Надежность печатных плат при различных способах их изготовления




Скачать 44.21 Kb.
НазваниеНадежность печатных плат при различных способах их изготовления
Дата публикации21.04.2013
Размер44.21 Kb.
ТипЛекция
odtdocs.ru > Химия > Лекция

Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ


Лекция 9.

Надежность печатных плат при различных способах их изготовления

Печатные платы, изготавливаемые методом металлизации сквозных отверстий, несмотря на их широкое применение, обладают рядом недостатков.

1. С конструктивной точки зрения самое слабое звено таких плат — места соединения металлизированных столбиков в переходных отверстиях и проводящих слоев (контактных площадок). Соединение металлизированного столбика и проводящего слоя идет по торцу контактной площадки. Длина такого соединения определяется толщиной медной фольги и обычно составляет 35 мкм. Гальванической металлизации стенок переходных отверстий предшествует стадия химической металлизации. Химическая медь в отличие от гальванической более рыхлая. Поэтому соединение металлизированного столбика с торцевой поверхностью контактной площадки происходит через промежуточный более слабый по прочностным свойствам подслой химической меди. Коэффициент термического расширения стеклотекстолита гораздо больше, чем у меди. При термических ударах (нагревании платы), которые по самым разным причинам испытывает печатная плата, это соединение испытывает очень большие механические нагрузки и может порваться. Как следствие — рвется электрическая цепь.

В многослойных печатных платах повышение надежности внутренних переходов достигается ведением процедуры подтрава (частичного удаления) диэлектрика в переходных отверстиях перед проведением металлизации (вокруг кольца металлизации получается углубление). В этом случае соединение металлизированных столбиков с контактными площадками осуществляется не только по торцу, но и частично по внешним кольцевым зонам этих площадок.

Более высокой надежностью обладают печатным платы, изготовленные методом послойного наращивания. В отличие от метода металлизации сквозных отверстий в данном случае отверстия заполняются медью целиком и площадь соединения с проводником гораздо больше, но все равно переход гальваническая медь — химическая медь — гальваническая медь остается. Для устранения этого перехода сейчас используют методы прямой металлизации отверстий, которые исключают химическую металлизацию.

2. Металлизированные отверстия могут стать слабым местом и по другой причине. толщина покрытия стенок переходных отверстий в идеале должна быть равномерной по всей их высоте, иначе снижается надежность платы. Физико-химические особенности процесса нанесения гальванических покрытия препятствуют этому. Толщина покрытия внутри отверстия, как правило, меньше, чем на поверхности. В современных печатных платах диаметр переходных отверстий <= 100 мкм, а соотношение высоты отверстия к диаметру 20:1.

Традиционно эта задача решалась благодаря использованию электролитов с выравнивающими добавками, которые абсорбируются (осаждаются) в тех областях, где выше плотность тока. Интенсивность осаждения пропорциональна плотности тока, и эти добавки создают барьерный слой, противодействуя избыточному осаждению гальванического покрытия на острых кромках и прилегающих к ним областях.

3. Трудность обеспечения изоляции в сверхплотных печатных платах. Уровень изоляции однозначно связан с расстоянием между токопроводящими элементами. Чем это расстояние меньше, тем диэлектрические свойства подложки должны быть выше. При попадании влаги на плату (влага всегда присутствует во внешней среде) печатная плата становится датчиком влажности (перестает работать).

Сейчас уровень разрешения в печатных платах составляет 100 мкм. Большинство подложек сделаны из стеклотекстолита. Уменьшение зазоров между проводниками привело к тому, что они стали соизмеримы с толщиной стеклянных нитей или толщиной узлов переплетения этих нитей в стеклоткани, и проводники могут замыкаться этими узелками. И как следствие — образование капиляров в стеклотекстолите, замыкающих проводники, так как в этих капилярах конденсируется влага даже при нормальной влажности.

Надо иметь в виду, что сейчас уже компания Самсунг начала изготавливать платы с шириной проводников и расстоянием между ними 8-10 мкм.

