Выбор типа конструкции печатной платы, класса точности, шага координатной сетки

Печатная плата (ПП) – это основа печатного монтажа электронной аппаратуры, при котором микросхемы (МС), полупроводниковые приборы, электрорадиоэлементы (ЭРЭ) и элементы коммутации устанавливаются на изоляционное основание с системой токопроводящих полосок металла (проводников), которыми они электрически соединяются между собой в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Виды печатных платы по конструкторскому исполнению:

а) односторонние печатные платы:

1) платы на плоском слоистом диэлектрике;

2) платы на рельефном литом диэлектрике;

3) платы без металлизации отверстий;

4) платы с металлизацией отверстий.

Эти платы более надежны в эксплуатации т.к. обеспечивается лучшее сцепление навесных ИМС и ЭРЭ с печатными проводниками и с основной платой.

б) Двухсторонние печатные платы:

1) платы на диэлектрическом основании;

2) платы на металлической подложке. Они применяются тогда, когда нужно обеспечить отвод тепла при размещении на плате тепловыделяющих ЭРЭ, полупроводниковых приборов и ИМС большей мощности;

3) многослойные печатные платы – это платы, которые состоят из чередующихся слоёв изоляционного материала и проводящего рисунка. Рисунок соединяется между собой прокладками в монолитную структуру путём прессования;

4) платы на слоистых пластиках;

5) платы на керамическом основании. На эти платы методом трафаретной печати наносят проводники. При температуре около 700 градусов происходит вжигание проводников и резисторов в основание, предварительно обожженное при температуре 1600 ⁰С. В результате получается прочная, керамическая, химически инертная монолитная структура со стабильными параметрами и относительно высокой теплопроводностью;

6) платы без межслойных соединений;

7) платы с межслойными соединениями.

в) Гибкие печатные платы:

1) гибкие платы. Они используются в конструкциях, где подвергаются постоянному или периодическому воздействию напряжения изгиба. Поэтому одна из важнейших характеристик гибких печатных плат - высокая устойчивость диэлектрических материалов к механическим воздействиям, т.е. к отслоению печатных проводников от основания;

2) гибкие шлейфы и кабели.

г) Проводные печатные платы:

1) платы с печатным рисунком;

2) платы с печатными элементами.

ГОСТ 23751-86 распространяется на односторонние печатные платы (ОПП), двусторонние (ДПП) и многослойные (МПП) печатные платы, также данный стандарт распространяется на гибкие печатные кабели (ГПК).

Основными достоинствами печатных плат являются:

- увеличение плотности монтажа и возможность микроминиатюризации изделий;

- гарантированная стабильность электрических характеристик;

- повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям;

- унификация и стандартизация конструктивных изделий;

- возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

Настоящим стандартом устанавливают пять классов точности печатных плат в соответствии со значениями основных параметров и предельных отклонений элементов конструкции (оснований ПП, проводников, контактных площадок, отверстий).

Размеры и предельные отклонения ПП, устанавливаемые ГОСТом, обязательны для следующих методов проектирования:

- ручного;

- автоматизированного;

- полуавтоматизированного.

Они должны обеспечивать автоматизацию установки изделий электронной техники (ИЭТ).

При ручном методе конструирования размещение элементов на печатной плате и трассировку печатных проводников осуществляет непосредственно конструктор. Данный метод обеспечивает оптимальное распределение проводящего рисунка.

Полуавтоматизированный метод предполагает размещение навесных изделий электронной техники с помощью ЭВМ и ручная трассировка, или ручное размещение изделий электронной техники и автоматизированная трассировка. Этот метод обеспечивает более высокую производительности в сравнении с ручным методом.

Автоматизированный метод предусматривает кодирование исходных данных, размещение навесных элементов и трассировку печатных проводников с использованием ЭВМ. Допускается доработка отдельных соединений вручную.

Материалы для печатных плат выбирают по ГОСТ 10316-78 или по ТУ. Выбор материала основания производят с учетом обеспечения физико-механических и электрических параметров печатной платы во время воздействия механических нагрузок, климатических факторов и возможных химически агрессивных сред.

