Расположение и размеры внутренних КП для присоединения выводов компонентов определяются расположением и конструкцией выводов устанавливаемых навесных компонентов. Для компонентов с жесткими выводами размеры и размещение КП стандартизованы [2]. Общим требованием является превышение размеров КП соответствующих размеров выводов не менее, чем на 0,2 мм. Для компонентов с проволочными выводами размеры КП установлены 0,3x0,3 мм. Перечень конструктивно-технологических ограничений и примеры размещения КП для различных компонентов приведены в литературе [2]. Ширина и длина пленочного проводника, расстояние между проводниками определяют паразитные параметры: собственные сопротивление, емкость и индуктивность проводника, а также емкостные и индуктивные связи между проводниками. Поэтому при оценке качества топологии МСБ, работающих на высоких частотах, необходимо рассчитывать эти характеристики.
Процесс изготовления МСБ включает: изготовление пассивной части МСБ (формирование пленочных элементов в соответствии с топологическим чертежом), контроль и подгонку пленочных элементов (в основном резисторов), монтаж навесных компонентов (в соответствии со сборочным чертежом), герметизацию, контроль электрических параметров МСБ.
Процесс монтажа МСБ можно разделить на два основных этапа:
- установку и крепление навесных компонентов на плату МСБ;
- соединение выводов компонентов с внутренними контактными площадками (КП) платы.
Качество монтажа характеризуется следующими показателями:
- механической прочностью крепления компонента на плате;
- качеством и надежностью электрических соединений;
- теплопроводностью слоя, соединяющего компонент с подложкой;
- ремонтопригодностью, т.е. возможностью и удобством демонтажа компонента.
Значения этих показателей определяется конструкцией компонента, способом его установки и присоединения выводов, а также качеством выполнения отдельных операций монтажа.
Способы установки компонентов и присоединения выводов зависят от конструкции компонента, а также технологического варианта МСБ (тонкопленочный или толстопленочный).
Навесными компонентами МСБ являются транзисторы и транзисторные матрицы, диоды и диодные матрицы, интегральные микросхемы (ИМС), конденсаторы, дроссели и трансформаторы, иногда резисторы. Варианты установки компонентов различных конструкций и способы присоединения выводов стандартизированы. Основные разновидности конструкций пассивных компонентов, а также способы их установки и присоединения выводов показаны на рис. I. Полупроводниковые приборы (ИМС, транзисторы и диоды) применяются в МСБ как в корпусном, так и в бескорпусном вариантах. В первом случае полупроводниковый кристалл помешен в микрокорпус, имеющий жестко ориентированные выводы. Во втором - несущей конструкцией является сам кристалл, а его электрические соединения в МСБ осуществляются либо с помощью смонтированных на поверхности кристалла выводов (проволочных или жестких), либо с помощью периферийных внешних КП, которые в процессе монтажа соединяются проволокой из золота, меди, луженой или позолоченной медной проволоки диаметром 30-50 мкм с КП на плате. В бескорпусном приборе кристалл защищен от внешних воздействий методом пассивации поверхности (пленки SiO2) и герметизации с помощью специальных защитных покрытий (лаки, стекло, эмали, смолы, компаунды).
В бескорпусных приборах используются два типа выводов: гибкие проволочные и жесткие объемные в виде шариков, балочек и столбиков. Проволочные выводы выполняют из золотой или медной проволоки диаметром 30 - 50 мкм. Шариковые (столбиковые) и балочные выводы получают гальваническим наращиванием на контактные площадки кристалла. Эта операция производится еще до разделения пластины на кристаллы. Ленточные выводы получают из медной фольги химическим травлением. Бескорпусные приборы с жесткими выводами имеет заметно большую стоимость, по сравнению с проволочными, однако позволяют автоматизировать процесс монтажа и получить соединения более высокого качества и надежности.
При монтаже компонентов, имеющих гибкие выводы, необходимо предварительное крепление компонента на плате. Для этого широко используются клеевые соединения. Они отличаются простотой процесса, низкими температурами отверждения, достаточной механической прочностью и надежностью, хорошей теплостойкостью (возможен нагрев до 300°С) и теплопроводностью (при введении определенных наполнителей). Недостатками клеевых соединений являются плохая ремонтопригодность, а также трудность автоматизации процесса получения соединений.
Присоединение проволочных выводов компонентов к КП на плате осуществляется сваркой или пайкой. Сварка используется для присоединения к необлуженным КП, а пайка - для КП, облуженных мягкими припоями. Сварка наиболее широко применяется в тонкопленочных, а пайка - в толстопленочных МСБ. Сварка является наиболее перспективным методом получения соединений при проволочном монтаже. По сравнению с паяными сварные соединения имеют меньшие размеры, более высокое качество и надежность. Технологический процесс сварки проще (не требуется лужения и флюсования) и производительнее.
Для получения соединения используется следующие виды сварки: термокомпрессионная (ТК), косвенным импульсным нагревом (КИН), расщепленным электродом (РЭ), ультразвуковая (УЗ). Принципы получения сварных соединения изложены в работе [3]. ТК-сварка применяется в основном для присоединения выводов к КП кристаллов транзисторов и ИМС, а при монтаже плат МСБ имеет ограниченное применение. Сварка КИН предъявляет менее жесткие требования к чистоте поверхности свариваемых металлов и позволяет приваривать проводники большого диаметра и более широкой номенклатуры материалов по сравнение с РЭ. УЗ-сварка используется для приварки алюминиевых проволочных и ленточных выводов компонентов. Окисная пленка на алюминии увеличивает трение и эффективность нагрева соединяемых поверхностей. Таблица рекомендуемых способов сварки для различных сочетаний "Вывод - КП" приведена в [I] .
Для присоединения проволочных выводов при монтаже МСБ в настоящее время широко используется также пайка. Паяные соединения требует КП больших размеров, поэтому наиболее эффективны при монтаже толстопленочных МСБ.
При пайке проводников к КП на плате МСБ широкое распространение получил способ КИН – кратковременного импульсного нагрева (термокарандаш, с подачей импульса тока от заряженного конденсатора). Паяные соединения можно также получать, используя РЭ. Наиболее часто при пайке применяют мягкие оловянно-свинцовые припои (например, ПОС-61). Для уменьшения растворения пленки в припое в его состав вводят материал пленки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.