Этапы проектирования печатных плат

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2011 в 20:39, курсовая работа

Описание

Печа́тная пла́та (на англ. PCB - printed circuit board) — пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печатная плата (ПП) предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов.

Содержание

Введение………………………………………………………………..3
1. Методы создания электрических межслойных соединений……..…6
2. Стадии проектирования………………………………………………14
3. Технология проектирования…………………………………………16
4. Химическая и электрохимическая меттализация…………………...20
5 Возможные виды брака на линии химического меднения………….29
6. Контроль качества химического меднения………………………….32

7. Заключение……………………………………………………………
Список литературы

Работа состоит из  1 файл

курсовая васькина.doc

— 840.50 Кб (Скачать документ)

     б методом попарного прессования 1- получение заготовок; 2-получение рисунка на внутренних слоях 3-выполнение межслойных переходов; 4-прессование пакета. 

     Качество  МПП, изготовленных методом металлизации сквозных отверстий, в значительной мере зависит от надежности межслойных соединений — торцов контактных площадок с металлизированными отверстиями. Надежное соединение образуется при удалении со стенок отверстий пленки эпоксидной смолы, наволакиваемой при сверлении. Наиболее распространенный способ очистки отверстий перед металлизацией — химическое подтравливание диэлектрика стенок отверстий. Для этого используются растворы кислот или их смеси, однако смеси кислот склонны проявлять продукты травления в порах диэлектрика. За рубежом наибольшее распространение получил способ травления диэлектрика не в смеси кислот, сначала в серной, а затем в плавиковой. При повышении температуры раствора с 30 до 60 °С глубина подтравливания диэлектрика увеличивается от 2—5 до 40—50 мкм, а при увеличении времени воздействия травящего раствора с 1 до 5 мин глубина подтравливания растет от 25—50 до 100—120 мкм.

     В связи с тем, что для подтравливания используются агрессивные растворы (смесь горячих концентрированных  кислот), требующие постоянного контроля и последующей нейтрализации  обработанных заготовок, был предложен способ сухого плазменного травления. Он обеспечивает хорошую адгезию меди в отверстиях, короткий цикл обработки и отсутствие побочных эффектов. В качестве реагента используется низкотемпературная плазма из смеси газов, например кислорода и фреона при температуре 50—350 °С и давлении 0,13—260 ГПа. Плазма содержит свободные радикалы (до 90) и ионы (1 %). Рекомендуется перед травлением предварительный подогрев плат до 50—70 °С. Плазма превращает эпоксидную смолу в летучее вещество, легко удаляемое из отверстий. Никаких промывок и сушки при плазменном методе не требуется. Этот процесс сухой и полностью автоматизирован. При обработке каждая МПП помещается в пространство между двумя параллельно расположенными алюминиевыми пластинами—электродами. Электроды имеют отверстия, совпадающие с отверстиями в МПП.

     Метод металлизации сквозных отверстий является основным и наиболее перспективным  в производстве МПП, так как не имеет ограничения количества слоев, легко поддается автоматизации  и обеспечивает наибольшую плотность печатного монтажа. Он позволяет изготавливать МПП, пригодные для размещения на них элементов с планарными и штыревыми выводами. Более 80 % всех МПП, производимых в мире, изготавливается этим методом.

     Метод попарного прессования характеризуется тем, что внутренние слои МПП изготавливаются на одной стороне заготовки из двустороннего фольгированного диэлектрика, межслойные соединения — путем химико-гальванической металлизации отверстий в заготовках, полученные слои прессуются, а рисунок на наружных сторонах платы выполняется комбинированным позитивным методом.

     В конструкции МПП нет прямой электрической  связи между внутренними слоями многослойной структуры, она осуществляется через внешние слои. Сложность  переходов не дает возможности получить высокую плотность печатного монтажа. Число слоев МПП — не более четырех. Технологический процесс включает следующие операции :

  • получение заготовок;
  • нанесение защитного рисунка схемы внутренних слоев;
  • травление меди с пробельных мест и удаление защитного рисунка;
  • выполнение межслойных электрических соединений между внутренними и наружными слоями химико-гальванической металлизацией;
  • прессование пакета МПП (металлизированные отверстия переходов заполняются смолой во избежание их разрушения при травлении);
  • сверление отверстий и нанесение защитного рисунка схемы наружных слоев;
  • химическое меднение сквозных отверстий;
  • гальваническое меднение и нанесение металлического резиста;
  • травление меди на наружных слоях;
  • осветление металлического резиста;
  • механическая обработка;
  • контроль, маркировка.

     Попарным  прессованием изготавливаются МПП, на которых размещаются навесные элементы с планарными и штыревыми  выводами. Недостатки метода — низкая производительность, невозможность  получения большого числа слоев  и высокой плотности печатного монтажа.

     Метод послойного наращивания характеризуется тем, что при его осуществлении межслойные соединения выполняют сплошными медными переходами (столбиками меди), расположенными в местах контактных площадок. Технологический процесс включает следующие операции:

  • получение заготовок стеклоткани и фольги;
  • перфорирование диэлектрика;
  • наклеивание перфорированной заготовки диэлектрика на фольгу;
  • гальваническая металлизация отверстия и химико-гальваническая металлизация второй наружной поверхности заготовки;
  • нанесение защитного рисунка схемы и травление меди;
  • гальваническое наращивание меди в отверстиях и химико-гальваническая металлизация наружной поверхности диэлектрика;
  • травление меди с пробельных мест;
  • получение многослойной структуры путем многократного повторения операций химико-гальванической металлизации и травления;
  • напрессовывание диэлектрика;
  • получение защитного рисунка печатного монтажа наружного слоя;
  • травление меди с пробельных мест и облуживание припоем;
  • механическая обработка;
  • контроль и маркировка.

