• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Типи ДП

Вступ

ЕОМ будується з використанням ІМС та ін. електронних елементів. Найкращий варіант їхнього використання - це об'єднання всіх функціональних приладів в одне ціле. Але це рішення в нинішній час ані технічно неможливо виконати, ані економічно невиправдане. Тому пристрій потрібно розбивати на невеликі конструктивні одиниці. Основною конструктивною одиницею ЕОМ є вузол, зібраний на базі плати.

ІСТОРІЯ: спочатку на плати встановлювались елементи і з'єднувалися між собою окремими провідниками - провідний, навісний, об`ємний монтаж.

З 1952 р. В промисловості знаходять застосування друковані плати (ДП), які згодом зайняли домінуюче положення при виробництві електронних приладів.

1906 р. - Едісон описав спосіб виготовлення провідників на ізоляторі за допомогою металевого провідника.

1927 р. - К. Тевежинкен - полоси латунної фольги (провідники) наклепувалися на ізоляційну основу разом з елементами.

30-і роки - Германія - за допомогою трафаретної печаті на керамічні підложки наносили пасти металевого порошку (на основі срібла), що після сушки в процесі обпікання затверджувалися і спікалися. Звідси пішов термін "друковані плати".

1925 р. - США, Ф. Т. Гармон - описана техніка травлення, дороблена П. Айспером в 40-х роках.

16.2 Основні поняття.

ДРУКОВАНА ПЛАТА - це сполучення ізоляційної основи і металевих шарів, що служить для електромонтажу елементів і вузлів, а також для їхнього механічного закріплення. Друкована плата з встановленими на ній елементами називається печатним вузлом. Система металевих сполучень у вигляді ділянок металевого покриття (друкованих провідників) називається печатним монтажем.

ПРОВІДНИЙ РИСУНОК - рисунок ДП, утворений провідниковим матеріалом.

ПРОВІДНИЙ ШАР - провідний рисунок, що лежить в одній плоскості.

МІЖШАРОВЕ З'ЄДНАННЯ - дільниця провідникового матеріалу,що входить до рисунка ДП, призначена для електричного з'єднання провідних рисунків на різних шарах ДП.

Деякі переваги ПЕЧАТНОГО МОНТАЖУ у порівнянні з об'ємним:

 1.Значне підвищення щільності монтажних з'єднань.

 2. Стабільна повторюваність параметрів виробів.

 3. Можливість підвищення електричних навантажень в колах.

 4. Підвищення надійності та якості апаратури.

 5. Можливість мікромініатюризації апаратури.

 6. Висока продуктивність та низька собівартість монтажу.

 7. Можливість комплексної автоматизації виробництва електронної апаратури.

В залежності від числа провідних шарів ДП поділяються на односторонні (ОДП), двосторонні (ДДП) та багатошарові (БДП).

ОДП являє собою діелектричну основу, де на одній із сторін виконано провідний рисунок. На іншій стороні ОДП при складанні вузла розміщують елементи.

ОДП без металізованих отворів (переваги - простота та дешевизна у виготовленні).

ОДП з металізованими отворами (за допомогою пістонів та наявності зенківки - велика надійність).

ДДП мають провідний рисунок на обох сторонах основи. Необхідні з'єднання з навісними елементами виконують за допомогою металізованих отворів та контактних площадок. Такі ДП дозволяють реалізувати більш складні схеми та мають найбільш широке застосування.

ДДП на металевій основі (велика витривалість до перепаду температур, бо коефіцієнти лінійного розширення матеріалу підложки та металізованого отвору приблизно рівні).

БДП складаються з шарів ізоляційного матеріалу та провідного рисунка, що чергуються. Існує декілька видів БДП, що відрізняються конструктивно-технологічними параметрами (будуть розглянуті далі).

ДП можна поділити на жорсткі та гнучкі.

ГНУЧКІ ДП (ГДП) використовуються для електричного з'єднання вузлів, конструкція яких виключає застосування жорстких ДП. ГДП мають еластичну основу та виконуються, як правило, двосторонніми з металізованими отворами та контактними площадками для паяння навісних елементів. (товщина плат <=0, 6 мм).

Гнучкі друковані кабелі (шлейфи) - складаються з одного або декількох непровідних шарів, на яких розміщені друковані провідники. Застосовуються для з'єднань вузлів та блоків.

