^№ [п/п	.Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа изго­товления мпп
15	Предварительная металлизация	Магнетронное напыление. Химическое меднение 3...5 мкм. Химико-гальваническое меднение - 5...10 мкм. Прямая металлизация	См. табл. 4.7, п. 5
16	Подготовка поверх­ности	Суспензия пемзового абразива. Подтравливание
17	Получение защит­ного рельефа	Фотохимический способ: а) органопроявляемый СПФ; б) щелочепроявляемый СПФ	См. табл. 4.7, п. 7
18	Электрохимическая металлизация	Гальваническое меднение и нанесение ме- таллорезиста (олово—свинец, олово, никель). Гальваническое меднение и нанесение по­лимерного травильного резиста	См. табл. 4.7, п. 8
19	Удаление защитного рельефа		См. табл. 4.7, п .9
20	Травление меди с пробельных мест с удалением травиль­ного резиста	Травление с удалением металлорезиста. Травление с удалением полимерного резиста	См. табл. 4.7, п. 10
21	Нанесение защит­ной паяльной маски	Фотохимический способ (СПФ-защита). Сеткография	См. табл. 4.7, п. 11
22	Нанесение покры­тия на участки про­водящего рисунка, свободные от маски	Горячее лужение (сплав Розе, ПОС-61). Химический никель—иммерсионное золото. Органическое защитное покрытие	- См. табл. 4.7, п. 12
23	Отмывка флюса
24	Получение крепеж­ных отверстий и об­работка по контуру	Лазерная обработка. Сверление отверстий и фрезерование по контуру
25	Промывка	Ультразвуковая
26	Контроль электри­ческих параметров

Окончание табл 4.26

-

Примечание. С — серийное производство; КС — крупносерийное производство; МС — мелкосерийное производство.

Приведенная последовательность ТП изготовления прецизионных МПП во многом совпадает с ТП изготовления МПП общего применения на фольгированном диэлектрике, но отличается:

• толщиной фольги применяемых фольгированных диэлектриков 5, 9,

12. 18 мкм;

• применением SMOBS-процесса для изготовления слоев;

• применением лазера при раскрое заготовок для повышения точности и производительности процесса изготовления;

• применением тонких СПФ с высоким разрешением и гальваностой- костью;

• применением фотошаблонов (ФШ) с резкостью края изображения

3. .4 мкм;

• применением (как вариант) СПФ лазерного экспонирования для по­лучения защитного рельефа, что исключает использование ФШ;

• проведением предварительной металлизации поверхности фольгиро- ванной заготовки и отверстий на минимальную толщину 8... 10 мкм;

• увеличением числа контрольных операций;

• применением метода прямой металлизации без*,химического медне­ния отверстий.

Применение диэлектриков с тонкомерной фольгой (5, 9 мкм) при изго­товлении слоев МПП по SMOBS-процессу с использованием в качестве ме- таллорезиста сплава олово—свинец с последующим его удалением и нане­сением паяльной маски по «голой» меди обеспечивает получение проводя­щего рисунка с минимальной шириной проводников и расстояний между ними порядка 50 мкм при толщине проводников 5.. 9 мкм и 100...125 мкм при толщине проводников 40...50 мкм [37].

3. МПП общего применения на нефольгированном основании

В качестве материала основания МПП применяют тонкий нефольгиро- ванный диэлектрик, с протектором. Методы изготовления МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике представлены на рис. 4.37.

Основные характеристики МПП общего применения на нефольгиро­ванном диэлектрике представлены в табл. 4.27.

Таблица 4.27. Основные характеристики МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике

Показатель	Характеристика
Область применения	Вычислительная техника, средства связи, спецтех- ника
Класс точности	4 (2 проводника в шаге 2,5 мм)
Группа жесткости	IV
Рекомендуемые максимальные	300 х 400
размеры, мм	Y = 0,25
Материал основания	Нефольгированный стеклотекстолит с протектором
Минимальный диаметр отверстия, мм	Переходное — 0,4, сквозное — 0,6
Минимальная ширина проводника, мм	0,15
Тип производства	Мелкосерийное, серийное, крупносерийное

В табл. 4.28 приведена последовательность ТП изготовления МПП об­щего применения на нефольгированном диэлектрике, в котором слои по­лучают электрохимическим (полуаддитивным) методом.

Рис. 4.37. Методы изготовления МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике

Таблица 4.28. Основные этапы ТП изготовления МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа ТП изготовления
	Изготовление слоев	Электрохимический (SMOBS-процесс). Фотоформирование односторонних и двусторонних слоев с (без) переход­ными отверстиями
1	Входной контроль и термо­стабилизация диэлектрика
2	Получение заготовок слоев	Штамповка. Резка
3	Получение базовых и технологических отверстий	Штамповка. Сверление
4	Получение переходных отверстий	Лазер. Сверление	См. табл. 4.7, п. 4
5	Подготовка поверхности слоев	Физические методы. Химические методы
6	Предварительная металлизация	Магнетронное напыление. Химическое меднение 3...5 мкм. Химико-гальваническое меднение 5...10 мкм. Прямая металлизация	См. табл. 4.7, п. 5
8	Подготовка поверхности	Суспензия пемзового абразива
9	Получение защитного рельефа	Фотохимический способ: а) СПФ органопроявляемый; б) СПФ щелочепроявляемый	См. табл. 4.7, п. 7
Далее — см. табл. 4.26, начиная с п. 8.

Другим вариантом изготовления внутренних слоев является метод фо­тоформирования (разновидность аддитивного метода), в котором отсутст­вует операция травления меди с пробельных мест, а элементы печатного рисунка селективно наносят на нефольгированный диэлектрик. При этом фоточувствительный слой (фотоактиватор, он же — фотопромотор) нано­сят вместо фоторезиста на подготовленную поверхность; рисунок схемы получают путем химического толстослойного наращивания меди по прояв­ленному изображению схемы.

3. МПП прецизионные на нефольгированном основании

Внутренние слои прецизионных МПП на нефольгированном диэлек­трике изготавливают электрохимическим (полуадцитивным) методом или методом ПАФОС (полностью аддитивное формирование отдельных слоев). Для изготовления слоев электрохимическим методом применяют тонкий нефольгированный стеклотекстолит с протектором и нефольгированный полиимид. На рис. 4.38 представлены методы изготовления прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике.

В табл. 4.29 приведены основные характеристики прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике, изготовленных электрохимическим ме­тодом (SMOBS-процесс).

Таблица 4.29. Основные характеристики прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике изготовленных электрохимическим методом (SMOBS-процесс)

Показатель	Характеристика
Область применения	Вычислительная техника, спецтехника
Класс точности	5 (3 проводника в шаге 2,5 мм)
Группа жесткости	IV
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	540 х 460
Материал основания	Нефольгированный стеклотекстолит с про­тектором; полиимид нефольгированный с адгезионным слоем и протектором
Минимальный диаметр отверстия, мм	Переходное — 0,2; сквозное — 0,4; γ = 0,1
Минимальная ширина проводника, мм	0,050
Тип производства	Мелкосерийное

На рис. 4.39 представлена структурная схема ТП изготовления преци­зионных МПП на нефольгированном основании.

Основные этапы изготовления внутренних слоев электрохимическим методом представлены в табл. 4.28, различные варианты исполнения кото­рого были приведены в табл. 4.10, 4.11 и 4.22, поэтому более подробно рас­смотрим метод ПАФОС.

Рис. 4.38. Методы изготовления прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике

Рис. 4.39. Структурная схема ТП изготовления прецизионных МПП на нефольгированном основании

3. МПП изготовленные методом ПАФОС

Метод ПАФОС применяют для получения МПП с проводниками и расстояниями между ними порядка 50... 100 мкм при толщине 30...50 мкм. Основные характеристики МПП, изготовленные методом ПАФОС приве­дены в табл. 4.30.