Решение этих задач заключается в подходе, который заключается в том, что макро и микро дефекты в диэлектрической подложке платы заполняются жидкостью, которая при последующей термообработке способна превращаться в диэлектрик с очень хорошими электроизоляционными свойствами.

4. Задача связана с получением сверх-узких проводников. Сегодня в большинстве своем используются субтрактивные методы. Т. е. рисунок электрической схемы формируется путем удаления ненужных фрагментов фольги путем травления. Принципиальный недостаток всех методов травления состоит в том, что травление идет не только в желаемом направлении (по направлению к поверхности диэлектрика), но и в не желаемом поперечном направлении. Боковой подтрав проводников соизмерим с толщиной медной фольги (около 70%), поэтому у проводника получается неровный профиль. Если ширина проводников соизмерима с их высотой или даже меньше, то подтрав может привести к разрыву проводника.

Решение этой задачи связано с увеличением скорости травления и с использованием струйного облива (струя травителя совпадает с желаемым направлением, т. е. перпендикулярно поверхности меди). Это уже не эффективно при < 100 мкм. Тогда применяют тонкомерную фольгу. В момент травления толщина фольги маленькая, следовательно подтрав маленький, а необходимая толщина проводника получается в результате последующего гальванического наращивания меди. При таком способе можно изготавливать платы 4 и 5 классов точности: 4 — ширина проводника и зазор между ними 0,15 мм; 5 — 0,10 мм.

Сейчас наблюдается процесс интегрирования (сращивания) печатных плат и элементной базы. Некоторые элементы электрических схем (индуктивности, емкости, сопротивления) изготавливаются методами печати непосредственно в процессе изготовления печатных плат. Эффективность этого решения состоит в том, что планарные радиоэлементы получаются одновременно с формированием рисунка схемы, не требуя дополнительных затрат. Применение в многослойных структурах сквозных переходов и микропереходов позволяет разместить эти элементы внутри печатной платы. Дальнейшим развитием этого процесса стало встраивание в печатные платы кристаллов микросхем и даже в гибкие печатные платы, что позволяет получить законченное изделие в виде печатной платы (без навесных элементов).

5. Печатная плата — это совокупность множества материалов, обладающих различными физическими свойствами, которые необходимо согласовать. Более того, улучшение какой-то одной характеристики, как правило, ведет к ухудшению другой. Решение этой задачи связано с использованием новых материалов, в том числе полимеров, которые обладают необходимыми свойствами, в частности необходимым коэффициентом расширения.

Сюда же добавляется задача согласования свойств материалов печатной платы с элементами, находящимися на или внутри неё.

Наиболее перспективными с точки зрения надежности являются платы с комбинацией методов металлизации сквозных отверстий и послойного наращивания — структура 2+4+2. т. е. основу платы составляет 4-слойная плата со сквозными переходами, на которую с обеих сторон наращивается по 2 слоя с микропереходами.

В. Уразаев «Печатные платы — линия развития».

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Анализ технологичности изготовления печатных плат
...

Отчет по практическим занятиям по теме: Проектирование технологических...
Пп предназначена для работы на частоте до 500 мгц и должна обладать высокой надежностью и механической стойкостью

Задание
В настоящее время при производстве печатных плат применяют следующие технологии: аддитивную, субтрактивную и полуаддитивнную./1

Отбраковочные технологические испытания как средство повышения надежности...
Спользования. Подсчитано, что при доле дефектности партии ис в пределах 0,01 т. е. 100 схем на 1 000 000, процент отказов печатных...

Печатных плат

Печатных плат

Печатных плат

Ктоп общие вопросы конструирования
Основные элементы печатных плат механическое крепление и электрическое соединение электронных компонентов

В водный курс для пользователя Kicad
Краткое руководство для успешной разработки печатных плат электронных устройств в системе автоматизированного проектирования

М енеджер проектов kicad
Система Kicad это пакет прикладных программ для автоматизированной разработки электрических схем и проектирования печатных плат,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
odtdocs.ru
Главная страница