Існують провідні плати, що являють собою поєднання ДДП, на якій виконано постійний провідний рисунок схеми (контактні площадки, шини землі та живлення), з провідним монтажем. (Застосовуються у експериментальних роботах).

16.4 Матеріали для виготовлення ДП.

Для виготовлення ДП застосовуються в основному фольговані діелектрики, що являють собою шарові пресовані пластини, вкриті з однієї або з двох сторін мідною фольгою.

Тип діелектрика ,що застосовується визначає основні властивості готових ДП. Найважливішими вимогами до діелектричних матеріалів є:

 - гарні діелектричні властивості;

 - висока механічна міцність;

 - гарна термостійкість;

 - гарна хімічна стійкість та ін.

Діелектрики, що застосовуються для виготовлення ДП, складаються з наповнювача та зв'язуючої речовини (синтетичної смоли). За типом матеріалу наповнювача діелектрики поділяються на гетинакс (папір), скло - текстоліт (склотканина), текстоліт (бавовняно-паперова тканина), скломат (скловолокно). Як зв'язуюча речовина застосовуються головним чином епоксидна та фенольна смоли. Наприклад, широке розповсюдження отримали: - гетинакс марки ГФ, що являє собою спресовані шари електроізоляційного паперу, просочені фенольною смолою; - склотекстоліт марки СФ, що являє собою спресовані шари склотканини, просочені епоксифенольною смолою зі змістом смоли 40%. Як провідний матеріал головним чином використовується мідь зі ступенем чистоти 99.5% та товщиною 5; 20; 35; 50 мкм або 5; 17.5; 35; 50; 70; 105 мкм (за кордоном). Поверхня міді, що прилягає до електроізоляційної основи, має оксидований гальваностійкий шар, що покращує зчеплення фольги та діелектрика. Ці вимоги можуть бути виконані, якщо у свердлильних станках стукання свердла не перевищує 0.02 мм, а відхилення від перпендикулярності осі шпинделя та базової поверхні стола складає <=0, 01 мм. (верстати С -106, С -155, 2М103П).

16.5 Утворення монтажних та перехідних отворів.

Два способи: пробивка та свердлення.

Монтажний отвір ДП - отвір, що використовується для з'єднання виводів навісних елементів з ДП, а також для будь-якого електричного з'єднання до провідного рисунку.

Перехідні отвори ДП передвизначені для створення електричних зв'язків між шарами ДП.

Отвори можуть бути металізованими та не металізованими. Металізований отвір - це отвір у ДП, що має на стінках провідниковий матеріал.

ПРОБИВКУ отворів застосовують в тих випадках, коли отвори в подальшому не металізуються. Для поліпшення якості отворів, що пробиваються та збереження фольги діелектрика від ушкоджень між знімачем штампу та заготовкою розміщують прокладку з картону, що забезпечує рівномірний притиск матеріалу в зоні пробивання. Зменшенню зусилля та підвищенню чистоти пробивання допомагає попередній нагрів заготовки до 80-100? C.

Переваги - висока продуктивність.

Недоліки - труднощі задоволення вимог до якості отворів під металізацію. Стінки таких отворів п. б. рівними, без шпар, тріщин, зколів й т. п. Необхідно виключити відшаровування мідної фольги від діелектрика, "цвяховий ефект" (розплющення торців контактних площадок).

СВЕРДЛЕННЯ забезпечує необхідну якість отворів та їх високу точність.

Dсв, як правило, п. б. на 0.1 - 0.15 мм більше ніж Dн (номінальний діаметр металів. отвору) - для компенсації пружності діелектрика та товщини наступної металізації у отворі.

Граничні відхилення центрів отворів відносно вузлів координатної сітки ДП не п. перевищувати +0.2 - 0.2 мм, а для БДП - <=0, 1 мм. Шорсткість стінок отворів <= 40 мкм (ГОСТ 23664-79).

Свердлити необхідно підложку з генитакса з товщиною 0.8 - 1.5 мм. При свердленні заготовки БДП підложки рекомендується застосовувати з двох сторін.

Отвори D >=2, 5 мм сверляться в два прийоми: спочатку свердлом 1.5 - 1.8 мм, а після цього воно розсвердлюється.

