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)

Прогностическая оценка может производиться как  относительно всего проекта (тогда  мы говорим об этапе аван проектирования), так и относительно отдельных этапов проектирования.

Принципиальным  отличием параллельного проектирования от сквозного проектирования является то, что информация не просто поступает  на все последующие этапы проектирования, а, поскольку все этапы начинают выполняться одновременно, информация поступает как на все предыдущие, так и на все последующие этапы проектирования.

Выигрыш параллельного проектирования в  качестве всего проекта, т.к. на конкретном этапе проектирования учитываются  критерии с других этапов.

Информация  появляется у все участников разработки из технического задания и на основе этапов аван проектирования.

Впервые среду параллельного проектирования предложила фирма Mentor Graphics на основе принципа объединения всех инструментальных средств проектирования и данных в одном непрерывном и гибком процессе создания изделия.

В состав этой инфраструктуры входит:

  • Среда управления проектированием
  • Система управления данными проекта
  • Система поддержки принятия решений

Нисходящее  проектирование:

            Технология нисходящего проектирования предполагает, что инженер начинает работать над проектом на высоком уровне абстракции с последующей детализацией.

Основной  задачей руководителя или инженера является определение оптимального концептуального решения (как правило, ищется более рациональное) выбора алгоритмов проектирования, а так же эффективных инструментальных средств проектирования. Другими словами - определение правильной стратегии проектирования на основе достаточно общей и неопределенной информации.

Данная  задача решается на основе придиктивных инструментальных средств, т.е. программ, обеспечивающих связь этапов функционально-логического, технического (конструкторского) этапа  проектирования и этапа технологической  подготовки производства.

При этом, придиктивный инструментарий используется как на уровне отдельных проектных  процедур, так и на уровне проекта  в целом.

Нисходящее  проектирование позволяет получать изделие с более высокими эксплуатационными  характеристиками и создавать надежное устройство.

Все современные  производители САПР базируются на технологии нисходящего проектирования. 
 
 

Классификация типовых проектных  процедур. Процедуры. 

       Процедура — это нахождение части общего решения. Например, формирование технологического маршрута обработки на основе элементарных технологических маршрутов. Операции и процедуры представляет собой формализованные совокупности действий. Формализация заключается в том, что используются либо арифметические, либо логические операции, либо их сочетание. Арифметические операции — сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, получение целевого результата деления, логические операции — отрицание (НЕ), логическое умножение (И), логическое сложение (неисключающее ИЛИ, записываемое как И/ИЛИ), эквивалентность (ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА..., КОГДА), следование (ЕСЛИ..., ТОГДА)

Проектная процедура - часть проектирования, заканчивающаяся  получением проектного решения

         Проектные процедуры делятся на процедуры синтеза и анализа. Процедура синтеза заключается в создании описаний проектируемого объекта. В описаниях отображаются структура и параметры объекта (т.е. осуществляется структурный и параметрический синтез). Процедура анализа - исследование объекта. Собственно задача анализа формулируется как задача установления соответствия двух различных описаний одного и того же объекта. Одно из описаний считается первичным, и его корректность предполагается установленной. Другое описание относится к более подробному уровню иерархии, и его правильность нужно установить сопоставлением с первичным описанием. Такое сопоставление называют верификацией. Существует два метода верификации проектных процедур: аналитический и численный

Техническое обеспечение САПР. Требования к техническому обеспечению.

   ТО - Совокупность связанных и взаимодействующих  технических средств, средств вычислительной техники

   Требования  к ТО:

  • удобство использования инженерами-проектировщиками, возможность оперативного взаимодействия инженеров с ЭВМ;
  • достаточная производительность и объем оперативной памяти ЭВМ для решения задач всех этапов проектирования за приемлемое время;
  • возможность одновременной работы с техническими средствами необходимого числа пользователей для эффективной деятельности всего коллектива разработчиков;
  • открытость комплекса технических средств для расширения и модернизации системы по мере совершенствования и развития техники;
  • высокая надежность, приемлемая стоимость и т.д.

     Химическая  и электрохимическая металлизация

 

     Химическая  металлизация ПП используется в качестве слоя или подслоя для нанесения  основного слоя токопроводящего  рисунка гальваническим способом при  субтрактивном и полуаддитивном методе или основного слоя при  изготовлении плат аддитивным методом.

     Для придания диэлектрику способности  к металлизации проводят такие подготовительные операции, как сенсибилизация и активация поверхности.

     Сенсибилизация  (от лат. sensibilis — чуствительный) поверхности имеет целью формирование на поверхности диэлектрика пленки ионов.

     Активация поверхности диэлектрика проводится в растворах солей благородных металлов, преимущественно палладия, и способствует последующему осаждению меди.

     Химическое  осаждение меди — окислительно-восстановительный процесс, который происходит вследствие восстановления ионов двухвалентной меди на активированных поверхностях из ее комплексных солей.

     Растворы  для тонкослойного  и толстослойного меднения:

 

     С учетом назначения слоев осаждаемой меди растворы химического меднения можно разделить на составы для тонкослойного и толстослойного меднения. Тонкие (до 0,5-1,0 мкм) медные слои выполняют функцию подслоя в разнообразных процессах металлизации диэлектриков, а толстые слои (до 20-40 мкм) - функцию рисунков печатных плат или гибких кабелей в аддитивной технологии. Соответствующие растворы имеют различие в составе, режимах работы и скоростях осаждения, что существенно сказывается на свойствах получаемых из них слоев.

     Тонкие  и толстые медные пленки должны быть проводящими и хорошо связанными с подложкой. Кроме того, толстые пленки должны быть устойчивы к термическим воздействиям в процессе пайки и перепайки.

