Технология изготовления печатных плат

Точность и разрешающая способность каждого метода в основном определяется способом создания изображения печатного монтажа. Однако любой процесс получения токопроводящего покрытия ухудшает эти показатели. Поэтому точность и разрешающая способность каждого метода зависит от сочетания способа нанесения изображения и способа получения токопроводящего покрытия.

Металлизация отверстий при изготовлении печатных плат по любому методу может быть осуществлена только электрохимическим осаждением меди. Поэтому предусматривается разделение выводов по технологическому признаку на две основные группы.

Методы первой группы позволяют одновременно с получением печатных проводников металлизировать отверстия для осуществления перехода проводников с одной стороны платы на другую.

Методы второй группы применяются для изготовления плат с односторонним печатным монтажом.

Надежность электрических соединений и ремонтопригодность печатных узлов.

Основными дефектами печатных узлов, которые часто приводят к выходу из строя аппаратуры, подвергающейся при эксплуатации климатическим воздействиям, вибрационным и ударным нагрузкам, являются: отслоение печатных проводников от платы и последующий их разрыв; выход из строя паяного соединения, т. е. нарушение электрического контакта между выводом элемента и печатным проводником.

Эти дефекты обусловлены сравнительно небольшой прочностью сцепления проводников с основанием и отсутствием металлизации в отверстиях некоторых печатных плат. Особенно ненадежным является участок контактной площадки, где осуществляется электрическое соединение вывода навесного элемента и печатного проводника.

О ремонтопригодности узлов можно судить по допустимым количествам перепаек выводов радиоэлементов, установленных на печатных платах. Металлизированные отверстия допускают 5-6 - кратное перепаивание деталей с индивидуальной выпайкой выводов, установленных без подгибки их концов. Узлы на платах, не имеющие металлизированных отверстий, оказываются не пригодными к ремонту, т. к. при перепайках наблюдается отслоение контактных площадок от основания платы в результате разрушения клеевого слоя при перегреве.

Экономическая целесообразность применения каждого из методов при различных типах производства определяется на основании анализа характеристик способов получения изображения печатного монтажа, трудоемкостью и длительностью технологического цикла метода, быстротой налаживания производства.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 для печатных плат установлены пять классов точности рисунка, от которого зависит коммутационная способность платы, сложность и трудоемкость технологического процесса. Основные конструктивные параметры элементов печатного рисунка в узком месте в зависимости от класса точности приведены в табл. 1.

 

 

 

Материалы, применяемые для изготовления печатных схем

 

К материалам, используемым в качестве оснований для печатных схем, предъявляют следующие требования: высокие удельное сопротивление и электрическая прочность, большой диапазон рабочих температур, малая диэлектрическая проницаемость и температурный коэффициент линейного расширения, повышенная влагостойкость, достаточная механическая прочность, хорошая сцепляемость с токопроводящими покрытиями, минимальное коробление в процессе производства и эксплуатации, возможность технологической обработки.

Материалы выбираются по ГОСТ 10316-78, ГОСТ 23751-79 и ТУ.

Гетинакс электротехнический листовой - слоистый прессованный пластик, состоящий из нескольких слоев бумаги, пропитанной фенолоформальдегидными смолами или их смесями. Марки: А, Б, В, Вс, Г, Д для низких частот и Ав,…Дв - для высоких частот. Гетинакс поддается всем видам механической и тепловой обработки.

Фольгированный гетинакс - гетинакс, облицованный с одной или двух сторон электролитической красномедной фольгой, толщиной 0,035¸0,05 мм. Марки: ГФ-1; ГФ-1П; ГФ-2П; ГФ-1Н; ГФ-2Н. Фольгированный гетинакс штампуется и поддается всем видам механической обработки.

Стеклотекстолит - слоистый пластик, состоящий из стеклоткани, пропитанной эпоксидной или фенольной смолой. Марки: СТ; ВФТ-С; СТЭ.

Фольгированный стеклотекстолит - стеклотекстолит, облицованный с одной или двух сторон красномедной фольгой. Выпускают в листах толщиной от 0,8 до 3 мм. Марки: СФ-1; СФ-2. Стеклотекстолит превосходит гетинакс почти по всем показателям, но стоимость его значительно выше.

Фольгированный армированный фторопласт - слоистая пластина из лакоткани, облицованная с обеих сторон фольгой. Выпускают в виде листов толщиной 2,0…3,0 мм одной марки - ФАФ-4.

Полиэтилентерефталатные пленки - выпускаются листами марки ПЭТФ. Используют при производстве печатных кабелей.

Керамика - используется в качестве подложек, имеющих небольшие линейные размеры (150x150).

Металлы, покрытые эмалями - используются для плат, испытывающих высокие тепловые режимы и механические нагрузки.

 

Определение размеров печатных плат

Размеры печатных плат, если они не оговорены в техническом задании, определяют исходя из площади, необходимой для размещения всех электрорадиоэлементов (ЭРЭ), элементов печатного монтажа и дополнительных зон.

Установочная площадь элемента:

,

где В - максимальная ширина (диаметр) ЭРЭ;

L - длина ЭРЭ, включая отформованные выводы.

При определении полной площади платы вводят коэффициент ее увеличения

,                           ,

где N - количество компонентов на плате;

Sкп - площадь краевых полей платы.