При изготовлении МПП методом ПАФОС печатный рисунок слоя полностью формируют аддитивным методом селективно по рисунку на за­готовке из нержавеющей стали толщиной 0,5...0,8 мм. Затем проводящий рисунок впрессовывают в изоляционный слой на всю толщину проводни­ка, после чего спрессованный слой механическим способом отделяют от временного носителя. Геометрия проводников определяется только рисун-

• применением тонких СПФ с высоким разрешением и гальваностой- костью;

• применением фотошаблонов (ФШ) с резкостью края изображения

3. .4 мкм;

• применением (как вариант) СПФ лазерного экспонирования для по­лучения защитного рельефа, что исключает использование ФШ;

• проведением предварительной металлизации поверхности фольгиро- ванной заготовки и отверстий на минимальную толщину 8... 10 мкм;

• увеличением числа контрольных операций;

• применением метода прямой металлизации без* химического медне­ния отверстий.

Применение диэлектриков с тонкомерной фольгой (5, 9 мкм) при изго­товлении слоев МПП по SMOBS-процессу с использованием в качестве ме- таллорезиста сплава олово—свинец с последующим его удалением и нане­сением паяльной маски по «голой» меди обеспечивает получение проводя­щего рисунка с минимальной шириной проводников и расстояний между ними порядка 50 мкм при толщине проводников 5...9 мкм и 100...125 мкм при толщине проводников 40...50 мкм [37].

3. МПП общего применения на нефольгированном основании

В качестве материала основания МПП применяют тонкий нефольгиро- ванный диэлектрик, с протектором. Методы изготовления МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике представлены на рис. 4.37.

Основные характеристики МПП общего применения на нефольгиро­ванном диэлектрике представлены в табл. 4.27.

Таблица 4.27. Основные характеристики МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике

Показатель	Характеристика
Область применения	Вычислительная техника, средства связи, спецтех- ника
Класс точности	4 (2 проводника в шаге 2,5 мм)
Группа жесткости	IV
Рекомендуемые максимальные	300 * 400
размеры, мм	II о К) KJ\
Материал основания	Нефольгированный стеклотекстолит с протектором
Минимальный диаметр отверстия, мм	Переходное — 0,4, сквозное — 0,6
Минимальная ширина проводника, мм	0,15
Тип производства	Мелкосерийное, серийное, крупносерийное

В табл. 4.28 приведена последовательность ТП изготовления МПП об­щего применения на нефольгированном диэлектрике, в котором слои по­лучают электрохимическим (полуадцитивным) методом.

Рис. 4.37. Методы изготовления МПП общего применения на нефольгированном

диэлектрике

Таблица 4.28. Основные этапы ТП изготовления МПП общего применения на нефольгированном диэлектрике

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа ТП изготовления
	Изготовление слоев	Электрохимический (SMOBS-процесс). Фотоформирование односторонних и двусторонних слоев с (без) переход­ными отверстиями
1	Входной контроль и термо­стабилизация диэлектрика
^2	Получение заготовок слоев	Штамповка. Резка
^3	Получение базовых и технологических отверстий	Штамповка. Сверление
4	Получение переходных отверстий	Лазер. Сверление	См. табл. 4.7, п. 4
5	Подготовка поверхности слоев	Физические методы. Химические методы
6	Предварительная металлизация	Магнетронное напыление. Химическое меднение 3...5 мкм. Химико-гальваническое меднение 5...10 мкм. Прямая металлизация	См. табл. 4.7, п. 5
8	Подготовка поверхности	Суспензия пемзового абразива
9	Получение защитного рельефа	Фотохимический способ: а) СПФ органопроявляемый; б) СПФ щелочепроявляемый	См. табл. 4.7, п. 7
Далее — см. табл. 4.26, начиная с п. 8.

Другим вариантом изготовления внутренних слоев является метод фо­тоформирования (разновидность аддитивною метода), в котором отсутст­вует операция травления меди с пробельных мест, а элементы печатного рисунка селективно наносят на нефольгированный диэлектрик. При этом фоточувствительный слой (фотоактиватор, он же — фотопромотор) нано­сят вместо фоторезиста на подготовленную поверхность; рисунок схемы получают путем химического толстослойного наращиваний меди по прояв­ленному изображению схемы.

3. МПП прецизионные на нефольгированном основании

Внутренние слои прецизионных МПП на нефольгированном диэлек­трике изготавливают электрохимическим (полуаддитивным) методом или методом ПАФОС (полностью аддитивное формирование отдельных слоев). Для изготовления слоев электрохимическим методом применяют тонкий нефольгированный стеклотекстолит с протектором и нефольгированный полиимид. На рис. 4,38 представлены методы изготовления прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике.

В табл. 4.29 приведены основные характеристики прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике, изготовленных электрохимическим ме­тодом (SMOBS-процесс).

Таблица 4.29. Основные характеристики прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике изготовленных электрохимическим методом (SMOBS-процесс)

Показатель	Характеристика
Область применения	Вычислительная техника, спецтехника
Класс точности	5 (3 проводника в шаге 2,5 мм)
Группа жесткости	^IV |
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	540 х 460
Материал основания	Нефольгированный стеклотекстолит с про­тектором; полиимид нефольгированный с адгезионным, слоем и протектором
Минимальный диаметр отверстия, мм	Переходное — 0,2; сквозное — 0,4; у = 0,1
Минимальная ширина проводника, мм	0,050
Тип производства	Мелкосерийное —_— 1

На рис. 4.39 представлена структурная схема ТП изготовления преци­зионных МПП на нефольгированном основании.

Основные этапы изготовления внутренних слоев электрохимическим методом представлены в табл. 4.28, различные варианты исполнения кото­рого были приведены в табл. 4.10, 4.11 и 4.22, поэтому более подробно рас­смотрим метод ПАФОС.

Рис. 4.38. Методы изготовления прецизионных МПП на нефольгированном диэлектрике

Рис. 4.39. Структурная схема ТП изготовления прецизионных МПП на нефольгированном основании

3. МПП изготовленные методом ПАФОС

Метод ПАФОС применяют для получения МПП с проводниками и расстояниями между ними порядка 50...100 мкм при толщине 30...50 мкм. Основные характеристики МПП, изготовленные методом ПАФОС приве­дены в табл. 4.30.

При изготовлении МПП методом ПАФОС печатный рисунок слоя полностью формируют аддитивным методом селективно по рисунку на за­готовке из нержавеющей' стали толщиной 0,5...0,8 мм. Затем проводящий рисунок впрессовывают в изоляционный слой на всю толщину проводни­ка, после чего спрессованный слой механическим способом отделяют от временного носителя. Геометрия проводников определяется только рисун­ком в пленочном фоторезисте (СПФ); йзоляШю селективно формирую между проводниками в слое и между проводниками слоев (табл. 4.31).

Таблица 4.30. Основные характеристики МПП, изготовленные методом ПАФОС

Показатель	Характеристика
Элементная база	Микросборки
Область применения	Спецтехника
Класс точности	5 и выше
Группа жесткости	I—IV
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	600 X 600
Материал временного носителя	Нержавеющая сталь (А = 0,5, 0^8 мм)
Минимальная ширина проводника, мм	0,050
Тип производства	Единичное |

Для формирования проводников на временном носителе применяют один из следующих способов:

• электрохимическое осаждение меди и никеля по рисунку в СПФ (см. табл. 4.31);

• химическое осаждение металлов;

• магнетронное напыление;

• ионно-плазменное осаждение.

Для формирования изоляции можно применить:

• прессование (см. табл. 4.31);

• полив (см. 2-й вариант метода ПАФОС);

• электронно-лучевой способ полимеризации (см. 2-й вариант метода ПАФОС).