     Составы растворов обоих типов сходны по основным компонентам, но принципиально  отличаются по добавкам, регулирующим скорость осаждения и стабильность. Растворы толстослойного меднения намного стабильнее растворов тонкослойного меднения, скорость осаждения из которых не превышает десятых долей микрона в час при комнатной температуре.

     Наиболее  распространенными растворами тонкослойного меднения являются тартратные и трилонатные растворы, а также растворы, содержащие два лиганда. Составы стабилизированных растворов тонкослойного химического меднения приведены в таблице 2. Растворы с тиосульфатом натрия, диэтилдитиокарбоматом натрия, фенилтиогидантоиновой кислотой и цистеином рекомендуются для получения токопроводящего медного подслоя на поверхности диэлектриков любой природы, а также металлизации отверстий печатных плат, получаемых субрактивным методом. Растворы химического меднения с тиосемикарбазидом применяются для получения затравочных тонких медных рисунков при фотоаддитивной металлизации диэлектриков.

Таблица 2. Составы стабилизированных растворов тонкослойного химического меднения.

     Толстые (свыше 15 мкм) слои меди, используемые в качестве проводников, формирующих рисунок печатной платы или гибкого кабеля, должны быть пластичны (относительное удлинение до разрыва не менее 6%), прочны (прочность на разрыв 200-350 Н/мм2), электропроводны (удельное сопротивление (2-5)х10-8 Ом∙м); должны легко паяться, выдерживать без растрескивания, отслаивания, вздутия не менее трех циклов перепаек. Пластичные медные пленки осаждаются только в случае, если скорость процесса ниже определенной критической скорости. Критическая скорость зависит от температуры: чем выше температура раствора, тем выше скорость. Например, для получения пленки с хорошей пластичностью из раствора состава № 10 (табл. 3) скорость осаждения при 50 °С должна быть ниже 1 мкм/ч, а при 70 °С она может возрастать до 5 мкм/ч. Положительное влияние более высоких температур на пластичность можно, по-видимому, объяснить большей подвижностью атомов мели в процессе осаждения пленок, которая приводит к формированию кристаллов упорядоченной структуры. Величина критической скорости зависит и от конкретного состава раствора: концентрации компонентов, природы лиганда, а также стабилизирующих добавок. 

     Таблица 3: состав и добавки. 

     В качестве лиганда в растворах  толстослойного химического меднения, как и в растворах тонкослойного  меднения, чаще всего используется трилон Б. Скорость процесса толстослойного и тонкослойного химического меднения из растворов с трилоном Б экстремально зависит от температуры и рН раствора. Особое значение при составлении рецептур растворов толстослойного меднения имеет выбор стабилизирующих добавок, которые, с одной стороны, должны обеспечивать высокую стабильность в сочетании с приемлемой для практических целей скоростью процесса, а с другой - не оказывать отрицательного влияния на качество осаждающейся пленки. Кроме стабилизирующих добавок в растворы вводят дополнительные блескообразоватсли и вещества пластификаторы, улучшающие пластичность за счет снижения количества водорода, включаемого в пленки.

     Обилие  рецептур растворов толстослойного химического меднения и некоторая противоречивость приводимых в литературе данных об их составах, параметрах осаждения и свойствах пленок свидетельствуют о том, что проблема поиска оптимального состава раствора до сих пор полностью не решена.

     Покрытия  хорошего качества с довольно высокой для комнатной температуры скоростью осаждаются из растворов, содержащих комплексную добавку, разработанную Институтом химии и химической технологии (г. Вильнюс). В состав добавки входят: диэтилдитиокарбомат (ДДКNа) - 5 г/л, железосинеродистый калий (K4Fe(CN)6) - 70 г/л, гидроксид аммония (NH4OH) - 102 мл/л. В растворы химического меднения эта комплексная добавка вводится в количестве 0,5 мл/л.

     Структура медного покрытия зависит от природы  стабилизирующей добавки: в присутствии  NaCN осаждаемая пленка меди состоит из частиц размером 2-5 мкм с четкой огранкой, а в присутствии V2O5 - из нечетко ограненных частиц размером до 1 мкм. При использовании раствора, содержащего 2-МБТ, пленки сформированы из крупных столбчатых частиц, состоящих, в свою очередь, из кристаллитов размером менее 1 мкм. Укрупнению зерен меди в толстых медных пленках способствуют увеличение их толщины, повышение температуры раствора и концентрации в нем соли меди, а также менее гладкая поверхность подложки. Пластичность медных пленок существенно увеличивается при прогреве и возрастает с увеличением его длительности и температуры. Вероятно, это объясняется, с одной стороны, протеканием при прогреве процессов, приводящих к укрупнению кристаллов, то есть к удлинению осей скольжения, а с другой - тем, что улетучиваются примеси (углерод, сера, водород и кислород).

     Адгезия химически осажденных медных пленок определяется в основном природой и  способом подготовки поверхности подложки (степень шероховатости, наличие  функциональных групп), способом активирования и в меньшей степени - составом раствора и условиями осаждения. Максимуму адгезии (1300-1900 Н/м) соответствует структурированная поверхность с относительно равномерно и достаточно густо (40 микроуглублений на 100 мкм2) расположенными кавернами травления размером 1-2 мкм.

     По  электропроводности пленки меди, полученные из растворов толстослойного химического  меднения в оптимальных режимах  их работы, почти не отличаются от пленок гальванически осажденной меди. Сопротивление  медных пленок зависит от их толщины, строения и состава. Удельное сопротивление тонких медных пленок, особенно полученных в присутствии серосодержащих добавок, велико. Это связано с наличием серы в пленке, обусловливающей ее столбчатое строение. С ростом толщины пленок сопротивление снижается.

     Правила эксплуатации ванн химического  меднения.

 

Информация о работе Этапы проектирования печатных плат