Нерівності, що утворюються при свердленні, як правило знищують механічною зачисткою або електрохімічним поліруванням.

Свердлення отворів виконується на верстатах з ЧПК, що забезпечують достатньо високу продуктивність та точність.

Недоліки свердлення: при свердленні відбувається наволакування розмякшеної смоли на мідні кромки контактних площадок, що заважає наступній металізації. (Очищення виконується гідроабразивним способом - найефективніший спосіб).

Можна також: свердлення у воді або наступне розсвердлювання.

Основні конструктивні та технологічні параметри ДП

(ГОСТ 10317-79,23751-86,11284-75).

 (1).ГЕОМЕТРИЧНА ФОРМА. ДП звичайно мають прямокутну форму. Рекомендоване співвідношення сторін: 1: 1.1: 3.2: 3.2: 5. (ГОСТ10317-79). Відхилення від прямокутності ДП не повинно бути >0. 2мм на 100мм довжини.

 (2).ГАБАРИТНІ РОЗМІРИ. Розміри кожної сторони ДП повинні бути кратними (ГОСТ 10317-79): 2.5 - при довжині до 100мм;
5.0 - при довжині до 350мм;
10.0 - при довжині більш ніж 350мм;
Максимальний розмір будь-якой з сторін повинен бути не більш ніж 470мм.

 (3).ЧИСЛО ШАРІВ. Бувають односторонні (ОДП), двосторонні (ДДП) та багатошарові ДП (БДП). Число шарів БДП може бути 20 й більше.

 (4).ТОВЩИНА ДП. Номінальний розмір товщини заготовки ДП слід вибирати рівним 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0 мм: Нп = Нм + hф,(ОДП);
Нп = Нм + 2hф,(ДДП);
Нп = S Нс + (0.6:0.9) S Нпр,(БДП).
де:
Нп - товщина заготовки ДП,
Нм - товщина основи,
hф - товщина фольги,
Нс - товщина шару БДП,
Нпр - товщина прокладки,
S - знак суми.

Товщина БДП визначається кількістю шарів прокладок та технологією їхнього склеювання.

 (5).КРОК КООРДИНАТНОЇ СІТКИ. Основний крок дорівнює 2.5 мм. Додаткові - 1.25 мм або 0.5 мм (ГОСТ 10317-79). Центри монтажних та перехідних отворів повинні розташовуватися у вузлах координатної сітки. Осі провідників рекомендується суміщати з лініями координатної сітки.

 (6).ДІАМЕТРИ ОТВОРІВ. Діаметри монтажних та перехідних отворів (металізованих та не металізованих) приймають з ряду: 0.4-1.3; 1.5-1.8; 2.0-2.2; 2.4-2.8; 3.0 мм (від 0.4 по 3.0 мм з кроком 0.1 мм окрім 1.4; 1.9; 2.3; 2.9 мм). (ГОСТ 10317-79).

Граничні відхилення діаметрів отворів повинні відповідати означеним в табл. 2 (з МВ). (ГОСТ 23751-86).

Номінальні розміри наскрізних отворів під кріпильні деталі приймають у відповідності з табл. 3 (ГОСТ 11284-75) - з МВ.

 (7).РОЗМІРИ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ (класи точності). Найменші номінальні розміри елементів конструкції ДП в залежності від класу точності наведені в табл. 1 (МВ).

Для вільного місця означені значення допускається встановлювати за будь-яким більш низьким класом, а для першого класу - збільшувати в 2 рази.

Ширину печатного провідника вибирають в залежності від струмового навантаження. Допустиме струмове навантаження... (далі по МВ).

Друковані провідники рекомендується виконувати однакової ширини на всьому їхньому протязі. У вузьких місцях, наприклад, між двома сусідніми монтажними отворами, слід звужувати провідники до мінімальних допустимих значень та прокладати їх перпендикулярно осі, що з'єднує центри отворів.

16.6 Виготовлення оригіналів та фотошаблонів рисунків печатної плати

ОРИГІНАЛОМ ДП називають графічне зображення елементів рисунка печатної плати, виконане, як правило, в збільшеному масштабі та призначене для отримання фотошаблонів.