В качестве изоляционного материала можно использовать:

• стеклоткань, пропитанную полимером (препрег), например, стекло­ткань СТП-4-0,025 (см. табл. 4.31);

• жидкий полимер и др.

Форма, размеры и точность получения проводящего рисунка зависят от точности получения защитного рельефа, для получения которого применя­ют следующие способы:

• фотохимический способ с СПФ органопроявляемого или водощелоч­ного проявления (см. табл. 4.31);

• экспонирование или лазерное гравирование СПФ (см. 2-й вариант метода ПАФОС);

• механическое гравирование диэлектрика.

В табл. 4.31 приведены основные этапы одного из вариантов изготовле­ния внутренних слоев и МПП методом ПАФОС.

На этапе 6 табл. 4.31 завершается процесс формирования проводников, ширина и форма боковых стенок которых полностью повторяют рисунок в виде освобождений в СПФ.

На этапе 7 между заготовками слоев прокладывают препрег (стекло­ткань пропитанная полимером), нагревают и проводят двухступенчатое прессование, в результате которого получают селективно формируемую изоляцию между проводниками в слое.

На этапе 8 осуществляют механическое отделение слоя от временного носителя с незначительным усилием, так как сила сцепления сплошного; тонкого слоя меди (шины) с поверхностью носителя достаточно мала. В отделенных слоях находятся утопленные в изоляции проводники, кон­тактные площадки для внутренних межслойных и сквозных переходов.

Травление медной шины (этап 9) выполняют в том случае, если логи­ческие слои изготавливают без переходных отверстий (межслойных пере­ходов), а также для экранных слоев, т. е. после травления шины получают готовые слои. В случае изготовления двусторонних логических слоев с пе­реходными отверстиями перед травлением медной шины получают метал­лизированные отверстия с контактными площадками комбинированным позитивным методом (см. табл. 4.7), причем, если в качестве металлорези- ста используют сплав олово—свинец, то его удаляют с проводящего рисун­ка, если применяют золото или никель — их оставляют на слоях из-за хо­рошей адгезии со смолой при прессовании слоев. Толщина меди в отвер­стии составляет 35...40 мкм. После прессования слоев рисунок наружных слоев и металлизацию сквозных отверстий получают электрохимическим (SMOBS-процесс) или тентинг-методом.

Преимущества аддитивного метода ПАФОС:

• для изготовления слоев не используют фольгированный диэлектрик, а только медные аноды, стеклоткань и другие материалы, что обеспе­чивает высокую размерную стабильность слоев (более чем в 3 раза выше, чем у фольгированного диэлектрика);

• высокая разрешающая способность;

• высокая точность получения проводящего рисунка с незначительным разбросом размеров;

• возможность формирования проводников и изоляции требуемой тол­щины;

• высокое объемное удельное и поверхностное сопротивление изоля- ции;

Вторым вариантом изготовления МПП методом ПАФОС является ме­тод с использованием лазерной технологии и радиационного отверждения (электронно-лучевого) изоляции, который состоит из следующих основных этапов (рис. 4.40).

1. Получение временного носителя из нержавеющей стали и нанесение гальванической меди (рис. 4.40, а).

2. Формирование изоляции слоя электронно-лучевым способом осуще­ствляют следующим образом:

• наносят тонкий слой полимера валковым способом или поливом;

• защищают полимер лавсановой пленкой для предотвращения со­прикосновения полимера с воздухом;

облучают пучком быстрых электронов; в результате облучения по­лимер мгновенно полимеризуется;

• отслаивают лавсановую пленку.

о б в г

Рис. 4.40. Основные этапы изготовления МПП методом ПАФОС с использованием лазерной технологии: а — получение временного носителя (1 — медь; 2 — носитель); б — формирова­ние изоляции слоя электронно-лучевым способом ( / — пучок быстрых электронов; 2 — лав­сановая пленка; 3 — жидкий полимер; 4 — медь; J — носитель); в — формирование рисунка проводников (7 — металлорезист; 2 — медь; 3 — полимер; 4 — медь; 5 — носитель); г— полу­чение слоя МПП (/ — пучок быстрых электронов; 2 — лавсановая пленка; 3 — полимер; 4 — полимер, полученный на втором этапе; 5 — медь; 6 — носитель)

3. Формирование рисунка проводников в полимере выполняют в ниже­приведенной последовательности:

• гравируют рисунок проводников в полимере пучком лазера по программе на лазерной установке;

• осуществляют электрохимическое осаждение металлорезиста по рисунку (освобождение в диэлектрике);

• проводят электрохимическое осаждение меди на всю толщину ди­электрика.

4. Получение слоя МПП:

• наносят жидкий слой полимера на заготовку слря со стороны про­водников;

• защищают полимер лавсановой пленкой;

• полимеризуют полимер;

• снимают лавсановую пленку;

• отслаивают временный носитель;

• стравливают медные шины.

Преимущества метода ПАФОСА с использованием лазерной технологии:

• возможность формирования прецизионного проводящего рисунка

схем с проводниками шириной 50 мкм;

• отсутствуют процессы изготовления фотошаблона;

• отсутствуют фотолитографические процессы;

• возможна автоматизация процесса;

• высокая производительность процесса.

Для достижения высокой плотности рисунка слоев независимо от ме­тода изготовления необходимо следующее прецизионное оборудование: фотоплоттеры; установки экспонирования; установки проявления СПФ; химико-гальванические линии; прессы; сверлильные станки; установки электрического и визуального контроля.

4. Гибкий ТП изготовления крупноформатных прецизионных МПП

Гибкость ТП заключается в изготовлении МПП методом МСО, ис­пользуя в различных сочетаниях со слоями, изготовленными из фольгиро­ванного диэлектрика с фольгой различной толщины (в зависимости от конструктивных особенностей плат), отдельные слои, полученные методом полностью аддитивного формирования (ПАФОС).

Методом ПАФОС жзготавлйвают логические слои без межслойных пе­реходов и с переходами с шириной проводников менее 0,15 мм с заданным допустимым разбросом по ширине.

Электрохимическим методом из фольгированного диэлектрика с Тол­щиной фольги 5...9 мкм изготавливают логические слои без переходов и с переходами с шириной проводников 0,15...0,2 мм.

о Комбинированным позитивным методом из фольгированного диэлек­трика с толщиной фольги 20 или 35 мкм изготавливают общие (экранные) слои и логические слои с шириной проводников более 0,2 мм и с разбро­сом более ±0,05 мм.

Преимущества шбного ТП:

• высокая точность получения рисунка печатных элементов по 5-му классу точности;

• обеспечение, заданного допуска на волновое сопротивление линий связи сигнальных слоев для МПП;

• изготовление МПП с отношением толщины к диаметру металлизи­рованного отверстия 5:1.

7. Многослойные керамические платы

Многослойные керамические платы (МКП) характеризуются высокой теплопроводностыр (в 21 раз превышающем теплопроводность стеклотек­столита), а также низкими диэлектрическими потерями, поэтому их можно использовать для передачи высокочастотных сигналов.

Многослойные керамические платы состоят из чередования проводни­ковых и изоляционных слоев. В зависимости от конструкции и технологии изготовления различают несколько исполнений МКП: платы с раздельным спеканием печатных слоев, с одновременным спеканием керамических слоев, с одновременным спеканием печатных слоев.

Схема ТП изготовления МКП с одновременным спеканием печатных слоев

1. Изготовление шликера на основе керамического материала ВК94-1, порошок которого смешивают с порошком стекла, органическим связую­щим веществом и растворителем.

2. Литье пленки толщиной 0,2 мм.

3. Сушка.

4. Изготовление заготовок слоев.

5. Пробивка базовых отверстий в заготовках слоев.

6. Получение отверстий в слоях для межслойных переходов 0,4 мм (штамповка).

7. Металлизация слоев через трафарет и заполнение отверстий пастой на основе вольфрама или молибдена.

