Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РЭС
Евстафьев В. В., Енгибарян И. А., Сахаров И. А.,
3.2.1. Назначение и классификация печатных плат
Печатные платы предназначены для размещения и закрепления ЭРК и соединения их выводов в электрическую цепь. В общем случае конструкция ПП представляет собой диэлектрическое основание с размещенными на его поверхностях плоскими проводниками печатного монтажа электрической цепи изделия. В зависимости от числа слоев проводников различают односторонние печатные платы (ОПП), двусторонние (ДПП) и многослойные (МПП). Конструкция ПП должна обеспечивать неискаженную передачу электрических сигналов по печатным проводникам и межслойным переходам, подавление перекрестных наводок между проводниками и отвод тепла, выделяемого компонентами, на несущую конструкцию.
Вариант конструкция ОПП показан на рис. 3.1, а. На диэлектрическом основании 7 установлены компоненты 2, выводы которых через металлизированные отверстия 3 в основании подходят к проводнику 4, сформированному из приклеенной медной фольги. В ОПП места соединения выводов компонентов с проводниками находятся на одной плоскости.
Вариант конструкция ДПП показан на рис. 3.1, б. На диэлектрическом основании 7 установлены компоненты 2, выводы которых через металлизированные отверстия 3 в основании подходят к проводнику 4 нижнего слоя фольги. В верхнем слое фольги находится проводник 5. В ДПП места соединения выводов компонентов с проводниками находятся на двух плоскостях.
Вариант конструкция МПП показан на рис. 3.1, в. На основании 7, состоящем из слоев диэлектрика, установлены компоненты 2, выводы которых через металлизированные отверстия 3 в основании подходят к проводнику 4 нижнего слоя фольги. В верхнем и среднем слоях фольги находятся проводники 5 и 6 соответственно.
В МПП места соединения выводов компонентов с проводниками могут находиться на трех и более плоскостях.
Рис. 3.1. Конструкции печатных плат:
а – односторонняя; б – двусторонняя; в – многослойная;
1 – диэлектрическое основание; 2 – компоненты;
3 – металлизированные отверстия;
4, 5, 6 – соответственно проводники нижнего, верхнего и среднего слоев фольги
Технология изготовления ПП развивалась под влиянием конструкций компонентов разных поколений РЭС. В табл. 3.1 приведены характеристики корпусов компонентов и конструкций ПП в зависимости от условного уровня конструкции компонента: минимальной ширины линии на кристалле bmin и плотности компоновки D.
В настоящее время выпускаются и используются компоненты всех указанных в табл. 3.1 видов. Активно развивается производство компонентов с корпусами ВGА (Ball Grid Array), в которых выводы (до 560) сделаны в виде матрицы шариков с шагом 1,5; 1,27 и 1 мм. В ближайшие годы начнется серийный выпуск компонентов в корпусах MicroВGА с шагом 0,3... 0,5 мм. Для монтажа таких ИМС необходимы МПП с предельно плотным рисунком проводников печатного монтажа и шириной проводников до 50 мкм.
Таблица 3.1
Характеристики корпусов компонентов и конструкции ПП
|
bmin, мкм |
Характеристика корпусов компонентов |
Характеристика конструкции ПП |
D, |
|
1 |
Выводы для монтажа в отверстия |
Со сквозными металлизированными отверстиями |
20…50 |
|
0,8 |
Периферийные планарные выводы |
С межслойными переходами во внутренних слоях. Монтаж – в отверстия и на поверхность |
20…100 |
|
0,3…0,5 |
Поверхностно-монтируемые компоненты. Луженые контактные полоски на периферии корпуса или короткие выводы для поверхностного монтажа |
Для поверхностно монтируемых компонентов |
300... 500 |
|
0,18…0,3 |
Компоненты с матрицей шариковых выводов (BGA) с шагом до 1 мм |
ПП с проводниками шириной до 0,1 мм |
500……1000 |
|
0,13 |
Микрокорпус с матрицей шариковых выводов (MBGA) с шагом до 0,5 мм |
ПП с проводниками шириной до 50 мкм |
До 104 |
Современные конструкции корпусов сверхбольших ИМС требуют создания ПП с плотностью рисунка в местах установки ИМС, приближающейся к разрешающей способности их монтажных контактных площадок на кристалле. Сложность создания таких плат иллюстрирует рис. 3.2, на котором показан фрагмент топологии посадочного места для корпуса ВСА. Для подвода к контактным площадкам двух правых рядов выводов используют проводники 1, расположенные на поверхности МПП. К контактным площадкам следующих рядов подводят проводники 2 из внутренних слоев МПП, которые заканчиваются контактными площадками 3, соединенными по поверхности МПП проводниками с соответствующей контактной площадкой посадочного места. Увеличение числа шариковых выводов в матрице, уменьшение размеров контактных площадок и расстояния между ними, уменьшение диаметра межслойного перехода (до 0,3 мм), уменьшение ширины проводников (менее 0,1 мм) – таковы тенденции развития МПП, требующие
высокой культуры производства и применения современного оборудования. Применение печатного монтажа обеспечивает воспроизводимость параметров ПП, повышает надежность соединений, необходимую в сложных условиях эксплуатации изделия.
Рис. 3.2. Фрагмент топологии посадочного места для корпуса ВGА:
1,2 – проводники; 3 – контактная площадка