Методические указания по выполнению домашних заданий с примерами решений отдельных вариантов. Для студентов, обучающихся по специальностям «Проектирование и технология электронно-вычислительных средств»

Допущено Министерством образования РФ в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов "Проектирование и технология печатных плат"

Проектирование и технология печатных плат: Учебник / Е.В. Пирогова. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2014. - 560 с.: 70x100 1/16. - (Высшее образование). (переплет)

ISBN 5-8199-0138-X

Приведены основные понятия о печатных платах (ПП), применяемых материалах, конструкциях, методах изготовления. Изложена методика конструкторско-технологического проектирования ПП. Рассмотрены организационно-экономические и экологические аспекты производства. В Приложении даны методические указания по выполнению домашних заданий с примерами решений отдельных вариантов.

Для студентов, обучающихся по специальностям «Проектирование и технология электронно-вычислительных средств», «Проектирование и технология радиоэлектронных средств», аспирантов, преподавателей, а также может вызвать интерес инженеров-технологов, занимающихся производством ПП.

Предисловие	9
Список основных сокращений	11
Введение	13
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	20
1.1. Основные определения	20
1.2. Конструкторские требования и характеристики ПП	25
1.3. Электрические требования и характеристики ПП	30
1.4. Требования по устойчивости ПП к климатическим и механическим воздействиям	34
1.5. Технологические требования к ПП	35
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	37
2.1. Базовые и расходные материалы ПП	37
2.2. Материалы для изготовления ОПП, ДПП и МПП	39
2.3. Материалы для изготовления ГПП, ГПК и ГЖП	46
2.3.1. Изоляционные материалы для изготовления ГПП, ГПК и ГЖП	47
2.3.2. Проводниковые материалы для изготовления ГПП, ГПК и ГЖП	53
2.3.3. Защитные покрытия ГПП, ГПК и ГЖП	53
2.3.4. Адгезивы ГПП, ГПК и ГЖП	54
2.4.5. Входной контроль материалов для изготовления ГПП, ГПК и ГЖП	55
2.3. Импортные материалы в производстве ПП	56
2.4. Покрытия	60
Глава 3. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	64
3.1. Структурная схема конструкторско-технологического проектирования ПП	64
3.2. Изучение и анализ технического задания на изделие	67
3.2.1. Назначение и объект установки ЭА	67
3.2.2. Условия эксплуатации ЭА	69
3.2.3. Анализ электрической принципиальной схемы функционального узла	73
3.2.4. Анализ элементной базы	76
3.3. Выбор типа конструкции блока	78
3.4. Выбор компоновочной структуры ячеек ЭА	79
3.5. Выбор типа конструкции ПП	82
3.6. Выбор класса точности ПП	83
3.7. Выбор метода изготовления ПП	85
3.8. Выбор материала основания ПП	85
3.9. Разработка компоновочных эскизов ячейки и выбор габаритных размеров ПП	89
3.9.1. Выбор типоразмера ПП (1-й вариант)	90
3.9.2. Компоновка конструкторско-технологических зон для размещения на ПП ячейки ЭРИ, элементов контроля функционирования электрического соединения, крепления и фиксации ячейки (2-й вариант выбора типоразмера ПП)	90
3.9.2.1. Определение размеров зоны размещения ЭРИ на ПП	92
3.9.2.2. Выбор элементов электрического соединения и размера краевого поля для их размещения (зона 52)	97
3.9.2.3. Выбор элементов контроля функционирования ячейки, ручек, съемников и размера краевого поля ПП для их размещения (зона S3)	102
3.9.2.4. Выбор элементов фиксации ячеек и размера краевого поля ПП для их размещения (зоны S4 и S$)	103
3.9.2.5. Выбор дополнительных элементов крепления ячейки (см. рис. 3.4, зона 5б)	103
