24. Виды и способы электрических соединений.

• Металлическое основание – низкоуглеродистые сплавы, титан и его сплавы, железоникелевые сплавы. Покрывается слоем диэлектрика.

• Диэлектрическое основание – гетинакс, стеклотекстолит, керамические основания, фторопласт, полиамидные плёнки (гибкие основания на базе пластмасс).

• Жгут плоский: жгут тканный, плетёный, отпрессованный, клеёный, на гибкой основе (шлейф).

• Контактирование:

– Неразъёмные: пайка, сварка, склейка, фрикционно-пластическая деформация.

– Ограниченно-разъёмные: накрутка, прижимы, жёсткий металлический контакт, эластичный (полимерный) контакт.

– Разъёмные соединения: для НЧ, для СВЧ.

• Объемный провод. Несмотря на худшие показатели, данные соединения используются, принося следующие удобства:

– в опытном производстве,

– выполнение навесных электрических соединений в пределах кристалла и корпуса ИС (d = 10-150 мкм),

– для проведения длинных электрических цепей,

– для проведения высокочастотных связей.

25. Основные материалы и технологии печатного монтажа.

• Материалы, используемые в качестве основания печатных плат:

1) Платы на металлической основе используются в следующих случаях:

– Требуется хороший теплоотвод (источники питания);

– Требуется высокая прочность (бортовая аппаратура);

– Требуется низкая стоимость (микрокалькуляторы);

– Требуется подложка сложной формы (для штамповки) (П-образные и Г-образные платы);

– Требуется сочетание вышеперечисленных факторов.

Подложка из металла или сплава покрывается диэлектриком, например окислом этого же металла; Al подложка анодируется (то есть покрывается слоем окислов), стальные покрываются слоем эмали или фарфора (0,1 мм).

Для обеспечения работы в широком диапазоне температур необходимо, чтобы температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) материалов платы и устанавливаемых на плату элементов (навесные элементы, ИС, БИС,...) различались не более чем на 0,5∙10^-6 [1/°С]. ТКЛР для различных материалов:

1,5∙10^-6 1/°С 3,5∙10^-6 1/°С (8-9)∙10^-6 1/°С 16∙10^-6 1/°С (22-26)∙10^-6 1/°С

Fe-Ni сплавы, инвары Si, керамика Ge, Ti, стеклотекстолит Al Полиамидные плёнки

Если разница в ТКЛР > 0,5∙10^-6 1/°С, то навесные компоненты необходимо крепить с помощью гибких выводов или делать основание более эластичным (например, применять полиамидные плёнки). Несоблюдение данного требования приводит к поломке комплектующих.

Для ПК, как правило, выбирают платы на основе стеклотекстолита.

2) Платы на керамической основе.

При использовании керамических плат проводники делаются из проводящих паст, резисторы – из резистивных паст, которые наносится методами трафаретной печати. При t° обжига = 600-700°C провода и резисторы впекаются в керамическое основание. Получается прочная, герметичная, химически инертная монолитная структура со стабильными размерами и высокой теплопроводностью. ТКЛР керамики близок к коэффициенту расширения Si, значит, на такую подложку можно монтировать бескорпусные схемы, а также корпусированные в керамическом держателе (корпусе).

Минусы: большая масса; большая диэлектрическая проницаемость керамики ε=8-9, что снижает частотный диапазон из-за паразитных связей; трудно контролировать усадку (уменьшение размера) при спекании слоев, что сущёственно влияет на волновое сопротивление линий связи, подключенных к элементам.

3) Платы на диэлектриках или диэлектриков, покрытых металлом. Используются материалы:

– Гетинакс – слоистый пластик на основе электротехнической бумаги, пропитанной термореактивной синтетической смолой. На этот материал может быть наклеена фольга.Обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. В разогретом состоянии допускает штамповку (сразу получается плата любой формы вместе с отверстиями). Используется для дешёвого изготовления плат в бытовой аппаратуре.

– Текстолит – на основе ткани, слои – аналогично гетинаксу.

– Стеклотекстолит – в основе лежит слоистая структура из стеклоткани (превосходит гетинакс по огнеупорности, прочности, сцеплению с фольгой и ряду других параметров, важных для электроники).

Для выполнения печатных проводников используется фольгированный диэлектрик. Используется медная фольга толщиной 35-50 мкм или медно-никелевая толщиной 5-10 мм. Основания печатных плат по типам:

– НФД-180 – низкочастотный фольгированный диэлектрик на основе гетинакса;

– СФ-1,2 – стеклотекстолит фольгированный с толщиной медного покрытия 35 мкм и 50 мкм соответственно;

– СТФ-1 и СТФ-2 – на основе термостойкого стеклотекстолита.

– ФДМ-1,2 – тонкий фольгированный диэлектрик для многослойных печатных плат – 0,2мкм, 0,25мкм соответственно.

– ФДМТ-1,2 – аналогично ФДМ; Т – травящийся; применяется, например, для получения глухих окон.

• Технологии производства печатных плат:

1) Субтрактивные методы. В основе лежит травление фольгированного диэлектрика.

– Химически негативные методы – применяются для односторонних печатных, внутренних структур многослойных, и гибких печатных шлейфов.

– Комбинированный позитивный метод – применяется для производства двухслойных и многослойных печатных плат из травящегося диэлектрика (см. ФДМТ-1 и ФДМТ-2 в классификации).

Достоинства: высокая точность геометрии проводников на плате; простота изготовления (особенно односторонних).

Недостатки: невозможно получить проводник/зазор менее 100 мкм; большой отход дорогостоящей меди при травлении; экологически грязное производство.

2) Аддитивные методы. В основе селективное нанесение проводящего покрытия на диэлектрик.

3) Послойное наращивание. Существует ГОСТ, регламентирующий классы точности приготовления печатных плат. Для каждого класса точности (I-V) установлены стандарты на ширину проводника, расстояние между проводниками, отношение металлизированного отверстия к толщине платы, ширину пояска контактной площадки.