Исходя из площади печатной платы, определяют конкретные габаритные размеры в соответствии с ГОСТ 10317-79 при максимальном соотношении сторон 3:1. В соответствии со стандартом размер каждой стороны печатной платы должен быть кратным:

2,5 при длине до 100 мм;

5 при длине до 350 мм;

10 при длине более 350 мм.

Сопрягаемые размеры контура печатной платы должны иметь предельные отклонения по 12 квалитету, а несопрягаемые - по 14 квалитету ГОСТ 25347-82. Для ограничения числа типоразмеров печатных плат ОСТ4.ГО.010020-83 предусматривает размеры, указанные в табл. 2.

 

Таблица 1

 

Номинальное значение основных параметров элементов

конструкции печатных плат

Параметр	Номинальные значения размеров для класса точности
	1	2	3	4	5
Минимальная ширина проводника t и зазора S, мм   Предельное отклонение ∆t проводника с металлическим покрытием, мм.   Гарантийный поясок контактной площадки, bmin, мм   Допуск на отверстие диаметром до 1мм с металлизацией ∆d, мм   -//- без металлизации   Допуск на отверстие диаметром свыше 1мм с металлизацией ∆d, мм -//- без металлизации   Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы, γ	0,75       +0,25 -0,20     0,30     +0,10 -0,15   ±0,10     +0,15 -0,20 ±0,15   0,40	0,45       +0,15 -0,10     0,20     +0,10 -0,15   ±0,10     +0,15 -0,20 ±0,15   0,40	0,25       ±0,10       0,10     +0,05 -0,10   ±0,05     +0,10 -0,15 ±0,10   0,33	0,15       ±0,05       0,05     +0,05 -0,10   ±0,05     +0,10 -0,15 ±0,10   0,25	0,10       ±0,03       0,025     +0,0 0,075   ±0,05     +0,05 0,15 ±0,05   0,20

 

 

Таблица 2

Линейные размеры печатных плат на жестком основании

 

Ширина	Длина	Ширина	Длина	Ширина	Длина	Ширина	Длина	Ширина	Длина
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
22,5 30       35 40           50           60	60 40 55 60 (90) 100 (40) 50 60 (80) 100 (120) (50) 60 (70) 75 80 100 60 (75) 80 90 (100) 110 120 (160) 180	62,5 65   70           75 80                 85	125 90 100 (70) (90) 110 120 (140) 150 170 80 90 100 (110) 120 140 160 200 240 150	90                     100               105 110	(90) 100 110 120 130 150 160 170 (180) 200 260 100 110 120 150 160 (170) 180 200 125 130 260 150 (160) 170 (200) 260	120             130       140         150         160	140 (160) 180 200 220 240 280 150 170 200 300 (140) 150 220 240 280 170 (180) 200 240 280 200 240 320	170               185   200     240	170 200 240 250 270 280 300 340 205 270 220 240 320 300 320

 

Примечание: Размеры ПП без скобок являются предпочтительными.

 

Компоновка ЭРЭ на печатной плате

Под компоновкой понимают часть процесса конструирования, связанного с размещением на плоскости или в объеме отдельных составных частей изделия  с учетом реализации необходимых электрических связей, взаимного влияния электромагнитных и тепловых полей.

Вначале определяют краевые поля на печатной плате, необходимые для маркировки узла, установки его в направляющие либо в рамку. Рекомендуемый размер краевых полей составляет 5 мм. Затем краевые поля, предназначенные для размещения контрольных гнезд, ручек, съемников и т. д. Размер этих полей не должен превышать 10 мм.

При компоновке необходимо руководствоваться следующим:

1. Выводы элементов должны располагаться в узлах координатной сетки.

2. Элементы должны располагаться параллельно сторонам печатной платы, что облегчает автоматизированную сборку.

3. При известных направлениях механических воздействий и теплового потока оси элементов необходимо располагать вдоль этих направлений.

4. Не допускается располагать на плате массивные элементы (массой больше 60 г). Для элементов массой боле 20 г должны быть предусмотрены специальные меры по их дополнительному креплению.

5. Все элементы располагаются только с одной стороны.

6. Элементы схемы должны располагаться таким образом, чтобы электрические связи между ними были по возможности более короткими.

7. При компоновке усилительных и ВЧ схем входные и выходные каскады должны быть максимально разнесены.

 

Трассировка печатной платы

Данный этап проектирования тесно связан с предыдущим. При выполнении трассировки необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1. Трассировку начинают с сигнальных цепей от входных к выходным каскадам. Затем формируют цепи питания и в последнюю очередь заземляющие проводники.

2. Следует избегать длинных проводников и проводников сложной формы.

3. Элементы проводящего рисунка располагают от края платы, паза, вырезы на расстоянии не менее толщины платы (1 мм и более).

4. Сужать проводники до минимального размера следует только в узких местах на возможно меньшей длине.

5. Проводники располагают равномерно по площади печатной платы параллельно линиям координатной сетки или под углом кратным 15°. Не следует выполнять перегибы проводников под острым углом.

6. Рекомендуется выполнять горизонтально расположенные фрагменты цепей на одной стороне платы, а вертикально расположенные - на другой.