Изготовление печатных плат

       2. ДПП - двухсторонняя печатная  плата. Рисунок располагается  с двух сторон, элементы с одной  стороны. ДПП на металлическом  основании используются в мощных  устройствах; 

       3. МПП - многослойная печатная плата.  Плата состоит из чередующихся  изоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть или отсутствовать межслойные соединения; 

       4. ГПП - гибкая печатная плата.  Имеет гибкое основание; 

       5. РПП - рельефная печатная плата. 

        

1. Односторонние печатные платы

       Односторонние платы по-прежнему составляют значительную долю выпускаемых в мире печатных плат. В предыдущем десятилетии в США они составляли около 70% объема выпуска плат в количественном исчислении, однако, лишь около 10 % в стоимостном.

       В Великобритании такие платы составляют около четверти от объема всего производства.

       Маршрут изготовления односторонних плат традиционно  включает   48сверление, фотолитографию, травление медной фольги, защиту поверхности  и подготовку к пайке, разделение заготовок. Стоимость односторонних  плат составляет 0,1 - 0,2 от стоимости двухсторонних плат, это делает их вполне конкурентными, особенно в сфере бытовой электроники.

       Отметим, однако, что для современных электронных  устройств, даже бытового назначения, односторонние платы часто требуют  контурного фрезерования, нанесения защитных маскирующих покрытий, их сборка ведется с посадкой кристаллов непосредственно на плату или поверхностным монтажом.

       Пример  такой платы в сборе, используемой в цифровом спидометре - альтиметре горного велосипеда, показан на рис.1.35,б.

       Типовые параметры плат: 

       •  Макс. размеры заготовки - 400 мм x 330 мм ; 

       •  Минимальный диаметр отверстия - 0,6 мм; 

       •  Минимальная ширина проводника - 0,15 мм; 

       •  Минимальный зазор - 0,15 мм; 

       •  Толщина фольги - 36 мкм; 

       •  Толщина платы - 0,4 - 1,6 мм. 

       Альтернативой фотохимическому способу изготовления односторонних плат является фрезерование проводящего слоя в медной фольге на двухкоординатных фрезерных станках  с ЧПУ. Этот метод наиболее эффективен при изготовлении прототипов плат, он позволяет разработчику получить опытный образец за 1,5 - 2 часа в условиях конструкторского бюро. 

       

       Рис. 2.1. Примеры односторонних плат. 

2. Двухсторонние печатные платы 

       Двухсторонние платы составляют в настоящее  время значительную долю объема выпуска плат, например, в Великобритании до 47 %. Не претендуя на однозначность оценок, а, опираясь лишь на собственную статистику последних трех лет, можно оценить долю двухсторонних плат в российском производстве в 65 - 75%.

       Столь значительное внимание разработчиков к этому виду плат объясняется своеобразным компромиссом между их относительно малой стоимостью и достаточно высокими возможностями.

       Технологический процесс изготовления двухсторонних  плат, также как односторонних, является частью более общего процесса изготовления многослойных ПП. Однако для двухсторонних плат не требуется применять прессования слоев, значительно проще выполняется очистка отверстий после сверления.

       Вместе  с тем, для большинства двухсторонних  плат за рубежом проектные нормы "проводник / зазор" составляют 0,25 / 0,25 мм (40% от объема выпуска), 0,2 / 0,2 мм (18%) и 0,15 / 0,15 мм (18%). Это позволяет использовать такие платы для изготовления широкого круга современных изделий, они вполне пригодны как для монтажа в отверстия, так и для поверхностного монтажа. Нередко на проводники двухсторонних плат наносится золотое покрытие рис.1.36,а, а для металлизации отверстий используется серебро рис.1.36,б. 

       

       Рис.2.2 Пример ДПП. 

       Типовые параметры двухсторонних плат:

       • Максимальные размеры заготовки - 300x250...500х500 мм; 

       •  Минимальный диаметр отверстия - 0.4...0,6 мм; 

       •  Минимальная ширина проводника - 0,15 мм; 

       •  Минимальный зазор - 0,15 мм; 

       •  Толщина фольги - 18..36 мкм; 

       •  Толщина платы - 0,4 - 2,0 мм.