8. Сушка.

9. Сборка, прессование слоев в монолит при температуре 75 °С и отжиг при температуре 1500 °С, поэтому проводники делают из паст, содержащих тугоплавкие материалы, хотя они имеют удельное объемное сопротивление почти в три раза больше, чем у меди.

4.3.4.МПП прецизионные на нефольгированном основании 7

4.3.7.Многослойные керамические платы 13

4.4.1,Гибкие ПП 27

4.4.3.Гибкие печатные кабели 38

. 0,01ДН. 44

• разброс величины усадки материала от партии к партии;

• сложность оборудования, свойственная керамическому производству.

7. МПП для поверхностного монтажа

Для поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК) необходимо соз­дание прецизионных МПП с ТКЛР, соизмеримым с ТКЛР ЭРИ в микро­корпусах — ПМК [42, 43]. Такие платы должны обеспечивать: компенса­цию механических деформаций в паяных соединениях, вызванную разли­чием ТКЛР ПП и микрокорпусов ПМК; теплоотвод При повышенной рассеиваемой мощности; механическую жесткость основания для исключе­ния деформаций в процессе сборки, транспортирования, высокую плоско­стность и т. д., а также высокую плотность межсоединений.

Высокая плотность межсоединений достигается либо уменьшением ширины проводников и расстояний между ними, либо АутеМ создания многослойных конструкций ПП с числом слоев до 20-ти и более.

Проблема теплоотвода от микрокорпусов ПМК решается либо путем использования радиаторов и принудительного охлаждения, либо примене­нием общего металлического основания.

Совместимость ПП с микрокорпусами по ТКЛР, который равен (5...7) • Ю^-6 °С^_|, обеспечивается путем создания специальных конструкций МПП, таких как:

• платы с металлической основой, имеющие низкий ТКЛР;

• эпоксидные и полиимидные многослойные подложки, армирован­ные кварцевым, графитовым или фирменным волокном Kevlar,

• гибкие эластомерные покрытия (тефлон, силиконовые и полиурета­новые смолы) наносимые на поверхность обычных многослойных материалов, которые воспринимают деформацию сдвига;

• нанесение бугорков припоя на контакты керамических микрокорпу- сов для увеличения высоты слоя припоя, что необходимо для умень­шения напряжения в паяных соединениях.

Наиболее широко применяются МПП из слоистых диэлектриков с ме­таллическими сердечниками.

Для изготовления МПП из стеклоэпоксидных и стеклополиимидных диэлектриков применяются конструкции, в которых диэлектрические слои чередуются со слоями из композиционных металлических материалов (ме­таллических сердечников). Чаще всего применяют молибден и инвар (ни­кель 36 и железо 64 %), плакированные медью; инвар, покрытый фарфоро­вой' эмалью, сплав Allow 42 (никель 42 и железо 52 %).

1. МПП с инваровыми слоями

Первоочередное развитие получила технология изготовления МПП с инваровыми слоями. Достоинством материала медь—инвар—медь, имею­щего TKJIP равный (2...3) • 10^-6 "С¹, является возможность регулировать ве­личину ТКЛР, изменяя соотношение значения толщины медного покры­тия и толщины самого инварового сердечника. Чем больше толщина инва­ра, тем меньше ТКЛР. Инваровый слой обеспечивает механическую жесткость конструкции в 8—20 раз выше, чем у конструкции без металли­ческих слоев, что очень важно при 3—8-кратном увеличении плотности размещения микросхем, которое на МПП без металлических сердечников вызывает деформацию МПП в процессе сборки; повышает устойчивость к термоциклам в 1000 раз при изменении температуры от -55 до +125 °С.

В конструкции МПП слои инвара выполняют функции шин «земля- питание», теплоотвода и экранирования логических цепей. Основные ха­рактеристики МПП с инваровыми слоями приведены в табл. 4.32.

Диэлектрические слои изготавливают из фольгированного стеклотек­столита с толщиной фольги 35 мкм химическим негативным методом, ме­таллические слои — из стальной ленты марки 36Н. Для склеивания слоев применяют прокладочную стеклоткань.

Таблица 4.32. Основные характеристики МПП с инваровыми слоями

Показатель	Характеристика
Элементная база	ПМК
Область применения	Спецтехника, вычислительная техника
Класс точности	3; 4
Группа жесткости	IV
Рекомендуемые максимальные разме­ры, мм	550 х 450
Материал основания	Фольгированный стеклотекстолит (йф = 35 мкм). Полиимид фольгированный (йф = 35 мкм). Металлический слой: а) сталь 36Н; б) сталь 36Н, плакированная медью. Стеклоткань прокладочная
Толщина металлического слоя, мм	0.1…0.15
Минимальный диаметр отверстия, мм	0,4 (металлизированное)
Минимальная ширина проводника, мм	0,2
Количество металлических слоев	Не более 2
Тип производства	Мелкосерийное, серийное

Слои из инвара могут быть изготовлены следующими способами:

1. й способ. На стальную ленту наносят защитный рельеф, проводят операцию травления окон в кислых травильных растворах, затем выполня­ют электрохимическое меднение на толщину 25...35 мкм.

2. й способ. Перфорированные слои из плакированного медью инвара получают путем лазерного фрезерования окон. Особое внимание уделяют подготовке слоев из инвара перед прессованием для получения хорошей адгезии с диэлектриком.

На рис. 4.41 представлена структурная схема изготовления МПП с ин­варовыми слоями.

Рис. 4.41. Структурная схема изготовления МПП с инваровыми слоями

Недостатком МПП с инваровыми слоями является увеличение массы в два раза по сравнению с МПП без металлических слоев.

2. МПП на полиимидно-эпокси-кевларовомосновании

Многослойные ПП на полиимидно-эпокси-кевларовом основании имеют низкий ТКЛР порядка (6...8) • 1СГ⁶ °С“'. Наружные слои для таких МПП изготавливают из фольгированного полиимида с толщиной фольги h_ф = 35 мкм, внутренние слои — фольгированный диэлектрик на основе эпоксидной смолы и армирующего волокна Kevlar h_ф = 35 мкм. Склеиваю­щая прокладка представляет собой стеклоткань, пропитанную полиимид- ной смолой.

Основные характеристики МПП на полиимидно-эпокси-кевларовом основании приведены в табл. 4.33.

Таблица 4.33. Основные характеристики МПП на полиимидно-эпокси-кевларовом основании

Показатель	Характеристика
Элементная база	ПМК
Область применения	Спецтехника, средства связи, вычислительная техника
Класс точности	3; 4
Группа жесткости	II
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	550 х 450
Материал основания	Наружные слои — полиимид фольгированный (Лф = 35 мкм). Внутренние слои — фольгированный диэлектрик на основе эпоксидной смолы и армирующего волокна Kevlar (йф = 35 мкм). Стеклоткань, пропитанная полиимидной смолой
Минимальный диаметр отверстия, мм	0,4 (металлизированное)
Минимальная ширина проводника, мм	0,2
Тип производства	Мелкосерийное

Внутренние слои из фольгированного диэлектрика на основе эпоксид­ной смолы и армирующего волокна Kevlar и наружные — из фольгирован­ного полиимида изготавливают химическим негативным методом.

Структурная схема ТП изготовления МПП на кевларовом основании приведена на рис. 4.42.

По сравнению с МПП с инваровыми слоями МПП с кевларовыми слоями имеют меньшую массу, но повышенную деформацию, низкий теп­лоотвод и пониженную устойчивость к термоциклам.

