Реферат: Элементы конструирования печатных плат

Введение

Конструирование печатных плат – отдельная тема, не раскрываемая полностью в этой книге. Процесс конструирования нормирован всевозможными стандартами настолько, что писать о нем – повторять эти многочисленные стандарты. Поскольку технолог при общении с разработчиком должен представлять интересы производства, ему нужно иметь свою точку зрения на выбор конструктивно-технологических решений при проектировании печатных плат. Конечно, он должен считаться с тем, что выбор решений по конструкциям и методам изготовления печатных плат продиктован функциями, выполняемыми электронной аппаратурой и используемыми в ней компонентами, и такими рабочими характеристиками разрабатываемой системы, как производительность, энергопотребление, методы теплоотвода, характеристики окружающей среды, в которой система будет работать.

С другой стороны, разработчик должен учитывать производственные требования к технологичности конструкции: выбору доступных и опробованных материалов конструкций, серийнопригодности, контролепригодности, себестоимости и т.д., что определяет время и издержки освоения новых изделий в производстве, их производственную надежность и себестоимость. Технолог должен быть вооружен такими аргументами и терминами, которые позволят ему разговаривать на одном языке с конструкторами и с пониманием воспринимать его контраргументы и обоснования выбранных решений.

Этот раздел о выборе конструктивно-технологических решений рассчитан на технологов для общения с конструктором.

1. Корпуса микросхем

Наиболее важными факторами, влияющими на разработку конструкций печатных плат и их топологий, являются конфигурации выводов активных компонентов и шаг между ними, особенно для тех микросхем и их корпусов, конструкция которых определяется необходимой плотностью компоновки и, соответственно, плотностью монтажа. Эти факторы определяют облик конструкции печатной платы и печатного узла.

Развитие микроэлектронных компонентов постоянно идет в направлении увеличения интеграции, производительности и функциональности. Данный процесс характеризуется увеличением плотности активных элементов на кристалле примерно на 75% в год, а это, в свою очередь, вызывает необходимость в увеличении количества их выводов на корпусе на 40% в год. Вышеизложенные факты обуславливают постоянно растущий спрос на новые методы корпусиро-вания, позволяющие увеличить плотность межсоединений на печатной плате.

В результате общих тенденций, площадь монтажных подложек уменьшается примерно на 7%, а физические размеры электронной аппаратуры на 10–20% в год. Эта тенденция поддерживается непрерывным увеличением плотности межсоединений за счет уменьшения элементов печатного монтажа, пространственного распределения межслойных переходов за счет использования сквозных, глухих, слепых отверстий. Все это серьезно влияет на облик производства печатных плат, – увеличивается стоимость основных фондов, объем прямых издержек, цикл производства. В конечном итоге, все это приводит к увеличению себестоимости плат.

1.1 Конструкции корпусов микросхем

С самого начала кристаллы микросхем помешали внутрь керамических или пластмассовых корпусов. Примерно до 1980 г. все корпуса микросхем имели выводы, предназначенные для монтажа в металлизированные отверстия печатной платы и последующей пайки. Позднее, с увеличением интеграции, их выводы стали делать в форме, пригодной для технологии поверхностного монтажа, ставшей преобладающей технологией монтажа электронных компонентов.

На промежуточном этапе развития технологий монтажа, получили распространение корпуса микросхем, пригодные как для монтажа в отверстие, так и для поверхностного монтажа.

Основными типами корпусов микросхем, в зависимости от расположения их выводов, являются:

• корпуса с периферийным расположением выводов, когда выводы расположены по краям кристалла или корпуса микросхемы;

• корпуса с матричным расположением выводов.

Большинство типов микросхем имеют периферийное расположение выводов. Практически, шаг периферийных выводов ограничен 0,3 мм, что позволяет микросхемам с корпусами больших размеров иметь до 500 выводов. Но нужно принять во внимание, что при шаге выводов меньше 0,5 мм выход годных изделий резко снижается.

Компоненты с матричным расположением выводов имеют большое разнообразие:

• CSP,

• PBGA,

• CBGA,

• PPGA,

• CCGA.

Предполагается, что микросхемы с количеством выводов от 150 до 200 будут выполняться в корпусах с периферийным расположением выводов. Для микросхем с количеством выводов более ISO-ZOO предпочтительнее матричная система выводов, так как она делает возможным размещение большого количества выводов на ограниченной площади.

Конструкции выводов в матричной системе:

• столбиковые выводы из припоя, армированного «путанкой» из тонкого провода, для корпусов микросхем и многокристальных модулей МСМ, часто называемых также как матрица контактных площадок, матрица выводов

• матрица шариковых выводов с шагом выводов 1,50 мм, 1,27 мм, 1 мм, 0,8 мм и менее.

Матричная система выводов обеспечивает ряд очевидных преимуществ. Наиболее важными являются:

• минимальная площадь монтажного поля подложки;

• лучшие условия обеспечения функциональной производительности электронных модулей за счет меньших паразитных эффектов на быстродействующих операциях;

• упрощение технологии поверхностного монтажа на печатную плату;

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--