     Послойным наращиванием получают МПП, на которых  размещают только навесные элементы с планарными выводами. Недостатком  данного метода является нетехнологичность  конструкции, так как нельзя использовать фольгированные диэлектрики и необходимо вести последовательный цикл изготовления многослойной структуры. Стоимость изготовления МПП высокая. Достоинства метода — возможность получения большого числа слоев (5 и более) и самые надежные межслойные контактные соединения. Результаты качественного сравнения МПП, изготовленных различными методами, приведены в табл. 1.

     К базовым технологическим процессам  получения МПП относятся прессование  пакета, механическая обработка и  контроль. Прессование пакета МПП  является одним из самых важных процессов  изготовления МПП, так как от качества его выполнения зависят электрические и механические характеристики готовой МПП. Технологический процесс прессования состоит из следующих операций: подготовка поверхности слоев перед прессованием; совмещение отдельных слоев МПП по базовым отверстиям и сборка пакета; прессование пакета. 
 
 
 
 

Показатель Метод изготовления
механическими деталями попарным прессованием открытых контактных площадок выступающих выводов послойного  наращивания металлизацией сквозных отверстий
Количество  слоев 6 4 12 5 15 20
Плотность печатного монтажа Н С Н С С В
Надежность  межслойных соединений Н С В В В С
Стойкость к внешним воздействиям С С С В В С
Ремонтопригодность Н Н В С С Н
Технологическая себестоимость В С С В В С
             
 

     Таблица 1 - Сравнительная характеристика методов изготовления МПП 
 
 

Стадии  проектирования. 

Выделяют стадии:

  • научно-исследовательских работ (НИР),
    • Предпатентный поиск;
    • разработка и согласование с заказчиком ТЗ;
    • Теоретические и экспериментальные исследования;
    • Обобщение результатов и оценка выполненной НИР;
    • Приемка НИР;
    • Обсуждение и согласование задания на ОКР.
  • опытно-конструкторских работ (ОКР),
    • ТЗ;
    • Техническое предложение;
    • Эскизный проект;
    • Технический проект;
    • Разработка рабочей презентации.
  • эскизного проекта,
  • технического проекта,
  • рабочего проекта,
  • испытаний опытного образца.

    Проектирование, как отдельных объектов, так и систем начинается с выработки технического задания (ТЗ) на проектирование. В ТЗ содержатся основные сведения об объекте проектирования, условиях его эксплуатации, а также требования, предъявляемые заказчиком к проектируемому изделию. Важнейшее требование к ТЗ - это его полнота. Выполнение этого требования определяет сроки и качество проектирования. Следующий этап - предварительное проектирование - связан с поиском принципиальных возможностей построения системы, исследованием новых принципов, структур, обоснованием наиболее общих решений. Результатом этого этапа является техническое предложение.

На  этапе эскизного  проектирования производится детальная проработка возможности построения системы, его результатом является эскизный проект.

На  этапе технического проектирования выполняется укрупненное представление всех конструкторских и технологических решений; результатом этого этапа является технический проект.

На  этапе рабочего проектирования производится детальная проработка всех блоков, узлов и деталей проектируемой системы, а также технологических процессов производства деталей и их сборки в узлы и блоки.

Заключительный  этап - изготовление опытного образца, по результатам испытаний которого вносят необходимые изменения в проектную документацию.

При неавтоматизированном проектировании наиболее трудоемкими  являются этапы технического и рабочего проектирования. Внедрение автоматизации  на этих этапах приводит к наиболее эффективным результатам

Технология  проектирования.

 

Проектирование - это комплекс работ с целью получения описаний нового или модернизируемого технического объекта, достаточных для реализации или изготовления объекта в заданных условиях. В процессе проектирования возникает необходимость создания описания, необходимого для построения еще не существующего объекта. Получаемые при проектировании описания бывают окончательными или промежуточными. Окончательные описания представляют собой комплект конструкторско-технологической документации в виде чертежей, спецификаций, программ для ЭВМ и автоматизированных комплексов и т.д.

Сквозное  проектирование

Смысл сквозной технологии состоит в эффективное  передаче данных и результатов конкретного  текущего этапа проектирования сразу  на все последующие этапы.

Данные  технологии базируются на модульном построении САПР, но использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проекта и характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования.

Сквозные  САПР, как правило, являются интегрированными, т.е. имеют альтернативные алгоритмы реализации отдельных проектных процедур.

Параллельное  проектирование

Технология  параллельного проектирования является развитием технологии сквозного  проектирования.

          При параллельном проектировании информация относительно каких-либо промежуточных или окончательных характеристик изготавливаемого изделия формируются и предоставляются всем участникам работы, начиная с самых ранних этапов проектирования. В этом случае информация носит прогностический характер. Ее получение базируется на математических моделях и методах прогностической оценки различных вариантов проектных стратегий, т.е. выбора основополагающих характеристик разрабатываемого изделия, определение критериев качества разработки и выбор алгоритмических и инструментальных средств разработки. Оценка может производиться на основе аналитических моделей, на основе статистических методов и на основе методов экспертных систем.

         Технология параллельного проектирования реализуется на основе интегрированных инструментальных средств прогностической оценки и анализа альтернативных проектных решений с последующим выбором базового проектного решения.

Информация о работе Этапы проектирования печатных плат