Рис. 4.42. Структурная схема ТП изготовления МПП на кевларовом основании

3. Метод наращивания перераспределительных слоев

В последнее время в мире возросли технические требования к качеству ПП и экологической безопасности их производства, что связано с примене­нием ПМК и технологии поверхностного монтажа. Конструкция и техноло­гия изготовления ПП практически полностью определяется элементной ба­зой и способами ее монтажа. В технологии сборки электронных модулей на ПП в настоящее время применяют следующую элементную базу [44]:

• традиционные выводные компоненты или компоненты «в отверстия»

(IMC или ТНТ), включающие:

1. пассивные компоненты с осевыми (аксиальными) выводами;

2. пассивные и активные компоненты с радиальными выводами;

3. ИМС в корпусах 1-, 2-(DIP-корпусах), 3-и 4-го типа;

• ПМК (SMC или SMD), к которым относятся:

1. пассивные чип-компоненты в корпусах, различающихся по раз­меру, например, 0805, 0605, MELF;

2. ИМС в базовых технологических корпусах SO, PLCC, OFP, BGA и т. д.;

• бескорпусные ИМС, для монтажа которых применяют специализи­рованные технологии, которые еще не являются стандартом (tape automated bonding — TAB, flip chip-FC, COB, DCA и др.).

• нестандартные компоненты (odd form components — OFC), такие как соединители, разъемы, трансформаторы, колодки, держатели, экра­ны и пр.

Рост функциональности на единицу площади требует от конструкто­ров-технологов ЭА увеличения количества соединений на единицу площа­ди ПП. Для реализации высокого уровня плотности соединений разработа­но много новых упаковочных технологий (корпусов) ЭРИ и ПМК в мик­рокорпусах с большим числом выводов (1000 и более) и малым шагом расположения выводов 0,25...0,5 мм [45]. К таким упаковочным технологи­ям относятся следующие технологии:

• СОВ (chip on board) — чип на плате или технология «открытой мат­рицы»;

• FP (flip chip) — перевернутый кристалл;

• CSP (chip scale packaging или chip size packages) — кристалло-сораз- мерный корпус или микрокорпус в размер кристалла;

• BGA (ball grid arrays) — матрица шариковых выводов;

• МСМ (multichip modults) — многочиповый модуль;

• DCA (direct chip attach) — прямое присоединение чипа;

• СОС (chip on chip) — чип на чипе и др.

Основной тенденцией производства ЭА является переход от технологии сквозных отверстий (through — hole technology — ТНТ) к технологии по­верхностного монтажа (surface mounted technology — SMT) и внутри нее — к fine pitch technology (FPT), BGA, CSP, МСМ и др. Использование техноло­гии поверхностного монтажа (SMT-технологии) существенно увеличивает плотность монтажа, что наглядно демонстрирует приведенное в табл. 4.34 сравнение некоторых конструктивных параметров ПП и ЭРИ для техноло­гии монтажа в отверстия, поверхностного монтажа и FPT-технологии.

Сравнительная характеристика некоторых корпусов представлена в табл. 4.35 [46].

Поскольку конструкция корпуса ЭРИ и ПМК непосредственно влияет на конструкцию и технологию изготовления ПП, рассмотрим особенности наи­более широко применяемых в настоящее время в ЭА корпусов микросхем подробнее.

В настоящее время широко используются микросхемы в пластиковых корпусах QFP с малым и сверхмалым шагом выводов от 0,4 до 0,25 мм (мелкошаговые); общемировое их потребление постоянно растет. Число дефектов корпусов QFP с шагом 0,5 мм составляет порядка 150—200 де­фектов на 1 млн (Defect per Million — DPM) или 0,005 % брака. Однако ус­тановочная площадь корпуса QFP в несколько раз больше, чем у корпуса FC (см. табл. 4.35).

Таблица 4.34. Конструкторские параметры ПП, изготовленных по традиционной ТНТ-, SMT- и FPT-технологии

Конструкторские параметры ПП	Технология Г
	ТНТ	SMT	FPT
Шаг, мм	2,54	1,25	0,63
Число выводов ЭРИ	8-64	8-124	84-244
Допустимый допуск, мм	0,25	0,125	0,05
Проводники/зазор, мм	0,3	0,15	0,125
Контактные площадки, мм	1,5	0*75	0,63
Отверстия, мм	1,0	0,4	0,4
Ширина пояска КП, мм	0,25	0,2	0,125

Таблица 4.35. Сравнение установочyых площадей корпусов ПМК с корпусом QFP

Конструкция корпуса ПМК	Тип корпуса ПМК „	Установочная площадь ПМК, мм^2	Площадь, занимаемая корпусом ПМК относительно QFP, %
30 мм	QFP	900	100
23 мм	BGA	530	59
15мм	CSP	225	25
13 мм	СОВ	169	19
11 мм	Flip-Chip	121	13 1

Сегодня основной технологией производства корпусов за рубежом яв­ляется технология BGA, что связано с большим количеством каналов вво­да/вывода микросхемы. Различают четыре основных типа корпусов BGA: пластиковые, керамические ленточные и металлические. В них устранены недостатки корпусов QFP (уменьшены размеры, увеличено число контак­тов и производительность блока). Отмечается значительное увеличение плотности ПП (примерно на 59 %) по сравнению с QFP. Кроме того, эти корпуса более прочные, проще в изготовлении, чем мелкошаговые QFP. Однако использование корпуса BGA оправдано, если количество каналов ввода/вывода микросхемы превышает 256. Для таких компаний, как Intel, LSI Logic, Texas instruments и VLSI Technology, производящих изделия с мини- или микро-BGA, с шагом 0,75 мм, происходит сближение понятий между BGA, мини-BGA и микро-BGA. Поэтому важно отметить, что воз­можности ТП изготовления и аппаратной части для BGA позволяют . уменьшить шаг до 0,5 мм и менее. Число дефектов корпусов BGA состав- ,ляет около 3—10 DPM (на 1 млн). Для монтажа корпусов BGA плотность межслойных переходов должна быть не менее 310 переходов/см².

Корпуса CSP, известные так же как микро-BGA или мини-BGA, пред-. ставляют собой промежуточную ступень между BGA и перевернутым кри­сталлом (флип-чип). Сборка CSP представляет собой установку бескор- пусного кристалла обратной стороной непосредственно на ПП, используя адгезив на основе эпоксидной смолы. После сборки выполняется присое­динение золотой (термозвук), либо алюминиевой (ультразвук) проволокой контактной площадки каждого вывода к ПП. Затем проводится контроль, после которого компоненты и проводящие соединения полностью залива­ются эпоксидной смолой.

К техническим проблемам установки бескорпусного компоновочного узла кристалла на ПП относится большое различие в ТКЛР (coefficient of thermal expansion — CTE) кристалла и ПП. ТКЛР кремниевого кристалла составляет (2Д..З) • 10^-6 °С“', а стандартной ПП — (16...20) 10^-6 °с^_|. Сле­довательно, место сопряжения чипа и ПП является потенциальным источ­ником отказов, которое подвергается относительно высоким температурам не только при креплении кристалла, но и при включении и выключении устройства, при которых он также может подвергаться множественным температурным циклам. В результате чего в месте сопряжения могут созда­ваться остаточные напряжения.

Основные компании по сборке полупроводников, включая Агпког/ Anarn, STATS, ASE, Intel, LSI logic, Texas Instruments и Matsushita, в на­стоящее время осуществляют массовый выпуск CSP и в некоторых случаях цены на эти корпуса соизмеримы с ценами на PBGA.

Размер корпуса CSP обычно превышает размер самого кристалла не бо­лее чем на 20 %. Наибольшее применение корпуса CSP нашли в микросхе­мах памяти (особенно флэш), управления (аналого-цифровые преобразова­тели, микроконтроллеры, логические схемы с малым количеством каналов ввода/вывода), цифровой обработки, а также в микросхемах специального назначения (ASIC) и микропроцессорах. Однако широкое применение CSP ожидается через несколько лет, вследствие недостаточной их надежности и конкурентоспособной цены в настоящее время.

