Еаоп — допустимую электрическую прочность изоляции между жилами в любом направлении, кВ/мм, рассчитывают по формуле:

Е_аоп=1/ЗЕ_пр. (4.19)

Здесь Е_пр — напряжение пробоя, В.

Ширину лент ГПК определяют по формуле:

• = £^+2^ + 2, (4.20)

где п — число жил в ленте.

Длина жил и лент ГПК /, мм, зависит от конструктивного расположе­ния элементов конструкции ЭА.

Активное сопротивление жилы ГПК R, Ом, определяют в зависимости от ее шкрины и Длины:

^R**w- ^<4'²¹⁾

Ёмкость между жилами в лентах ГПК зависит от ширины жилы, рас­стояния между жилами и расстояния лент ГПК до конструктивных эле­ментов ЭА, в которой расположен ГПК. Без учета внешних факторов ем­кость между жилами ГПК С„ пФ/см, лежащими в одной плоскости, рас­считывают по следующим формулам:

С, =С( + С”; (4.22)

С;=е ₀е_из|; (4.23)

С,"=е₀е„з , ■ (4.24)

Y: In 2{1 + 5^,/(2_Л/б/лл/Й⁷)^3/2}

О •

Здесь С, — емкость между жилами, лежащими в одной плоскости (см. рис. 4.50); С{ и С" — емкость единицы длины первой и второй жилы; е₀ =

• 0,08854 пФ/см = 8,854 • 10'¹² Ф/м — электрическая постоянная; е_из = 3,5 — диэлектрическая проницаемость полиимидной пленки.

Емкость между жилами ГПК С₂, пФ/см, лежащими в соседних плоско­стях, рассчитывают по формулам:

С₂ =Q + С₂"; (4.25)

^с2 =£о^Ет^-^{; (4}‘²⁶^

1—lnf 2^ - l\ (4.27)

,._л..... я 1-% \ ⁸ )

где С'_г и С₂"— емкость жил, лежащих в соседних плоскостях одна под другой; h — толщина слоя изоляции между жилами, м (см. рис. 4.51, h = 0,065 мм — толщина полиимида в материале ЙФ-1);

S = 0,035 мм — толщина медной фольги.

Емкость между жилами ГПК С₃, пФ/см (см. рис. 4.53):

С₃ = 2С₂. (4.28)

Индуктивность жилы ГПК £,, мГ/см, определяют по формуле

Взаимную индуктивность двух проводников L_n, мГ/см, лежащих в од­ной плоскости (4.30а) и в соседних слоях (один слой под другим) (4.306) определяют по следующим формулам соответственно: ' »

(4.30а)

Ж

/Г I

1 +

In

(4.306)

L_n = 2In) 2ф + 1|.

Волновое сопротивление цепи 2^, Ом, состоящей из двух проводников, лежащих в разных слоях или проводника с экраном равна

* -

Волновое сопротивление цепи Z„ Ом, состоящей из двух проводников, расположенных в одной плоскости, определяется по формуле

л:

(4.32)

1 +

Z, = -£=1п2

V^е из

Волновое сопротивление цепи Z₃, Ом, состоящей из одной жилы и двух экранов определяется по формуле

(4.33)

Z₃ = 0,52^.

Тепловой расчет ГПК. Этот расчет сводится к проверке выбранных гео­метрических размеров лент ГПК в установившемся тепловом режиме.

Зависимость геометрических размеров от выбранного материала ГПК, перепада температур и окружающей среды определяется по формуле

я+1

(4.34)

10 Д р8

-1 =

К_Х(Т - Т_х) + К_г(Т - Т₂)

где Д — допустимая плотность тока в жилах;

р — удельное электрическое сопротивление медной фольги, Ом • м;

8 — толщина медной фольги, 8 = 0,035 мм; п — количество жил в ленте ГПК;

K_xvi К_г — коэффициенты кондуктивной теплоотдачи между верхней и нижней плоскостями ГПК;

Т — температура поверхностей ГПК, °С;

T_tviT₂ — температура поверхностей конструкции ЭА, наиболее близко расположенных к плоскостям лент ГПК, °С.

