Печатные проводники ПП. Определение параметров.
Одними из главных элементов конструкции печатных плат являются
отверстия. Большинство параметров ПП связано именно с размерами этих
отверстий, которые могут быть металлизированными и гладкими, а по на-
значению - монтажными, куда устанавливаются и запаиваются выводы
элементов, и переходными (межслойными), обеспечивающими только
электрические соединения между слоями платы.
Металлизированные монтажные отверстия являются одновременно
переходными отверстиями. Кроме того, на печатных платах обычно при-
сутствует некоторое количество неметаллизированных конструкционных
отверстий, служащих для фиксации компонентов, крепления печатных
плат к несущим элементам конструкций и других целей. Эти отверстия
чаще всего бывают гладкими, без контактных площадок и металлизации.
Однако нередко крепежные отверстия с целью удешевления производства
выполняются одновременно с монтажными (по той же технологии), по-
этому в них присутствует внутренняя металлизация, но отсутствуют кон-
тактные площадки.
Размер монтажного отверстия можно рассчитать по формуле:
где d - диаметр отверстия;
dB - диаметр или диагональ вывода;
Δ - модуль (абсолютное значение) нижнего значения допуска на
отверстие.
- Контактные площадки отверстий на ПП. Расчет параметров.
Контактные площадки ПП подразделяются на два самостоятельных
вида:
• площадки металлизированных и неметаллизированных монтажных
и переходных отверстий;
• площадки для установки элементов на поверхность (плоские кон-
тактные площадки).
В контактных площадках неметаллизированных отверстий важно
обеспечить механическую прочность крепления элементов, поскольку на-
грузка воспринимается этими площадками, и механическая прочность кре-
пления зависит от прочности сцепления металлической фольги площадки с
диэлектриком подложки. При конструировании устройств на ОПП необхо-
димо предусматривать мероприятия по снижению нагрузки на контактные
площадки и увеличивать прочность сцепления контактной площадки с
подложкой. В частности, это достигается увеличением размеров площадок.
Контактные площадки для неметаллизированных отверстий рекомендуется
выполнять площадью не менее (без учета площади отверстия):
• для плат 1-го и 2-го классов точности - 2,5 мм2;
• для плат 3-го класса - не менее 1,6 мм2.
Для металлизированных отверстий точный размер контактной пло-
щадки (минимальный размер) можно рассчитать по формуле:
где D - минимальный размер контактной площадки;
d - номинальное значение диаметра металлизированного отвер-
стия;
Дd - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;
b - размер гарантированного пояска вокруг металлизированного
отверстия (определяется по ГОСТ 23.751-86 в соответствии с классом точ-
ности);
Тr - глубина подтравливания диэлектрика (для многослойных
плат принимается равной 0,03 мм, для остальных - равна нулю);
Дsk - среднеквадратичный допуск на положение оси отверстия,
центра контактной площадки и нижнего предельного отклонения диаметра
контактной площадки.
Для контактных площадок, отличных по форме от круглых, расчет-
ный диаметр можно рассматривать как диаметр вписанной окружности с
центром, совмещенным с центром отверстия.
Размер контактной площадки зависит от шага трассировки печатной
платы, а его числовое значение рассчитывается по формуле:
D = Дk + t, (1)
где Д - шаг трассировки;
k- числа нормального цифрового ряда (1, 2, 3, и т.д.);
t - номинальное значение ширины проводника, которое задано
ГОСТ 23.751-86 и зависит от класса точности платы.
- Классы точности ПП. Разрешающая способность фотолитографии.
Точность изготовления ПП зависит от комплекса технологических
характеристик и с практической точки зрения определяет основные пара-
метры элементов ПП: минимальную ширину проводников, минимальный
зазор между элементами проводящего рисунка (все это выполнено из меди
или другого металла) и к ряду других параметров.
ГОСТ 23751-86 предусматривает пять классов точности ПП (см. таб-
лицу 1.7.1), и в конструкторской документации на ПП должно содержаться
указание на соответствующий класс, который обусловлен только уровнем
технологического оснащения производства. Поэтому выбор класса точно-
сти всегда связан с конкретным производством.
Параметр γ представляет собой отношение номинального значения
диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине ПП.
Изготовление ПП 5-го класса требует применения уникального вы-
сокоточного оборудования, специальных (как правило, дорогих) материа-
лов, безусадочной фотопленки и даже создания в производственных по-
мещениях «чистой зоны» с термостатированием. Таким требованиям отве-
чает далеко не каждое производство. Но ПП небольшого размера могут
выполняться по пятому классу на оборудовании, обеспечивающем получе-
ние плат четвертого класса. Комплексно решить все эти проблемы удается
только на реальном производстве.
Печатные платы 4-го класса выпускаются на высокоточном оборудо-
вании, но требования к материалам, оборудованию и помещениям ниже,
чем для пятого класса.
Печатные платы 3-го класса - наиболее распространенные, посколь-
ку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трасси-
ровки и монтажа, а с другой - для их производства требуется рядовое, хотя
и специализированное, оборудование.
Выпуск ПП 2-го и 1-го классов осуществляется на рядовом оборудо-
вании, а иногда даже на оборудовании, не предназначенном для изготов-
ления ПП. Такие ПП с невысокими (и даже с низкими) конструктивными
параметрами предназначены для недорогих устройств с малой плотностью
монтажа. К этому классу относятся ПП любительского и макетного уров-
ня, часто единичного или мелкосерийного производства.
- Материалы, применяемые для изготовления ПП. Марки, характеристики.
- Классификация способов изготовления ПП.
- Способы формирования рисунка ПП.
Сеткографический метод нанесения рисунка схемы наиболее рента-
белен для массового и крупносерийного производства плат при минималь-
ной ширине проводников и расстоянии между ними ≥ 0,5 мм, точность
воспроизведения изображения ± 0,1 мм. Суть метода заключается в нане-
сении на плату специальной кислотостойкой краски путем продавливания
ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, в котором не-
обходимый рисунок образован открытыми ячейками сетки
Офсетная печать применяется для крупносерийного производства
ПП при малой номенклатуре схем. Разрешающая способность 0,5 – 1 мм,
точность получаемого изображения составляет ± 0,2 мм. Суть метода со-
стоит в изготовлении печатной формы (клише), на поверхности которой
формируется рисунок платы. Форма закатывается трафаретной краской с
помощью специального валика, а затем печатный цилиндр, покрытый сло-
ем офсетной резины, переносит краску с формы на подготовленную по-
верхность основания платы
Фотографический метод нанесения рисунка позволяет получать
минимальную ширину проводников и расстояния между ними 0,1÷0,15 мм
с точностью воспроизведения до 0,01 мм. С экономической точки зрения
этот способ менее рентабельный, но позволяет получать максимальную
разрешающую способность рисунка и поэтому применяется в мелкосерий-
ном и серийном производстве при изготовлении плат высокой плотности и
точности. Способ основан на использовании светочувствительных компо-
зиций, называемых фоторезистами (негативные и позитивные), которые
должны обладать: высокой чувствительностью; высокой разрешающей
способностью; однородным по всей поверхности беспористым слоем с вы-
сокой адгезией к материалу платы; устойчивостью к химическим воздей-
ствиям; простотой приготовления, надежностью и безопасностью приме-
нения.