13. Конструирование печатных плат. Порядок конструирования.

Разработка конструкции печатной платы (ПП) включает следующие основные этапы:

• изучение ТЗ и принципиальной электрической схемы;

• выбор типа ПП в соответствии с конструторско-технологическими требованиями;

• выбор класса точности и определение группы жесткости по условиям эксплуатации;

• расчет габаритных размеров и монтажного пространства ПП, определение конфигурации ПП на основании базового чертежа, установленного для данного изделия;

• назначение материала ПП и выпуск рабочего чертежа основания платы;

• выбор и обоснование применения САПР для проектирования ПП;

• ручное, интерактивное или автоматическое размещение ИС и электрорадиоэлементов;

• интерактивная или автоматическая трассировка печатного монтажа;

• оформление документации (детальные и сборочные чертежи, чертежи слоев ПП, спецификации, файл программ для изготовления фотошаблонов ПП и программы для сверления отверстий).

На предварительном этапе разработки изделия по ТЗ определяют условия эксплуатации, хранения и транспортировки. В зависимости от условий эксплуатации определяют группу жесткости по ОСТ 4.077.000, обуславливающую соответствующие требования к конструкции ПП, используемому материалу основания, проводящему рисунку и необходимости применения дополнительной защиты от климатических и механических воздействий.

Материал и технологические методы, используемые для изготовления ПП, выбираются по ГОСТ 23751 – 79. Обычно применяют: 1) фольгированный стеклотекстолит марки СФ–1-35 или СФ-2-35 для ОПП и ДПП, способ изготовления: комбинированный позитивный; 2) теплостойкий фольгированный стеклотекстолит СТФ-1 или СТФ-2 для ДПП, ГПП, МПП, способ изготовления комбинированный позитивный с металлизацией сквозных отверстий; 3) фольгированный травящийся стеклотекстолит ФТС-1, ФТС-2 для изготовления МПП и ГПП с металлизацией сквозных отверстий. Толщина фольги составляет 35 или 50 мкм, фольгированного диэлектрика 0,1; 0,2; 0,25; 0,5 мм и фольгированного стеклотекстолита 0,5 – 3 мм.

По стандарту рекомендуется использовать платы прямоугольной формы, размеры каждой стороны ПП должны быть кратными: 2, 5, и 10 при длине соответственно до 100, до 300 и свыше 350 мм. Максимальный размер сторон не более 470 мм, соотношение сторон 3:1. На свободном месте ПП наносится условный шифр или обозначение ПП, в МПП маркируется каждый слой.

МПП целесообразно применять при высоких требованиях к плотности электрического монтажа и необходимости получения электрических параметров линий связи. При выборе толщины ПП учитывают метод изготовления и предъявляемые к ним механические требования.

Технология изготовления ПП. Рассмотрим классификацию методов изготовления ПП, которые различаются: а) по способам создания токопроводящего покрытия; б) по способам нанесения изображения проводников и других элементов печатного монтажа. Систематизация техпроцессов (рис. 7.7).

Токопроводящие покрытия создаются следующими способами:

а) электрохимический способ – тонкий слой металла, нанесенный способом химического осаждения, образует рисунок и далее наращивается до заданной толщины в электролитической ванне;

б) электролитический с переносом – способ с предварительным осаждением электролитическим процессом металла на специальную металлическую матрицу с последующим переносом его на изоляционное основание;

в) применение фольгированного диэлектрика;

г) специальные технологии: вжигание токопроводящих красок; шоопирование (распыление расплавленного металла на основание); вакуумное (катодное) распыление металла; запрессовка металлических порошков.

Из выше перечисленных технологий наиболее широко применяют два принципа изготовления проводящего покрытия: субстрактивный (травления) и аддитивный (наращивания) (рис.7.6). На рисунке показано искажение размеров проводников при исползованин этих технологий.

Изображение печатных проводников на изоляционном основании получают следующими способами:

• фотографический – копирование контактным способом изображения с фотопозитива или негатива на основание, покрытое светочувствительной эмульсией;

• офсетный – нанесение изображения (позитив или негатив) с помощью печатной формы;

• сеточнографический – аналогично предыдущему, но изображение наносится через сетчатый трафарет;

• прессованием, тиснением, штамповкой;

• ксерографии;

• гравирования, рисования;

• нанесения защитной краски через шаблон.

Практически технология изготовления ПП – это сочетание определенного способа создания проводящего слоя с тем или иным способом нанесения изображения проводников. Как выше указывалось, может применяться два метода. Первый метод, выполняемый двумя процессами: а) фотохимический метод получения изображения в сочетании с электрохимическим осаждением металла проводников, т.е. копирование изображения с диапозитива на изоляционную плату покрытую светочувствительным слоем и осаждение на незащищенные места металла; б) офсетно–электрохимический, состоящий в нанесении на изоляционное основание с помощью печатной формы кислотостойкими красками негативного изображения проводников с последующим электрохимическим осаждением металла на незащищенные участки основания. Второй метод – фотохимический метод, состоящий в копировании изображения проводников с негатива на фольгированное основание, покрытое фоточувствительным слоем, с последующим травлением незащищенных участков фольги после проявления изображения. Аналогично выполняются офсетно-химический способ.

Наиболее широко применяют комбинацию этих методов: основное изображение наносится фотохимическим методом на фольгированный материал (метод 2), а металлизация переходных отверстий с одной стороны платы на другую производится электрохимическим методом (метод 1).