ФОТОШАБЛОН ДП (ФШ) - графічне зображення елементів рисунка ДП, виконане в натуральному розмірі на фотопластинах або фотоплівці та призначене для використання в технологічному процесі виготовлення ДП.

В залежності від призначення фольговані діелектрики можуть бути односторонніми або двосторонніми та мати товщину від 0.06 до 3.0 мм. Вони постачаються у вигляді листів розмірами 500x700мм. За кордоном - товщина 0.03 - 6.25 мм.

Спеціальні матеріали для фольгування: нікель, алюміній, берилєва бронза, сталь та ін.

ПРИКЛАДИ: ГФ-1-35 - гетинакс, облицьований з одного боку мідною електролітичною фольгою товщиною 35мкм.

ГФ-1-35Г - гетинакс, облицьований з одного боку гальваностійкою фольгою товщиною 35мкм.

ГФ-2-35 - гетинакс, облицьований з двох сторін електролітичною фольгою товщиною 35 мкм.

СФ-1 50 - склотекстоліт, облицьований з двох сторін електролітичною фольгою товщиною 50мкм.

Не фольговані діелектрики мають на поверхні спеціально нанесений адгезівний шар товщиною 50-100мкм, що служить для кращого формування провідного рисунка. При виробництві таких діелектриків в смолу, що пропитує, вводяться мілко дисперсні каталізатори (сприяють кращій адгезії хімічно осадженої міді).

Виготовлення фольгованого діелектрика:

 1.Підготовка діелектрика;

 2.Виготовлення фольги;

 3.Пресування листів.
(1).ПІДГОТОВКА ДІЕЛЕКТРИКА - з склотканини шляхом випалу видаляють парафін, просочують її смолою та сушать.
(2).Мідна фольга одержується електроосадженням міді на барабани зі сталі та титану, що обертаються.
(3).Збираються в пакети та пресуються в листи на гідравлічних пресах при t=160 - 180 C P до 7 МПА в Т=0.5 - 1 годину.

ВЛАСТИВОСТІ ДІЕЛЕКТРИКІВ: Поверхневий опір діелектриків при 40 С та відносній вологості 93% впродовж 4 доби повинен бути не менше ніж 10^10 Ом та відновлюється до вихідного значення через 1-2г. після знаходження матеріалу в нормальних умовах. Питомий об'ємний опір при тих же умовах повинен складати не менше ніж 5*10^11 Ом*см.

16.7 Виготовлення фотошаблонів

Для отримання робочих ФШ, що володіють високою стійкістю проти спрацювання при частому контакті з поверхнею ДП, необхідний точний еталонний ФШ. Т. я. еталонний ФШ використовується рідко, то при його виготовленні можна застосувати тонку світлочутливу емульсію. Рисунок на еталонному ФШ можна отримати прямим способом та способом пере зйомки.

ПРЯМИЙ: ФШ виробляється в натуральну величину за допомогою фотокоординатографа, що викреслює на емульсії тонкий рисунок зі зфокусованим світловим променем (при програмному керуванні).

Фотокоординатограф забезпечує допуск на розміри: від - 50 мкм до+50 мкм та R=10 ліній/мм. Цей спосіб застосовується для малосерійного та багатономенклатурного виробництва.

СПОСІБ ПЕРЕЗЙОМКИ: Спочатку виконують фото оригінал - креслення рисунка в збільшеному масштабі. Похибка в розмірах рисунка, що зменшується при перезйомці, знижується за рахунок зменшення зображення на ФШ.

При цьому застосовують координатограф (а не фотокоординатограф) з різцем для виготовлення великомасштабного фото оригінала та репродукційну камеру для зменшення перезйомки.

Масштаб рисунка на ФО Мо вибирається з двох співвідношень:

Мо >= Rш/Rо, Rш - дозвільна спроможність ФШ,

Rо - технічно здійснена дозвільна спроможність ФО,

Мо >= sigma_o/sigma_ш, sigma_ш - заданий допуск на ФШ

sigma_о - технічно здійсненний допуск на ФО.

ОСНОВА ФО - при виконанні на координатографі (лист скла, вкритий непрозорою легковидаляємою плівкою товщиною 50 мкм).

Різець координатографа нарізає контури рисунка, надрізані дільниці видаляються.

+ Ручний спосіб викреслювання
+ Липка стрічка.

Переглядів: 986