Перед креплением кристалла в корпус СОВ моделируют остаточные на­пряжения, которые могут возникнуть в месте сопряжения кристалла с ПП, для определения адгезива с соответствующими свойствами и толщины, не­обходимой для поглощения напряжений. Причинами снижения надежно­сти СОВ являются проволочное соединение кристалла с ПП, термообработ­ка и охлаждение герметика, в результате которых могут возникнуть темпе­ратурные напряжения между герметиком и кристаллом и герметиком и ПП.

В перевернутом кристалле (флип-чип — flip chip — FC) достигнута наи­высшая плотность монтажа корпуса. Кристалл крепится лицевой стороной^ вниз, используя капли припоя или проводящих полимеров, непосредственно? на ПП. Эта технология является наиболее компактной из всех новых техно­логий (корпус занимает всего 13 % площади эквивалентного корпуса QFP).

Преимущества флип-чипа:

• экономия места на ПП (малая установочная площадь);

• незначительная высота и масса;

• сокращение длины соединений, что улучшает электрические пара­метры;

• уменьшение числа соединений, что сокращает количество мест по- тенциальных отказов.

Недостатки флип-чипа:

• необходимость высокой плотности рисунка схемы ПП под посадоч­ное место для флип-чипа, что повышает стоимость ПП;

• большие затраты на технологию прикрепления полусферических вы­водов к кристаллу;

• сложность подбора флюса и адгезивов в зависимости от вида флип-чипа и подложки;

• сложность ремонта ПП с их применением;

• низкий уровень выхода годных флип-чипов;

• сложность распределения тепловой энергии для обеспечения надеж­ности ФУ.

Флип-чипы применяют в устройствах:

• с низким числом каналов ввода/вывода — электронные часы и авто­мобильная электроника (до 60 %);

• со средним числом каналов ввода/вывода — драйверы дисплеев, модули формата PCMCIA и в компьютерной технике большого формата;

• с числом каналов ввода/вывода от 2000 и выше применяют значи­тельно реже, так как в них используют кристаллы только высокой степени надежности, монтируемые, как правило, на керамические подложки.

Кроме того, возможно применение корпусированных флип-чипов, монтируемых на ПП (FCOB). Компания Flextronics запатентовала много­кристальный блок, в котором до четырех чипов памяти, расположенных друг на друге, можно размещать на многокристальном модуле.

В технологии TAB кремниевые кристаллы крепятся к полимерному ленточному носителю, на котором сформированы внутренние соединения выводов чипа. Присоединение выводов чипа к ПП осуществляется при по­мощи внешних выводов пайкой горячим газом или лазерной микросвар­кой. Для монтажа кристаллов на ленточном носителе (TAB) плотность межслойных переходов ПП должна составлять порядка 110 переходов/см².

Чаще всего из рассмотренных корпусов используются BGA и CSP, коммутация вводов/выводов которых является трудной задачей- Если необ­ходимая плотность связей для корпусированных микросхем в 1-, 2-, 3- и 4-м типах корпусов должна быть порядка 60... 100 см/см², то для микросхем в микрокорпусах она составляет 300...500 см/см² [2].

Тенденции развития корпусов ЭРИ: большое число выводов (более 1000) и малый шаг их расположения (0,3, 0,4, 0,5 и более) мм, которые приводят к увеличению числа межсоединений в ЭА, новые способы упа­ковки кристаллов и новые способы формирования контактных соединений корпуса ЭРИ с ПП — все это требует соответствующих технических харак­теристик ПП, как средства коммутации, постоянного увеличения плотно­сти печатного монтажа, разработки новых конструкций ПП, ТП их изго­товления, базовых и расходных материалов.

Переход от технологии сквозных отверстий на ПП к поверхностному монтажу не случаен, он связан с тем что переходные металлизированные от­верстия в том числе и сквозные могут занимать до 20...30 % площади ПП и препятствовать увеличению числа проводников в слое. Если же идти по пути уменьшения диаметра отверстий и отказаться от контактных площадок, что связано с большими техническими и экономическими трудностями, то, ми­нимальное значение диаметра отверстия, полученного механическим свер­лением составит порядка 0,15 мм. Поэтому разработаны конструкции и тех­нологии изготовления ПП с глухими межслойными переходами, в которых формирование микросоединений производят лазерным сверлением, фото­литографией или плазменным «сухим» травлением.

Для монтажа ПМК, крепление и самоцентрирование которых осуществля­ется за счет расплавления припойной пасты на контактных площадках опре­деленной формы и размеров, необходимо изготовить ПП не хуже 4-го класса с паяльной маской и повышенными требованиями к неровности поверхности, а для монтажа ПМК в микрокорпусах с малым шагом выводов необходимы вы­сокоплотные (high density printed circuit) МПП с проводниками менее 50 мкм, шириной контактных площадок менее 100 мкм и микропереходами диамет­ром 0,1...0,2 мм. В конструкциях МПП для высокоинтегрированной элемент­ной базы глухие микропереходы (микроотверстия) выполняют между наруж­ным и ближайшими внутренними слоями (в перераспределительных слоях), а сквозные скрытые межслойные отверстия размещают между внутренними слоями МПП (рис. 4.43). В перераспределительных слоях расположены про­водники, которые соединяют выводы микросхем, припаянные к контактным площадкам наружного слоя, с проводниками внутренних слоев.

а б

Рис. 4.43. Поперечный разрез ПП с микроотверстиями, изготовленной по технологии наращи­вания перераспределительных слоев (Build-up-Technology): а — четырехслойная структура ПП; б — шестислойная структура ПП; А — металлизированное сквозное отверстие; В — глухой микропереход (bliend microvia); С, D — скрытые микропереходы (buried microvia); Е — меж- слойный переход; / — наращиваемые слои; 2 — микроотверстия; 3 — двусторонний стержне­вой слой; 4 — сигнальный проводник; 5 — контактная площадка; 6 — скрытые резисторы

Эти технологии называются технолощями наращивания (Built-up technology). Пример структуры 8-слойной МПП со сквозными и глухими отверстиями приведен на рис. 1.5.

Многослойные ПП, кзготовленные по технологии наращивания имеют;

• глухие (слепые) микропереходы;

• скрытые (внутренние) микропереходы;

• скрытые сквозные металлизированные межслойные отверстия;

• сквозные металлизированные отверстия.

$ зависимости от применяемой технологии наращивание в центре МПП в качестве стержневого слоя используются или тонкие фольгированные ма­териалы, или диэлектрические слои. Такие МПП имеют ряд преимуществ: '

• высокая плотность печатных проводников и межслойных переходов, что позволяет уменьшить площадь монтажа и длину электрических соединений, задержку сигналов, увеличить помехоустойчивость;

• уменьшенные размеры, массу и количество слоев МПП;

• высокая надежность глухих межслойных переходов;

• улучшенные электромагнитные характеристики;

• низкая стоимость и пр.

Малые размеры контактных площадок глухих (слепых) и скрытых (внутренних) межслойных переходов увеличивают область (площадь) про­кладки проводников. Технология наращивания обеспечивает большую эко­номию площади для трассировки, чему способствует малая ширина провод­ников внутренних слоев 0,08...0,05 мм, малые диаметры микроотверстий, зигзагообразное, веерообразное или в шахматном порядке расположение глухих (слепых) и скрытых отверстий, размещение глухих (слепых) отвер­стий в контактных площадках, на которые монтируются ПМК (рис. 4.44) (BGA, CSP и СОВ). В этом случае коммутация ПМК осуществляется на ле­жащих ниже сигнальных слоях (рис. 4.45).