       Опираясь  на собственный опыт изготовления прототипов отечественных двухсторонних плат, можно констатировать, что запросы  отечественных разработчиков удовлетворяются  пока диапазоном проектных норм 0,2 / 0,2 - 0,3 / 0,3 мм, норма 0,15 / 0,15 мм встречается не более чем в 10% случаев. Отметим, что отечественные разработчики, точно также как их зарубежные коллеги, закладывают в технические задания на изготовление двухсторонних плат нанесение паяльной маски, маркировку, весьма часто -фрезерование плат по сложному контуру. Как правило, сборка таких плат предусматривает поверхностный монтаж компонентов. 

        

3. Многослойные печатные платы

       Многослойные  печатные платы (МПП) составляют две  трети мирового производства печатных плат в ценовом исчислении, хотя в количественном выражении уступают одно- и двухсторонним платам. 

       

       Рис2.3 Многослойные печатные платы (МПП) 

       По  своей структуре МПП значительно  сложнее двухсторонних плат. Они  включают дополнительные экранные слои (земля и питание), а также несколько  сигнальных слоев. 

       Для обеспечения коммутации между слоями МПП применяются межслойные переходы (vias) и микропереходы (microvias). 

       Межслойные  переходы могут выполняться в  виде сквозных отверстий, соединяющих  внешние слои между собой и  с внутренними слоями, применяются также глухие и скрытые переходы. 

       Глухой  переход - это соединительный металлизированный  канал, видимый только с верхней  или нижней стороны платы. Скрытые  же переходы используются для соединения между собой внутренних слоев  платы. Их применение позволяет значительно упростить разводку плат, например, 12-слойную конструкцию МПП можно свести к эквивалентной 8-слойной. коммутации. 

       

       Рис 2.4 Микропереходы  в контактных площадках

       Специально  для поверхностного монтажа разработаны  микропереходы, соединяющие между собой контактные площадки и сигнальные слои. Для изготовления МПП производится соединение нескольких ламинированных фольгой диэлектриков между собой, для чего используются склеивающие прокладки - препреги. Поэтому толщина МПП растет непропорционально быстро с ростом числа сигнальных слоев. 

       В связи с этим необходимо учитывать  большое соотношение толщины  платы к диаметру сквозных отверстий. Например, для МПП с диаметром  отверстий 0,4 мм и толщиной 4 мм это  соотношение равно 10:1, что является весьма жестким параметром для процесса сквозной металлизации отверстий. 

       

       Рис 2.5 8-слойная печатная плата 

       Тем не менее, даже учитывая трудности с  металлизацией узких сквозных отверстий, изготовители МПП предпочитают достигать  высокой плотности монтажа за счет большего числа относительно дешевых слоев, нежели меньшим числом высокоплотных но, соответственно, более дорогих слоев. В современных МПП широко применяется поверхностный монтаж всех видов современных интегральных схем, включая, как это показано на рисунке, безкорпусных схем, заливаемых компаундом после разварки выводов.  

       Технология  изготовления МПП 

 

4. Гибкие  печатные платы

        

       Использование гибких диэлектрических материалов для изготовления печатных плат дает как разработчику, так и пользователю электронных устройств ряд уникальных возможностей. Это, прежде всего - уменьшение размеров и веса конструкции, повышение эффективности сборки, повышение электрических характеристик, теплоотдачи и в целом надежности.

       Если  учесть основное свойство таких плат - динамическую гибкость - становится понятным все возрастающий объем применения таких плат в автомобилях, бытовой  технике, медицине, в оборонной и аэрокосмической технике, компьютерах, в системах промышленного контроля и бортовых системах.

       Гибкие  печатные платы (ГПП) изготавливаются  на полиимидной или лавсановой пленке и поэтому могут легко деформироваться  даже после формирования проводящего  рисунка. Большая часть конструкций гибких ПП аналогична конструкциям печатных плат на жесткой основе.