плотность монтажа существенно увеличивается, если будет возможным прокладывать коммутационные дорожки
между контактными площадками. Перспективные разработки
коммутационных плат реализуют дорожки шириной
0,006 - 0,005 дюйма (0,152 - 0,127 мм) и с тем же расстоянием
между ними.

Число слоев коммутации плат оказывается связанным со
стоимостными показателями и надежностью изделия. Обычные
платы делаются из отдельных слоистых заготовок и, если в них
запроектированы сквозные отверстия или межслойные переходы,

может потребоваться выполнение операций сверления, электро
литического осаждения и совмещения рисунка коммутации от-
дельно на каждой стороне заготовки.

В многослойных конструк-
циях обычно имеются две внешние сигнальные шины и внутрен-
ние шины заземления и питания. Простейшим случаем является,
конечно, двухсторонний поверхностный монтаж, который прак
тически удваивает эффективность использования поверхности
платы. Данных о фактически возможном количестве слоев -
немного (в некоторых разработках указывается число 24). Однако
на практике оно будет скорее всего ограничиваться деформацией
платы по оси Z вследствие неравномерности ее расширения во
время термоциклирования, а также приемлемым выходом годн-
ых коммутационных платна стадии производства. Процесс изготовления межслойных переходов приведен на рисунке 2.43.