Исследование влияния технологических факторов на параметры многослойных печатных плат, страница 2

Рис. 3. Плата, выполненная методом послойного наращивания.

Метод попарного прессования (рис. 4). Здесь на двух заготовках двустороннего фольгированного диэлектрика выполняется рисунок схемы внутренних слоев МПП. Для каждой заготовки в местах межслой­ных соединений сверлят и металлизируют отверстия. Затем двусторон­ние плати склеивают между собой схемами внутрь. Полученная струк­тура может рассматриваться как сложная двусторонняя печатная плата ме­таллизируют отверстия, соединяющие первый и четвертый слои. Далее можно подклеить еще одну двустороннюю печатную плату.  В полученной шестислойной структуре вновь сверлят и металлизируют отверстия, соединяющие первый и шестой слои. Недостатком метода является ма­лое числе сдоев (6 слоев). Однако техпроцесс технологичен, т.к. на многих операциях он аналогичен комбинированному техпроцессу изго­товления двусторонних печатных плат.

Рис. 4. Плата, выполненная методом попарного прессования.

Метод металлизации сквозных отверстий (рис.5) заключается в том, что необходимое количество слоев, на которых тем или иным способом выполнена печатная схема, склеивает между собой о помощью, стеклоткани, пропитанной лаком, после чего в полученной МПП свер­лят насквозь и металлизируют отверстия. Ори этом те слои, которые должны быть соединены между собой, имеют контактные площадки, со­единяющиеся во торцу с металлизированными отверстиями. Для увеличе­ния надежности межслойных соединений применяют подтравливание диэ­лектрика внутри отверстия до металлизации, в результате чего часть поверхности контактной площадки обнажается. Метод имеет высокую коммутационную способность за счет большой слойности (до 12 слоев). В платах, изготовленных по этой технологии, часто нарушается це­лостность электрических цепей. Разрывы обусловлены малыми поверх­ностями контакта внутренних слоев с металлизированными отверстия­ми, низким   качеством химической металлизации и существенным Раз­личием коэффициентов расширения составляющих материалов.

Вис. 5. Плата, выполненная методом металлизации сквозных отверстий.

Рис.6. Зависимость коэффициента  кп от варианта расположения печатных проводников и конструктивного параметра платы.

Как показала практика, причины возникновения дефектов при из­готовлении МПП различными способами разнообразны и обусловлены ли­бо невысоким качеством самих материалов, из которых изготавливает­ся слои платы, либо нарушениями режимов технологического процесса. К наиболее часто встречающимся дефектам МПП можно отнести следующие: внутренние короткие замыкания на слоях и между слоями, разрыв печатных проводников,  плохое совмещение слоев, отсутствие соединения между контактными площадками и металлизациями отверстий, пониженное сопротивление изоляции, дефекты при сверлении отверстий,  расслоение платы.

Для устранения перечисленных дефектов необходимо установить связь между технологическими факторами (температура прессования, удельное давление, время прессования, время травления фольги и т.п.) и параметрами МПП. С этой целью изготавливают специальные тест-платы, по которым определяют все режимы технологического про­цесса на основе оценки следующих электрических параметров МПП:

-  омического сопротивления межслойных переходов   Rпер;

-  сопротивления изоляции между проводниками, расположенными ря­дом в одном слое (наружном или внутреннем)   R ип;

-  сопротивления межслойной изоляции     Ruм;

-  паразитной емкости между проводниками, расположенными рядом в одном слое  Спп;

-  паразитной емкости между проводниками, расположенными друг под другом в разных слоях   Спм;

-  омического сопротивления печатных проводников   Rпр ;

-  диэлектрической проницаемости межслойной изоляции   .

1.2. Расчет паразитных параметров МПП

Паразитные емкости печатной платы могут быть рассчитаны в зависимости от геометрических размеров и варианта взаимного располо­жения (рис. 6) печатных проводников, а также величины диэлектриче­ской проницаемости межслойной изоляции по известной формуле [5]

где С noг - погонная емкость С (емкость на единицу длины),   kn -коэффициент пропорциональности, определяемый по графику рис. 6, l- длина взаимного перекрытия проводников,       - действующая диэлектрическая проницаемость среды, вычисляемая по формуле

где      - диэлектрическая проницаемость воздуха,     - диэлектрическая проницаемость материала плат. При покрытии печатной платы лаком паразитная емкость увеличи­вается, т.к

Ел   - диэлектрическая проницаемость лака.

Паразитная взаимоиндуктивность между печатными проводниками характеризуется коэффициентом взаимоиндукции М  (нГ), который ре­комендуется определять по формулам:

- для платы без экранирующей плоскости (рис.7а)

 ,                                                               (4)

- для платы с экранирующей плоскостью (рис. 7б)

 ,                                                            (5)

где l   - длина проводника, cм;   S - расстояние между осями про­водников, см;    Н   - расстояние между проводником и экраном, см. Индуктивность печатного проводника для платы с экранирующей плоскостью (рис.7б) рекомендуется определять по формуле

где L пог - погонная индуктивность печатного проводника (индук­тивность на единицу длины), мкГ/см. Экспериментальные значения погонной индуктивности печатных проводников приведены на рис.8.

1.3. Оценка качества МПП

Проверка готовое платы начинается обычно с внешнего осмотра, при этом определяется наличие вздутий, раковин, расслоения слоев, отслоений фольги, механических повреждения и загрязнений. Толщи­ну слоя меди в отверстиях проверяют с помощью микроскопа УИМ-23. Анализ микрошлифов поперечных сечений металлизированных отверстий позволяет определить качество металлизации. О качестве паек судят по отсутствию раковин, пузырей, смещений контактных площа­док и т.п. В условиях массового производства для отбраковки МПП разработаны методы автоматизированного контроля целостности про­водников и отсутствия коротких замыканий. Целостность проводников определяется путем пропускания по цепям платы тока от источника низкого напряжения, а отсутствие коротких замыканий - подачей вы­сокого напряжения. Для контроля качества изоляции используют устройство, содержащее испытательную камеру, блок измерения, снабженный контактным щупами, ж камеру предварительной выдержки печатной платы.

Рис. 7. Варианты расположения печатных проводников на плате:

а) без экранирующей плоскости; б) в экранирующей плоскостью

Рис. 8. Зависимость погонной индуктивности от ширины печатного проводника