Коэффициенты кондуктивной теплоотдачи рассчитывают по формуле

(4.35)

(4.36)

где Х_ср — коэффициент теплопроводности газовоздушных прослоек среды при средних температурах:

Г_ср1 = 0,5(Г + Т,), Г_ср2 = 0,5(7’+ Т₂).

Здесь И_П — расстояние от поверхности ГПК до поверхностей конструкции ЭА, мм.

Из Справочных данных имеем:

для Т_ер1 = 55 °С X_ср = 2,87 • 1(Г² Вт/м °С;

для Т_ср2 = 65 °С ^_ср = 2,94 • 10-² Вт/м "С.

Значения волнового сопротивления цепей ГПК и емкости между цепя­ми ГПК зависят от конструкции ГПК и расстояний между жилами в плос­кости одного кабеля, а также и от толщины изоляционного слоя между жи­лами ГПК и экранами.

Пример 4.3. Расчет ГПК (см. рис. 4.50). Рассмотрим ГПК, представляю­щий собой многослойную конструкцию, приведенную на рис. 4.50, кото­рая состоит:

• из полиимида фольгированного одностороннего ПФ-1 — 5 = = 0,035 мм — толщина медной фольги, h₂ = 0,065 мм — толщина по­лиимида без медной фольги;

• пленки полиимидной покрывной ППП-0,070, Л, = 0,070 мм.

Проектирование ГПК включает проведение расчетов электрических,

конструктивных, теплотехнических параметров.

Расчетными величинами параметров при проектировании ГПК явля­ются:

• активное сопротивление жилы R, Ом;

• волновое (характеристическое) сопротивление Z, Ом;

• ширина жилы W, мм;

• расстояние между жилами S, мм;

• ширина ленты ГПК Ь, мм;

• длина ленты ГПК /, мм;

• емкость единицы длины жилы относительно цепи нулевого потен­циала С, пФ/см;

• емкость единицы длины между двумя сигнальными жилами одного ГПК или разных ГПК С_!2, пФ/см;

• индуктивность единицы длины жилы L, нГ/см; ¹

• индуктивность между двумя жилами L_n, нГ/см.

Исходные данные:

1. уровни "и диапазоны изменения напряжений, токов и частот сигна­лов, передающихся по цепи ЭА: допустимое падение напряжения на ГПК 0,4 В,

максимальный ток 0,5 А,

частота передаваемого сигнала 100 кГц,

сопротивление нагрузки 1000 Ом.

2. длина ГПК — 0,60 м;

3. Число жил — 20;

4. электрические, механические и теплотехнические параметры слоев, из которых состоит конструкция ГПК:

фольгированного диэлектрика ПФ-1, покрывной полиимидной пленки ППП.

По техническим условиям (ТУ) на ПФ-1 и ПФ-2:

• толщина пленки ПФ-1 h = 0,065 мм;

• толщина пленки ПФ-2 А, = 0,09 мм;

• толщина медной фольги 5 = 0,035 мм;

• толщина ПФ-1: h + 6 = (0,1 ± 0,015) мм;

• ПФ-2: А, + 28 = (0,18 + 0,015) мм;

• тангенс угла диэлектрических потерь tg а = 0,03—0,05;

• температура при определении на отслоение пЬсле пребывания в при­пое 7^ = 280 “С;

• нагревостойкость Т_аоп = 220 °С;

• теплопроводность изоляционного слоя X = 0,&2 Вт/м • °С;

• удельное сопротивление медной фольги р = 1,8 ■ 10“⁸ Ом • м;

• теплопроводность меди Х_ы = 375...380 Вт/м • °С;

• электрическая постоянная е₀ = 0,08854 пФ/см; или е₀ = 8,854 • Ю"¹² Ф/м;

• напряжение пробоя в любом направлении Е_пр = 75 кВ/мм;

• материал изоляционного слоя ПМ-А;

• диэлектрическая проницаемость полиимидной пленки е_из = 3,5;

• стойкость к многократным перегибам для ПФ-1 — не менее 500 цик­лов (диаметр петли 9,6 мм, длина петли 25 мм); для ПФ-2 — не ме­нее 100 циклов.

