47. Тенденции в развитии материалов и конструкций мпп

Совершенствование техники печатных плат в ЭВМ предусматривает: повышение плотности монтажных элементов до шага планарных выводов 0.5 мм; повышение трассировочной емкости сигнальных слоев МПП; уменьшения ширины проводников до 0.1 мм, диаметров контактных площадок до 0.3мм и др. Наиболее целесообразной и экономичной является прокладка как можно большего числа межсоединений на кристалле (это обстоятельство и служит одной из основных причин развития СБИС). Но, когда экономические возможности исчерпаны, то приемлемым является расположение на минимальном количестве печатных плат. Одним из направлений развития конструкции ЭВС является увеличение размеров применяемых плат. Но, гораздо проще выполнять раскладку печатных проводников на малой плате, нежели на большой. Поэтому используется также и второй путь – увеличение числа коммутационных слоев. Прослеживается определенная тенденция и к увеличению числа сквозных отверстий для межслойных соединений. А также плотности размещения этих отверстий. Использование скрытых переходных отверстий освобождает наружную поверхность печатной платы, способствуя повышению плотности упаковки. Наиболее перспективной технологией изготовления крупноформатных МПП с высокоплотным монтажом является аддитивная технология (Проводники и зазоры между ними шириной порядка 100 мкм; Высокая надежность). Полуаддитивные методы изготовления МПП, позволяющие достаточно легко приспособить оборудование, используемое для субстрактивных методов. Это позволяет значительно снизить стоимость изготовления МПП. Еще одним из направлений в совершенствовании конструкций ЭВС является использование в быстродействующей аппаратуре МПП с контролируемым волновым сопротивлением. Повышение быстродействия ИМС и БИС приводит к тому, что скоростные возможности современных цифровых ИМС начинают превосходить возможности печатных плат, на которые они монтируются. Уменьшение времени нарастания сигнала вызывает в свою очередь проблемы, связанные с отражение в линиях связи и с перекрестными помехами. Отражение в линиях связи проявляется, если длина проводника превышает 0,01 длины волны. Современные конструкции печатных плат ЭВС оптимизируются для обеспечения минимальной длины межсоединений. Применяются также материалы с низкой диэлектрической проницаемостью (Е<=4) – в этом случае при получаемой на практике ширине линии удается достичь снижения емкости и времени задержки и в итоге получить требуемый характеристический импеданс. Из двух известных способов обеспечения нужного волнового сопротивления в МПП: применения полосковой и микрополосковой линии. Наиболее широко в конструкциях современных МПП применяется техника полосковых линий (из-за меньших прямых переходных помех). В настоящее время во многих случаях создания ЭВС, особенно микроэлектронных, материалы не отвечают предъявляемым требованиям. Широкое применение в современных конструкциях ЭВС находят МПП на основе керамики. Применение керамических подложек для изготовления печатных плат обусловлено использованием высокотемпературных способов создания проводящего рисунка с минимальной шириной линии (а также хорошая теплопроводность, согласование по КТР с корпусами ИМС и носителями и т.п.). При изготовлении керамических МПП наиболее широко используется толстопленочная

технология. В керамических основаниях, изготавливаемых, в общем, различными методами, в качестве исходных материалов широкое применение нашли окислы алюминия и бериллия, а также нитрид алюминия и карбид кремния. Эти материалы имеют высокое значение коэффициента теплопроводности: ~100÷300 Вт/(м*К), Е=6,5÷8,5. Основным недостатком керамических оснований плат является ограниченность размеров плат (обычно не более 150х150 мм), что обусловлено, в основном, хрупкость керамики, а также сложностью получения необходимого качества поверхности. Формирование проводящего рисунка (проводников) осуществляется при трафаретной печати проводниковых и изоляционных паст. В качестве материалов проводников в керамических платах подложечного вида используются пасты, состоящие из металлических проводников, органического связующего вещества и стеклянной фиты. Для проводниковых паст, которые должны обладать хорошей адгезией, способностью выдерживать многократную термообработку, низким значениям удельного электрического сопротивления, применяются порошки благородных металлов: платины, золота, серебра. Изоляционные пасты изготавливаются на основе кристаллизирующихся стекол, стеклокристаллических цементов, стеклокерамики. В качестве материалов проводников в керамических платах пакетного вида используются проводниковые пасты, изготовленные на основе порошков тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена и др. В качестве основания заготовки и изоляторов применяются ленты из сырой керамики на основе окиси алюминия, окиси бериллия, карбида кремния, нитрида алюминий. Металлические жесткие основания, покрытые диэлектриком, характеризуются (как и керамические) высокотемпературным выжиганием в подложку толстопленочных паст на основе стекол и эмалей особенностями плат на металлическом основании являются повышенной теплопроводность, конструкционная прочность и ограниченная по быстродействию из-за сильной связи проводников с металлическим основанием. Широкое применение находят пластины из стали, меди, титана, покрытые смолой или легкоплавким стеклом. Однако наиболее (совершенным), по комплексу показателей является анодированный алюминий и его сплавы с достаточно толстым слоем окисла. Анодированный алюминий может быть также применен при высокой степени чистоты обработки поверхности основания для тонкопленочной многослойной разводки плат. Перспективным является применение в печатных платах оснований со сложной составной структурой, включая металлические прокладки, а также основания из термопластиков. Это фторопласт-стекловолокно, полиимид –кевлар, медь-инвар-медь и др. Например, основания из фторопласта со стекловолокном используются в быстродействующих схемах. Различные композиционные основания из кевлара и кварца, а также медь-инвар-медь используются в тех случаях, когда необходимо иметь ТКР, близкий к коэффициенту расширения окиси алюминия, например, в случае монтажа на плату различных керамических кристаллоносителей (микрокорпусов). Сложные подложки на основе полиимида могут быть использованы в основном тогда, когда речь идет о мощных схемах или высокотемпературных применениях.