Межъячеечный и межблочный монтаж

     Соединение  ГПП с жесткими печатными платами  или с соединителями осуществляется контактной пайкой балочных выводов к контактным площадкам плат. Балочный вывод шлейфа может располагаться в окне пленки, которое при изготовлении получают методом травления. Шлейфы в зависимости от выполняемого назначения в составе ЦАА подразделяются по конструкции на два типа: статические, подвергаемые небольшому числу перегибов; динамические, подвергаемые многократным перегибам. Статические шлейфы для внутрибалочной коммутации подвергают формированию или складыванию лишь во время монтажа устройств (ячеек), они допускают минимальный радиус изгиба (0,5 мм и даже менее). Допустимый радиус изгиба в области упругой деформации

      ,      (1.1)

где — допустимая относительная деформация (в области упругой деформации) для слоя металлизации ориентировочно принимается равным 0,002; — координата нейтральной линии; , и — соответственно толщина слоя меди, защитного покрытия (Sn — Bi) и полиимида.

     Если  допустить изменение линейных размеров проводников в области пластической деформации, то при определении допустимого радиуса изгиба в области пластической деформации в формуле вместо ( ) для олова и меди должны быть подставлены значения допустимой относительной деформации в области пластической деформации ( ), равные для меди ( ) 0,015, а для применяемого сплава олово — висмут 0,02.

     Как видно из (1.1), устойчивость шлейфов к перегибам довольно сильно зависит от соотношения толщин слоев в структуре. Необходимо отметить, что в реальной конструкции задача расчета напряжений и деформаций усложняется, так как форма шлейфа при изгибе только в очень редких случаях приближается к радиальной и непрерывно меняется. В реальных условиях возможны и перекосы шлейфов.

     Для повышения устойчивости шлейфов  к перегибам производится нанесение защитного покрытия на слои проводников в виде полиимидной пленки с   фторопластовым  покрытием   типа  ПМФ или нанесение на наружные поверхности полиимидных лаков толщиной 20—30 мкм с последующей имидизацией; создание рисунка ГПП производится таким образом, чтобы находящиеся в зона перегиба проводники располагались на одной стороне шлейфа или на двух сторонах с ортогональной разводкой.

     Использование ГПП позволяет снизить массу  внутриячеечной межблочной коммутации в 5—10 раз. В табл. 1.6 приведены характеристики некоторых видов гибких шлейфов. Отметим, что стойкость шлейфов  к перегибам значительно зависит  от радиуса перегиба и ширины проводников. Для незащищенных шлейфов при  ширине проводников 100 мкм допустимое число перегибов при ра- Таблица 1.6

диусе 0,5—1 мм и угле перегиба 180° составляет 200—250. При увеличении ширины проводников  от 100 до 400 мкм стойкость к перегибам  увеличивается в 2—3 раза; при дальнейшем увеличении ширины проводников она  остается приблизительно постоянной. Защищенные шлейфы с шириной проводников 100—200 мкм и радиусе перегиба 5—9 мм выдерживают более 10000 перегибов.

В заключение заметим, что для монтажа блоков на печатных платах, особенно в опытном и мелкосерийном производстве, широко применяется проводной монтаж печатных плат накруткой; однако и этот традиционный метод монтажа претерпевает неизбежную микроминиатюризацию, вызванную появлением ИМС.

В высоконадежном методе монтажа накруткой автоматическая или полуавтоматическая монтажная головка накручивает провод, диаметром 0,25 мм на стержни квадратного сечения, расположенные с шагом 2,54 мм. Но с появлением БИС и СБИС, собранных в микрокорпусы, в которых шаг между входными — выходными контактами равен 1,27 мм, уже используется проволока диаметром 0,16 мм, которая накручивается на штырьки размером 0,3X03, мм, установленные с шагом 1,25X1,25 мм. В этом варианте можно накручивать провода с более высокой плотностью, чем в прежнем, но при этом сохраняются особо надежные газонепроницаемые соединения.

     Гибкие  пленочные коммутационные платы  начинают широко распространяться и  для монтажа устройств СВЧ  диапазона. Однако в этом случае к материалу диэлектрика предъявляются дополнительные требования: он должен обладать минимальными диэлектрическими потерями в области СВЧ и иметь е>2,5. В табл. 1.7 сведены электрические свойства некоторых органических материалов, применяемых для гибких СВЧ плат.

     Таблица 1.7

     Легко видеть, что все указанные в  таблице материалы имеют малое  значение диэлектрической проницаемости. Для того чтобы увеличить ε применяют композиционные материалы — смесь органической основы с порошком неорганических СВЧ материалов, имеющих высокое значение б (материалы типа Duroid 6010 с ε=10,5±0,26, Epsilam-10 с ε=10 и др.). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Формообразование  конструкционных  элементов

      Вопросы формообразования конструкционных  элементов имеют весьма важное значение в технологии монтажа МЭА ввиду того, что требования к таким изделиям, как видим, весьма жесткие — они должны обладать достаточной механической прочностью, высоким значением теплопроводности и в, то же время быть легкими и обладать необходимой газонепроницаемостью. Кроме того, следует учитывать технологический фактор — материалы не должны быть критичны к условиям различных методов формообразования(при всей сложности и большой номенклатуре конструкций блоков и узлов МЭА). Этим требованиям лучше всего удовлетворяют магниевые, магниево-литиевые и алюминиевые сплавы типа АМГ или АМЦ. В отдельных случаях  применяют пластмассы, поверхность которых иногда металлизируют (полностью или частично). 
Металлоемкость конструкций МЭА еще высока и составляет от 20 до 50% всей массы. Необходимыми условиями внедрения прогрессивных методов формообразования является унификация, типизация, стандартизация конструкционных элементов и технологии их изготовления. В этом случае даже при сравнительно небольшой серийности отдельных устройств МЭА экономически целесообразно использовать    в производстве методы:    литье под давлением, тонколистовая штамповка и сварка, метод порошковой металлургии.