а 6

Рис. 4.44. Пример выполнения рисунка наружного слоя МПП, изготовленной методом нара­щивания: а — размещение глухих микроотверстий в контактных площадках для монтажа ПМК (/ — глухое микроотверстие; 2 — контактная площадка для монтажа ПМК); б — ис­пользование наружного слоя для установки ПМК и в качестве экрана (1 — экран; 2 — диэлек­трик; 3 — контактная площадка для установки ПМК; 4 — Глухие микроотверстия для элек­трической связи со 2-м или 3-м слоем МПП)

1 2

4

Рис. 4.45. Топология связей для монтажа BGA-компонентов (7 — шариковый вывод BGA-компонента; 2 — глухой микропереход; 3 — контактная площадка наружного слоя; 4 —

проводник второго слоя)

К достоинствам можно также отнести возможность использования сэкономленной площади на слоях для размещения внутренних резисторов, конденсаторов и индуктивностей с целью уменьшения их числа и плрща- ди, занимаемой ими на наружных слоях (см. рис. 4.43, а).

Размещение отверстий в контактных площадках и под корпусом ПМК позволяет создавать наружные слои практически без трассировки, а также использовать их как экраны для улучшения электромагнитных и электри­ческих характеристик ПП (см. рис. 4.44, б). _;

Существует большое количество способов изготовления МПП с высот­кой плотностью монтажа с микропереходами. Основными этапами одного из способов технологии наращивания являются [47]:

• изготовление двусторонней заготовки стержневого слоя с сигнальны­ми проводниками и межслойными отверстиями;

• заделка — заполнение внутренних межслойных (скрытых) сквозных металлизированных отверстий смолой для получения плоского, без раковин Заполнения, без образования впадин над отверстиями;

• нанесение диэлектрика в виде жидкого эпоксидного покрытия, по­крытой фольгой, арамида, полиимидного пленочного ламината или фольгированного медью материала. При нанесении жидкого диэлек­трика для получения требуемой толщины необходимо произвести покрытие несколько раз, так как, во-первых, он наносится поочеред­но на каждую сторону стержневого слоя; во-вторых, толщина каждо­го слоя составляет 20...30 мкм. Пленочный диэлектрик достаточной толщины (25...65 мкм) и равномерности наносят одновременно на обе стороны стержневого слоя за один раз;

• лазерное сверление микроотверстий с коническим профилем боко­вой стенки для равномерного распределения меди при металлизации микроотверстий (в международной практике считается основной тех­нологией создания микроотверстий при существующих также фото­литографий И плазменном сухом травлении). При лазерном сверле­нии применяется большое разнообразие диэлектриков; отверстия по­лучают с самым высоким отношением толщины слоя диэлектрика к диаметру микроотверстия, высокую точность совмещения сквозных микроотверстий. О материалах для лазерной технологии см. гл. 2;

• металлизация;

• получение рисунка наружных слоев с применением фоторезиста с высокой разрешающей способностью;

• электрические испытания с использованием контактирующих уст­ройств с высокой плотностью контрольных точек.

Технологию послойного наращивания перераспределительных слоев с глухими межслойными микропереходами применяют при изготовлении высокоплотных 4-, 6- и 8-слойных МПП. При этом в качестве основного структурного элемента используют двусторонние заготовки с сигнальными проводниками и межслойными микропереходами, но даже применяя заго­товки с одним слоем микроотверстий, получают экономию от 10 до 20 % по сравнению с обычными МПП с механическим сверлением отверстий.

4.4. Гибкие пп, гибкие печатные кабели, гибко-жесткие платы

Применяемые в настоящее время системы соединений в модулях 2-,

3. и 4-го уровней разукрупнения в виде объемного монтажа, в частности, Жгутового, не могут обеспечить требования, налагаемые микроминиатю­ризацией при постоянном повышении функциональной сложности ЭРИ и ПМК, плотности монтажа, увеличении быстродействия,, удельной мощ­ности и надежности ЭА. Поэтому наиболее перспективными являются так называемые гибкие соединения на основе ГПП, ГПК и ГЖП.

Виды гибких печатных соединений, применяемые в ЭА, приведены на рис. 4.46.

Гибкие ПП и ГПК применяются в военной и космической технике, в компьютерах, контрольно-измерительной и медицинской аппаратуре, ап­паратуре связи, в калькуляторах, фотоаппаратах, кинокамерах, автомоби­лях, бытовой технике и пр.

В функциональном отношении ГПП и ГПК используют в качестве:

• внешних и внутренних межсоединений, например, в блоках книж­ной конструкции для соединения ячеек меящу собой;

• специальных кабелей для регулировки сопротивлений;

• деталей подвижной разводки (например, выдвигающиеся блоки и пр.);

• основания ячеек и микросборок;

• специальных ГПП и пр.

Достоинствами ГПП и ГПК являются:

• выигрыш в массе ЭА nd сравнению с объемный монтажом до 70 %;

• упрощение компоновки и уменьшение объема ЭА на 40...50 %;

• высокая надежность, обеспечиваемая хорошими электроизоляцион­ными характеристиками диэлектрических оснований ГПП и ГПК;

• улучшенные электрические характеристики;

• улучшенное рассеивание теплоты;

• совместимость с поверхностным монтажом;

• большая полоса пропускания высокочастотных сигналов;

• однородные передаточные характеристики;

• возможность получения заданного волнового сопротивления путем выбора соответствующей геометрии проводников;

• высокая механическая прочность;

• динамическая гибкость;

• устойчивость к вибрациям, ударам и линейным ускорениям;

• стабильная помехоустойчивость ЭА;

• возможность экранирования ГПК и введения в их конструкцию ре­зистивных компонентов;

• возможность придания ГПП и ГПК формы корпуса сложной конфи­гурации;

• технологичность конструкции и экономичность ТП изготовления ГПП и ГПК вследствие их изготовления путем перематывания гиб­кой ленты из рулона в рулон; сокращения числа операций таких, как измерение длины, отрезка, снятие изоляции, прозвонка и др.;

• возможность автоматизации монтажа в ЭА за счет применения мето­да группового контактирования;

• исключение ошибок монтажа и как следствие — сокращение време­ни на контрольные операции;

• устранение операции настройки ЭА за счет точного определения электрических параметров на стадии конструирования ГПК;

• возможность скатывать ГПК в рулон и складывать гармошкой, что повышает ремонтопригодность ЭА за счет использования книжных конструкций и выдвижных блоков.

1. Гибкие ПП

Гибкие ПП могут быть реализованы в виде гибких ОПП, ДПП й МПП.

Различают:

• статические гибкие ПП, гибкость которых используется только при сборке (при установке в ограниченный объем);

• динамические гибкие ПП, выдерживающие при эксплуатации тыся­чи циклов перегибов.

Наиболее широко применяемыми материалами для изготовления ГПП являются лавсан и полиимид с доминированием полиимидного пленочно­го материала, требования, характеристики и методы контроля которых приведены в гл. 2.

1. Гибкие ОПП на фольгированном основании

Односторонние ГПП имеют один проводящий слой в виде элементов печатного монтажа.

Основные характеристики гибких ОПП на фольгированном основании приведены в табл. 4.34.

Таблица 4.34. Основные характеристики гибких ОПП на фольгированном основании

Показатель	Характеристика
Область применения	Промышленная электроника, вычислитель­ная техника, спецтехника
Класс точности	1; 2; 3
Группа жесткости	II
Материал основания	Фольгированный лавсан (ПЭТФ, ЛФР), фольгированный полиимид ПФ-1 (Аф = 35 мкм), Элифом-Пф-I
Минимальный диаметр отверстия, мм	0,6
Минимальная ширина проводника, мм	0,25 '
Производство	Мелкосерийное

Пленочные фольгированные материалы ЛФР и Элифом-ПФ изготав­ливают на основе полиэтилентерефталатной и полиймидной пленок, соот­ветственно. Элифом-ПФ обладает высокой тепло- и радиационной стой­костью; может поставляться в комплекте с покрывной и склеивающей (для МПП) пленками марок Элифом-ППП й Элифом-ППС. Основные параметры этих пленочных фольгированных материалов приведены в табл. 4.35 [5].