По техническим условиям на покрывную полиимидную пленку ППП:

• номинальная толщина ППП А = (0,070 ± 0,013) мм;

• номинальная толщина ППС А = (0,1 ± 0,015) мм;

• удельное объемное электрическое сопротивление не менее 10" Ом • м;

• диэлектрическая проницаемость е_из = 3,5;

• тангенс угла диэлектрических потерь tg а = 0,03;

• стойкость к многократным перегибам: не менее 500 циклов (диаметр петли 9,6 мм, длина петли 25 мм).

При изготовлении ППП, так же как для ПФ-1, ПФ-2, применяется пленка полиимидная для фольгированных диэлектриков (ПМ-А).

Проведем расчеты электрических и конструктивных параметров ГПК (см. рис. 4.48).

Расчетными величинами электрических параметров являются:

• активное электрическое сопротивление жилы Л, Ом;

• погонное электрическое сопротивление жилы R', Ом/см;

• емкость единицы длины жилы относительно цепи нулевого потен­циала С, пФ/см;

• волновое (характеристическое) сопротивление Z, Ом;

• емкость единицы длины между двумя сигнальными жилами ГПК, лежащими й одном слое ^12> пФ/см;

• индуктивность единицы длины жилы L, нГ/см;

• индуктивность между двумя жилами Ь_п, нГ/см лежащими в одном слое.

Решение. Определим электрическое сопротивление жилы ГПК по фор­муле (4.9)

Здесь A U — допустимое падение напряжения в цепях электромонтажа, В. Принимаем W- 0,4 мм.

Расстояние между жилами S, мм, в зависимости рт максимально воз­можного рабочего напряжения рассчитаем по формуле (4.18):

^рабшах ^ 100В . 1П-3

S ^ -Г—- > ... --- = 4,10-^j мм,

^доп 25-10³ —

" В

мм

где (7_{раб тах} = 100 В — максимально допустимое рабочее напряжение между, жилами;

• допустимая электрическая прочность изоляции между жилами в любом направлении, кВ/мм, которую рассчитывают по формуле

19. : _

Е_а0П=1/ЗЕ_пр,

где Е„_р - 75 кВ/мм — напряжение пробоя для ПФ-1.

Принимаем S- 0,4 мм.

Ширину лент ГПК определим по формуле (4.20):

Ь = £^wi ⁺ + ² = °>⁴ • 20 + 0,4 • 19 + 2 = 17,6 мм,

где п = 20 — число жил в ленте.

Определим емкость между жилами лежащими в одной плоскости в лен­тах ГПК С„ пФ/см (см. рис. 4.48) по формулам (4.22), емкость первой жилы Спо формуле (4.23), второй жилы С₂"по формуле (4.24):

С, =С: + С,"= 0,027+ 0,11 = 0,14 — ;

см

Cl = е₀е„₃1 = 0,08854 • 3,5 • ^ = 0,027 — ;

S 0,4 см

1

1п2{1+5У(2^л/ЙТ } 1

1 +0,4 10-

In 2

i.s

= 0,11

пФ

см

= 0,08854 -Ю-¹⁰- 3,5 •

,, 0,035 10-³м-0,4 10-³м 3,14

где С[ и С"— емкость первой и второй жилы;

е₀ = 0,08854 пФ/см = 8,854 • 10~¹² Ф/м — электрйческая постоянная; е_из = 3,5 — диэлектрическая проницаемость полиимидной пленки. Индуктивность жилы ГПК L„ мГ/см, определим по формуле (4.29):