      Большинство металлических конструкций МЭА  еще выполняется фрезерованием с использованием станков с программным управлением. При этом применяют последовательное, параллельно-последовательное фрезерование и фрезерование на поворотных столах. Для тонкого фрезерования плоских поверхностей деталей применяют и фрезы, оснащенные алмазными резцами.

      Литье под давлением    является наиболее    производительным технологическим  процессом для производства тонкостенных корпусов сложной формы из алюминиевых  и магниевых сплавов. Минимальная  толщина стенок   отливок составляет   0,5 мм, оптимальная — 1—3 мм   (при тонкостенном литье не только уменьшается металлоемкость конструкционных изделий, но и увеличивается скорость кристаллизации сплава, создается равномерная мелкозернистая структура, повышаются механические свойства отливок). Литье под давлением обеспечивает и наименьшие диаметры отверстий, получаемых различными методами литья (до 1 мм). Сплавы для литья под давлением должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах (отливка не должна ломаться при выталкивании), минимальной усадкой, высокой жидкотекучестью при небольшом   перегреве и небольшим   интервалом температур кристаллизации. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛИ, АЛ28 и АЛ32) и магниевые (МЛ5 и МЛ6) сплавы, латунь (ЛС59-1Л и ЛК80-ЗЛ). Точность размеров отливок и шероховатость поверхности зависят от качества обработок пресс-форм. Основные детали пресс-форм, соприкасающиеся с расплавленным металлом, изготавливают   из высоколегированных сталей (ЗХ2В8Ф, 4X5 МФС, 5ХВ2В) и обрабатывают по 8—10 квалитету точности (Ра=1,25—0,32 мкм).

      Вакуумирование  пресс-формы и камеры прессования  позволяет повышать качество отливок: увеличивается (в 1,5—2 раза) относительное удлинение и ударная вязкость, имеется возможность уменьшить толщину стенок на 30—40%, улучшается качество поверхности.

      Большое распространение при изготовлении ряда конструктивных элементов МЭА получили методы штамповки, особенно листовых заготовок. При этом достигается эффект получения достаточно легких, прочных и жестких конструкций деталей при небольшом расходе материала, большая производительность и низкая стоимость деталей, взаимозаменяемость деталей вследствие их большой точности и единообразия, благоприятные условия для механизации и автоматизации операций и создания автоматических линий и участков. При холодной обработке давлением (холодная штамповка) в металле протекает процесс пластической деформации, вызывающей изменение не только формы и размера заготовки, но и физико-механических и даже химических свойств металла. С увеличением степени деформации возрастают предел прочности и твердость, снижаются пластические характеристики (относительное удлинение, ударная вязкость), увеличивается электрическое сопротивление, понижаются стойкость к коррозии и теплопроводность. Горячая обработка давлением (горячая штамповка) обычно происходит при температурах, значительно превышающих температуру рекристаллизации, поэтому кроме указанных процессов (наклеп металлов) происходит и его разупрочнение (снятие наклепа). Снятие наклепа, сопровождающееся снятием внутренних напряжений, характерно и для процессов отжига деталей, изготовленных холодной штамповкой при последующем отжиге в диапазоне температур, превышающих температуру рекристаллизации.

      Диапазон  размеров штампуемых деталей очень  большой — по длине и ширине от одного миллиметра до 6—7 мм, по толщине — от десятых долей миллиметра до 100 мм, шероховатость поверхности среза достигается по всей толщине R_z = 3,2—1,6 мкм точностью 6—9 квалитета.

      Применение  листовой штамповки связано с  изготовлением сравнительно трудоемкой и материалоемкой оснастки, поэтому в мелкосерийном и опытном производстве штамповка обычных конструкций невыгодна. Обычно в таких случаях применяют поэлементную штамповку или комплект универсальных штампов.

      В условиях массового производства исключительно  эффективна порошковая металлургия — метод изготовления деталей из металлических порошков и их смесей с неметаллическими материалами без расплавления основного компонента. Вначале производят прессование порошка при нормальной температуре в стальных пресс-формах для придания требуемой формы и размеров изделию, а затем заготовки спекают в защитной атмосфере. Механические свойства изделий из порошков близки по свойствам к свойствам литых деталей, причем по отдельным параметрам показатели выше, например для алюминия δ_b = 300—400 МПа (30— 40кгс/мм2) по сравнению с 180—200 МПа (18—20кгс/мм2); H_b = 80—90 (40—50); δ = 8—12% (10—12%), сравнение проведено для литых заготовок. Насыпная масса алюминиевых порошков (ее постоянство определяет стабильность усадки при спекании) составляет 0,7—0,8 г/см³.