4. Технология электронных узлов аэрокосмических приборов

4.1. Технологические основы конструирования печатных плат

В современном аэрокосмическом приборостроении очень велик удельный вес электронных узлов. Это обусловлено сложностью задач, решаемых аэрокосмическим оборудованием, высокой точностью и быстродействием, высокой надежностью изделий.

В условиях широкого применения функционально-блочного принципа конструирования основным элементом конструкции стали узлы на печатных платах (УПП).

Основные тенденции развития УПП следующие:

- повышение степени интеграции элементной базы, улучшение характеристик электрорадиоэлементов (ЭРЭ) по быстродействию, рассеиваемой мощности, числу входов и выходов и др.;

- применение элементной базы, характерной для технологии поверхностного монтажа: корпусов с планарными и матричными выводами, «безвыводных» резисторов и конденсаторов, керамических ЭРЭ;

- разработка печатных плат (ПП) с повышенной теплоотводящей способностью, пониженным термическим расширением, керамических, металлических и др.;

- расширение номенклатуры элементной базы;

- монтаж с размещением ЭРЭ на обеих сторонах ПП.

Печатные платы. Печатная плата является основным конструктивным элементом, объединяющим систему печатных и других проводников, смонтированных на ней ЭРЭ, в единый функциональный узел. Одновременно ПП является механическим и теплоотводящим элементом конструкции узла на печатных платах.

Сущность печатного монтажа состоит в создании на изоляционном основании тонких слоев определенной конфигурации из токопроводящего материала, выполняющих функции монтажных проводов, контактных деталей и разъемов.

Конфигурация и размеры печатных проводников зависят от метода изготовления ПП. Поэтому параметры печатного монтажа оговариваются конкретно для случая применения того или иного метода.

Основные параметры печатного монтажа следующие:

- толщина токопроводящего слоя – 35 – 50 мкм, с увеличением толщины слоя ухудшается сцепление (адгезия);

- минимальная ширина проводника зависит от метода изготовления, плотности тока – 0,1 – 0,3 мм;

- минимальный зазор между краями проводников зависит от напряжения пробоя, геометрии краев проводников – 0,1 – 0,3 мм;

- прочность сцепления проводников и контактных площадок с основанием ПП – 1,5 – 2,0 МПа;

- расстояние между печатными проводниками и краями ПП – 0,3 мм;

- расстояние от края печатного проводника до края отверстия, в которое вставляется вывод ЭРЭ;

- шаг координатной сетки. Один из важнейших параметров. Координатная сетка упорядочивает конструирование ПП, позволяет широко применять САПР. Отверстия на ПП всегда выполняются в узлах координатной сетки. Выводы ЭРЭ также связаны с шагом координатной сетки (2,5; 1,25; 0,625; 0,5 мм).

Все навесные ЭРЭ, входящие в печатный узел, устанавливаются на ПП и соединяются с печатным монтажом с помощью пайки или микросварки. Другие детали, входящие в состав печатного узла, закрепляются на ПП механическими способами (с помощью винтов, гаек, развальцовкой, расклепкой, приклеиванием и др.).

Конструкция аэрокосмических приборов, в которых используются ПП, отличается малыми габаритами и массой, компактностью построения.

В качестве материалов для оснований ПП используются различные листовые электротехнические и фольгированные материалы, керамику, гибкую фторопластовую пленку, но основным материалом являются различные виды стеклотекстолита.

Конструкция и способ изготовления ПП определяет не только схемотехнические характеристики, надежность изделия, но и его технологичность. В условиях широкой автоматизации и применения современной и перспективной элементной базы появляется ряд дополнительных требований, которые необходимо выполнить при конструировании ПП:

- повышаются требования к точности изготовления фиксирующих элементов ПП при закреплении ее на сборочно-монтажном оборудовании;

- необходимо оптимизировать расстояние между выводом ЭРЭ и стенкой монтажного отверстия, что улучшает качество пайки;

- для уменьшения числа регулировок технологического оборудования и количества оснастки должно быть сведено к минимуму число типоразмеров ПП;

- необходимость согласования коэффициентов линейного теплового расширения ПП и ЭРЭ, особенно с жесткими выводами, а также улучшения теплоотвода ПП при применении интегральных схем с высокой степенью интеграции.