В качестве конструкционных материалов печатных плат обычно используют фольгированные и нефольгированые слоистые диэлектрики (пластики) различного типа и толщины.

Фольгированые диэлектрики представляют собой электроизоляционные основания, плакированные обычно электролитической медной фольгой с оксидированным гальваностойким слоем, прилегающим к электроизоляционному основанию. В зависимости от назначения фольгированные диэлектрики могут быть односторонние Ии двусторонние и иметь толщину от 0,06 до 3,0 мм.

Нефольгированые диэлектрики, предназначенные для полуаддитивного и аддитивного методов производства плат, имеют на поверхности специально нанесенный адгезивный слой, который служит для лучшего сцепления химически осаждаемой меди с диэлектриком.

ОСТ 4.010.022-85 рекомендует также применение следующих марок фольгированых диэлектриков:

- диэлектрик фольгированый самозатухающий (ДФС-1, ДФС-2);

- диэлектрик фольгированый общего назначения (ДФО-1, ДФО-2) - для ОПП и ДПП;

- стеклотекстолит с двусторонним адгезивным слоем (СТЕК) - для ДПП, изготавливаемых по аддитивной технологии;

- стеклотекстолит теплостойкий для изготовления плат по полуаддитивной технологии (СТПА-5-1, СТПА-5-2) - для ОПП, ДПП и МПП с высокой плотностью проводящего рисунка.

Из других материалов, используемых при изготовлении печатных план, наиболее широко применяются никель и серебро в качестве металлического резиста, для обеспечения пайки и сварки. Кроме того, используется целый ряд других металлов и сплавов. Например, олово-висмут, олово-индий, олово-никель и т.д. Их назначение - обеспечение избирательной защиты или низкого контактного сопротивления, улучшение режимов пайки. Дополнительные покрытия, увеличивающие электропроводность печатных проводников, в большинстве случаев выполняют гальваническим осаждением, реже - способами вакуумной металлизации и горячего лужения.

В керамических основаниях в качестве исходных материалов широко применяются оксиды алюминия и бериллия, а также нитрид алюминия и карбид кремния.

Перспективно применение в печатных платах основания со сложной составной структурой, включая металлические прокладки, а также оснований из термопластиков.

Печатная плата электронного модуля «Блок контроля четности» первой группы жесткости. Платы первой группы жесткости имеют диапазон рабочих температур от минус 25 ⁰С до плюс 55 ⁰С и обеспечивают надежную работу при относительной влажности до 75 %, помимо этого характеризуются высокой стойкостью к повышенному давлению. Данное условие очень важно для исследуемого предприятия, так как в цехах высокая температура и использование предлагаемой платы позволит организовать бесперебойную, эффективную работу, повышающую конкурентоспособность продукции и как следствие конкурентоспособность предприятия. На ПП реализуется схема, сложность которой позволяет применить двухстороннюю печатную плату. Трассировка платы ведется по двум сторонам, что упрощает разводку проводников и позволяет уменьшить размеры печатной платы. Двухсторонние печатные платы изготавливают преимущественно комбинированным позитивным методом. Возможность технологического оборудования и экономические критерии позволяют использовать такой тип.

Физико-механические свойства материалов должны обеспечивать качественное изготовление ПП в соответствии с типовыми ТП. Для изготовления плат применяется слоистые пластики, в том числе фольгированные диэлектрики, плакированные электролитической медной фольгой толщиной 5, 20, 35, 50, 70 и 105 мкм с чистотой меди не менее 99,5 %, шероховатостью поверхности не менее 0,4-0,5 мкм, которые поставляются в виде листов размерами 500×700 мм и толщиной 0,06-3 мм.

В качестве основы в слоистых пластиках используются стеклотекстолиты – спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной смолой и другие материалы. Они отличаются широким диапазоном рабочих температур, низким водопоглощением, высокими значениями объемного и поверхностного сопротивлений, стойкостью к короблению. Смолы определяют практически все электрические и механические характеристики материала.