Таблица 4.35. Основные параметры пленочных фольгированных материалов

Параметр	Материал основания
	ЛФР	Элифом-ПФ	Элифом-ППП, ППС
Стойкость к многократным перегибам, чис­ло циклов	500	600	600
Прочность на отслаивание фольги, Н/3 мм	2,1	2,4	2,1
Электрическая прочность перпендикулярно поверхности, кВ/см	25	25	25
Диэлектрическая проницаемость на Частоте 1 МГц	3,5	4,0	4,0
Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц	0,030	0,030	0,035
Стабильность линейных размеров после травления, % ,	0,50	0,25	-

Основные этапы изготовления гибких ОПП на фольгированном осно­вании приведены в табл. 4.36.

ТабмщаА.Зб. Основные этапы ТП изготовления гибких ОПП на фольгированном основании

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа изго­товления ОПП
1	Входной контроль и термостабилизация ди­электрика марки ПТЭФ
2	Раскрой материала
3	Получение заготовок	Резка
4	Получение фиксирую­щих (базовых) отверстий	Штамповка
5	Подготовка поверхно­сти заготовок	Суспензия пемзового абразива. Химический способ (подтравливание)
6	Получение защитного рельефа	Офсетная печать. Фотохимический способ с СПФ. Подготовительные этапы: Изготовление офсетной формы. Изготовление ФШ	См. табл. 4.2, п. 5
7	Травление меди с пробельных мест		См. табл. 4.2, п. 7
8	Удаление защитного рельефа	; ' ^;	См. табл. 4.2, п. 8
9	Получение монтажных отверстий	Штамповка	См. табл. 4.2, п. 9
10	Создание защитной , паяльной маски	Нанесение маски СПФ — защита на ПЭТФ. Подготовительные этапы: Изготовление ФШ. Нанесение перфорированной поли­амидной покрывной пленки (ППП). Подготовительные этапы: Получение заготовок ППП с фикси­рующими и Монтажными отверстиями	См. табл. 4.2, п. 10
11	Лужение
12	Отмывка от флюса
13	Маркировка
14	Контроль электриче­ских параметров	.
15	Обработка по контуру и получение крепежных отверстий

Особенностью данного процесса изготовления является применение в качестве защитной паяльной маски перфорированной полиимидной по­крывной пленки (ППП) С фиксирующими и монтажными отверстиями.

Отверстия в односторонних гибких ПП на фольгированном основании моГут быть получены также следующими способами:

, « фотохимическим способом (химическое вытравливание отверстий в полиимиде);

• лазерным;

• плазмохимическим.

2. ДПП на гибком фольгированном основании

Двусторонние ГПП имеют два проводящих слоя в виде элементов пе­чатного монтажа, причем конструкция этих плат может быть выполнена как с межслойными металлизированными переходами, так и без межслой- ных переходов. На рис. 4.47 приведены методы изготовления ДПП на гиб­ком фольгированном диэлектрике, в табл. 4.37 — основные характеристики гибких ДПП, а в табл. 4.38 — основные этапы изготовления.

Таблица 4.37. Основные характеристики гибких ДПП на фольгированном основании

Показатель	Характеристика
Область применения	Промышленная электроника, вычислительная техника, спецтехника, средства связи
Класс точности	2, 3 при толщине медной фольги 35 мкм; 4, 5 — при 18 мкм
Группа жесткости	I—IV
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	500 х 600 (толщина 0,1...0,5)
Материал основания	Например, ПФ-2 (йф = 35 мкм)
Минимальный диаметр отверстия, мм	0.2…1
Минимальная ширина проводника, мм	0,2...0,35 (йф = 35 мкм); 0,1...0,2 (йф= 18 мкм)
Тип производства	Мелкосерийное
Метод изготовления ^1 с:	Комбинированный позитивный (с металли­зированными отверстиями). Химический негативный (без отверстий). Тентинг-метод

Таблица 4.38; Основные элгапы ТП изготовления гибких ДПП на фольгированном основании

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа изготовления
1	Входной контроль и термо­стабилизация диэлектрика ПФ-2
2	Получение заготовок ПП	Резка
3	Получение фиксирующих отверстий	Сверление. Лазерное сверление. Травление
4	Получение монтажных и переходных отверстий	Сверление. Лазерное сверление 0 0,2...0,5. Травление 0 0,2...0,5 мм	См. табл. 4.7, п. 4
5	Предварительная металлизация	Химико-гальваническое меднение. Магнетронное напыление. Прямая металлизация	См. табл. 4.7, п. 5
6	Подготовка поверхности	Суспензия пемзового абразива. Подтравливание
7	Получение защитного рельефа	Фотохимический способ: а) органопроявляемый СПФ; б) щелочепроявляемый СПФ	См. табл. 4.7, п. 7
Далее — см. табл. 4.7, начиная с п. 8.

Примечание. В качестве паяльной маски в данном ТП применяется СПФ-защита.

К особенностям изготовления гибких ДПП на фольгированном ди­электрике можно отнести:

• применение двухстороннего фольгированного полиимида, например,

ПФ-2; ,

• получение монтажных и переходных отверстий диаметром 0,2...0,5 мм лазерным сверлением или травлением;

• осуществление предварительной металлизации либо химико-гальва­ническим методом, либо магнетронным напылением, либо прямой 'металлизацией;

• получение защитного рельефа фотохимическим способом;

• применение в качестве защитного травильного резиста либо металло- резиста, либо полимерного травильного резиста.

3. ДПП на гибком нефольгированном основании

В качестве материала основания применяют нефольгированный ди­электрик с адгезионным слоем на полиимидной основе или нефольгиро­ванный диэлектрик на полиимидной основе без адгезива. Недостатком первого материала является старение адгезионного слоя, второго — плохая адгезия металлов. Основные характеристики гибких ДПП на нефольгиро­ванном основании приведены в табл. 4.39.

Основные этапы изготовления гибких ДПП на нефольгированном ос­новании приведены в табл. 4.40.

Таблица 4.39. Основные характеристики гибких ДПП на нефольгированном основании

Показатель	Характеристика "
Область применения	Промышленная электроника, вычислитель­ная техника, средства связи
Класс точности	1; 2; 3; 4; 5
Группа жесткости	' 1-Щ
Рекомендуемые максимальные размеры, мм	500 х 600 (толщиной 0,1...0,5 мм)
Материал основания	Нефольгированный диэлектрик на Поли­имидной основе с адгезионным слоем. Нефольгированный диэлектрик на поли­имидной основе без адгезива
Минимальный диаметр отверстия, мм	0,2... 1,0
Метод изготовления	Электрохимический (полуадцитивиый)
Тип производства	Мелкосерийное

Таблица 4.40. Основные этапы ТП изготовления гибких ДПП на нефольгированном основании

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа изготовления ДПП
1	Входной контроль и термоста- билизацйя нефольгированного диэлектрика на полиимидной основе с адгезионным слоем
2	Получение заготовок ПП	Резка
3	Получение фиксирующих от­верстий	Сверление. Лазерное сверление. Травление
4	Получение монтажных и переходных отверстий	Сверление. Лазерное Сверление 0 0,2...0,5 мм. Травление 0 0,2...0,5 мМ	См. табл. 4.7, п. 4
5	Удаление органической защитной пленки
6	Подготовка поверхности заготовки	Химический способ
7	Предварительная металлизация	Химико-гальваническое меднение. Магнетронное напыление. Прямая металлизация	См. табл. 4.7, п. 5
8	Подготовка поверхности	Суспензия пемзового абразива. Подтравливание
9	Получение защитного рельефа	Фотохимический способ: а) органопроявляемый СПФ; б) щелочепроявляемый СПФ	См. табл. 4.7, п. 7
Далее — см. табл. 4.7, начиная с п. 8