г \

нГ

см

/

= 1,6

-0,75

= 2

-0,75

In -

I, =2

In-

0,035 0,4 10-

0,6

3,14

Взаимную индуктивность двух проводников L_l2, нГ/cm, находящихся в одной плоскости, рассчитаем по формуле (4.30а):

Ие и технология Ат

JlW&tHUZ

Волновое сопротивление цепи Z„ Ом, из двух проводников, лежащих® одной плоскости определяется по формуле (4.32):

f nU f N¹-⁵

Пример 4.4. Расчет ГПК (см. рис. 4.51, б). Исходные данные см. при­мер 4.3, ЛС/= 0,6 В. '

Рассчитать W,S,b, С₂, £„ Ь_п, 2^.

Решение. Рассмотрим ГПК, представляющий собой многослойную конструкцию (см. рис. 4.49, б), которая состоит: /

• из полиимида фольгированного двустороннего ПФ-2 — 8 = 0,035 мм — толщина медной фольги, = 0,09 мм — толщина полиимида без мед­ной фольги;

• пленки полиимидной покрывной ППП-0,070, А, = 0,070 мм.

Расчет электрического R, погонного сопротивления R’ жилы, а также

расстояния между жилами S — см. предыдущий пример 4.3.

Ширину жилы, в зависимости от допустимого падения напряжения, рассчитаем по формуле (4.17):

где Д U = 0,6 В — допустимое падение напряжения в цепях электромонтажа, В.

Принимаем Ж= 0,3 мм; 5=0,3 мм.

Ширину лент ГПК определим по формуле (4.20):

Ь = + £5 + 2 = 03 • 2° + •¹⁹ + 2 = 13,7 мм,

| | где л = 20—число жил в ленте.

Длину жил и лент ГПК /, мм, определяют конструктивным расположе­нием элементов конструкции ЭА. Из условия примера / = 0,6 м.

Емкость между жилами ГПК С₂, пФ/см, лежащими в соседних плоско­стях одна под другой, рассчитаем по формулам (4.25), (4.26), (4.27):

С₂= С'_г + 1,03 + 0,45 = 1,48 — ;

СМ

С[ = е₀£„з = 0,08854 • 3,5 • = 1,03 — ;

2. ^{0 из} h 0,09 см

Конструкция ГПК, представленная на рис. 4.48, выполнена из одно­стороннего фольгированного полиимада ПФ-1 и одного слоя покрывной полиимидной пленки ППП-0,070 со стороны медной фольга. ?

Конструкция ГПК, изображенная на рис. 4.49, б, выполнена из двусто­роннего фольгированного полиимида ПФ-2 и двух слоев (верхний й ниж­ний) покрывной полиимидной пленки ППП-0,070.

В табл. 4.46 приведены основные этапы ТП изготовления ГПК, конст­рукция лент которых представлена на рис. 4.48 и 4.49, #.

I ■

Таблица 4.46, Основные этапы ТП изготовления ГПК на фольгированном основании

№ п/п	Основной этап ТП	Возможный способ получения
1	Входной контроль и термостабилизация диэлектрика
2	Получение заготовок	Резка
3	Получение фиксирующих (базовых) от­верстий	Штамповка
4	Подготовка поверхности заготовок	Суспензия пемзового абразива. Химический способ (подтравливание)
5	Получение защитного рельефа	Офсетная печать. Фотохимический способ с СПФ Подготовительное этапы: Изготовление офсетной формы. Изготовление ФШ
6	Травление меди с пробельных мест
7	Удаление защитного рельефа
8	Подготовка поверхности заготовки ГПК	Суспензия пемзового абразива
9	Нанесение полиимидной покрывной пленки с фиксирующими отверстиями
10	Маркировка ГПК
11	Обработка по.контуру

Конструкция ГПК, представленная на рис. 4.49> а, с двухрядным рас­положением проводников выполнена из двух слоев одностороннего фоль­гированного полиимида ПФ-1 и одного слоя изоляционной клеевой плен­ки ПКС-171 между ними.

, Конструкция ГПК, .приведенная на рис. 4.50, выполнена из двух слоев ПФ-1, двух слоев покрывной полиимидной пленки ППП-0,070 (верхний, нижний) и одного слоя изоляционной клеевой пленки ПКС-171 (средний).

Конструкция ГПК с трехрядным расположением проводников, изобра­женная на рис. 4.51. выполнена из одного слоя одностороннего фольгиро­ванного полиимида ПФ-1, одного слоя двустороннего фольгированного полиимида ПФ-2. одного слоя изоляционной клеевой пленки ПКС-171 между ними и одного, сдоя покрывной полиимидной пленки ППП-0,070.

Последовательность основных операций ТП изготовления ГПК с двух­рядовой и трехрядовой конструкцией лент в соответствии с рис. 4.51, а, 4.52 и 4.53 следукйцая. ^

1. Входной контроль фольгированного диэлектрика.

2. Получение заготовок:

   1. Нарезка заготовок.

   2. Термостабилизация диэлектрика. -

   3. Пробивка фиксирующих и технологических отверстий.

   4. Контроль.

3. Подготовка поверхности заготовок фольгированного диэлектрика.

4. Получение рисунка схемы на заготовках ГПК:

   1. Нанесение фоторезиста.

   2. Экспонирование.

   3. Проявление рисунка схемы.

5. Травление меди с пробельных мест.

6. Удаление сухого пленочного фоторезиста.

7. Изготовление защитных прокладок из клеевой пленки ПКС-171.

8. Прессование ГПК:

   1. Комплектование ГПК из заготовок слоев и прокладок из клеевой пленки.

   2. Обезжиривание заготовок слоев и клеевых пленок.

   3. Сушка.

   4. Сборка пакета из заготовок слоев и клеевых пленок в соответст­вии с чертежом.

   5. Прессование ГПК.

9. Обработка по контуру ГПК:

   1. Вырубка отверстий.

   2. Вырубка ГПК по контуру.

10. Лужение ГПК:

    1. Флюсование.

    2. Лужение контактных площадок.

    3. Удаление остатков флюса.

    4. Сушка ГПК.

    5. Контроль качества лужения.

11. Маркировка ГПК.

12. Контроль ГПК.

Контрольные вопросы

1. Назовите два вида технологии получения элементов проводящего рисунка ПП и слоев.

2. Перечислите показатели уровня ПП.

3. Перечислите основные тенденции развития ПП; с чем они связаны?

4. Каковы преимущества ОПП, область их применения, методы изготовления?

₍ 5. Перечислите методы изготовления ДПП общего применения.

I 6. Назовите материалы и методы изготовления прецизионных ДПП.

7. Назовите достоинства тентинг-метода.

8. Какую толщину должен иметь СПФ, применяемый в тентинг-методе и почему?

9. Какими достоинствами обладает двухслойное покрытие химический никель—им* мерсионное золото?

10. Перечислите варианты изготовления ДПП и слоев электрохимическим методом. "

11. Назовите преимущества электрохимического метода. ^

12. Какие достоинства и недостатки имеет аддитивный метод? ?

13. Назовите основные этапы изготовления ДПП на металлическом основании.

14. Перечислите преимущества РП.

15. Какие методы получения канавок, отверстий и ламелей РП вы знаете?

16. Что такое РИТМ-плата?

17. Перечислите преимущества МПП.

18. Какие методы применяют для изготовления слоев МПП?

19. Назовите основные характеристики МПП, изготовленные методом ПАФОС.

20. Какие дополнительные требования предъявляют к МПП для поверхностного мон­тажа?

21. Назовите особенности конструкции и технологии МПП для высокоинтегрированной элементной базы.

22. Перечислите преимущества и область применения ГПП, ГЖП и ГПК.

23. Назовите электрические и конструкторские параметры ГПК.