3.10. Определение толщины ПП	104
3.11. Определение числа слоев и толщины МПП	106
3.12. Расчет элементов проводящего рисунка ПП	107
3.12.1. Расчет диаметра монтажных отверстий	108
3.12.2. Выбор расстояния Q\ от края ПП до элементов печатного рисунка	110
3.12.3. Расчет расстояния Qi от края паза, выреза, неметаллизированного отверстия до элементов печатного рисунка	110
3.12.4. Расчет ширины печатных проводников	111
3.12.5. Расчет диаметра контактных площадок	114
3.12.6. Расчет расстояния между элементами проводящего рисунка	116
3.13. Системы автоматизированного проектирования ПП	121
3.14. Поверочные расчеты ПП	133
3.15. Подготовка разработанного проекта ПП к производству	143
Глава 4. КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	147
4.1. Односторонние ПП	148
4.1.1. ОПП на жестком фольгированном основании	149
4.1.2. ОПП на жестком нефольгированном основании	152
4.2. Двусторонние ПП	153
4.2.1. ДПП на жестком фольгированном основании	154
4.2.1.1. Комбинированный позитивный метод (SMOTL- и SMOBS-процессы)	155
4.2.1.2. Тентинг-метод или метод образования завесок над отверстиями ПП	160
4.2.1.3. Метод фрезерования (метод оконтуривания)	162
4.2.2. ДПП на жестком нефольгированном основании	163
4.2.2.1. Электрохимический (полуаддитивный) метод	164
4.2.2.2. Аддитивный метод	169
4.2.2.3. Метод фотоформирования	169
4.2.2.4. Двусторонние ПП общего применения на нефольгированном основании с применением активирующих паст	171
4.2.3. ДПП на металлическом основании	171
4.2.4. ДПП общего применения на термопластичном основании	172
4.2.5. Рельефные платы	173
4.2.5.1. Конструирование рельефных плат	175
4.2.5.2. Технология изготовления рельефных плат	182
4.2.6. РИТМ-платы	183
4.2.6.1. Конструирование МУПП	185
4.2.6.2. Основные этапы ТП изготовления РИТМ-плат	191
4.3. Многослойные ПП	194
4.3.1. МПП общего применения на фольгированном диэлектрике	197
4.3.1.1. Метод металлизации сквозных отверстий	198
4.3.1.2. Метод открытых контактных площадок	202
4.3.1.3. МПП с выступающими выводами	203
4.3.1.4. Метод попарного прессования	203
4.3.1.5. Метод послойного наращивания	204
4.3.2. МПП прецизионные на фольгированном основании	204
4.3.3. МПП общего применения на нефольгированном основании	208
4.3.4. МПП прецизионные на нефольгированном основании	210
4.3.5. МПП изготовленные методом ПАФОС	211
4.3.6. Гибкий ТП изготовления крупноформатных прецизионных МПП	215
4.3.7. Многослойные керамические платы	216
4.3.8. МПП для поверхностного монтажа	217
4.3.8.1. МПП с инваровыми слоями	218
4.3.8.2. МПП на полиимидно-эпокси-кевларовом основании	220
4.3.8.3. Метод наращивания перераспределительных слоев	221
4.4. Гибкие ПП, гибкие печатные кабели, гибко-жесткие платы	229
4.4.1.Гибкие ПП	230
4.4.1.1. Гибкие ОПП на фольгированном основании	230
4.4.1.2. ДПП на гибком фольгированном основании	233
4.4.1.3. ДПП на гибком нефольгированном основании	234
4.4.1.4. Гибкие ДПП на нефольгированном полиимиде, изготовленные по тонкопленочной технологии	236
4.4.1.5. Многослойные ГПП	239
4.4.2. Гибко-жесткие платы	240
4.4.3. Гибкие печатные кабели	242
4.4.3.1. Конструктивные особенности ГПК	242
4.4.3.2. Основные электрические, конструкторские и эксплуатационные параметры ГПК	247
4.4.3.3. Проектирование ГПК	247
4.4.3.4. Технологические процессы изготовления ГПК на фольгированном основании	259
Глава 5. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	263
5.1. Изготовление оригиналов и фотошаблонов ПП	264
5.1.1. Изготовление оригиналов рисунков ФШ	273
5.1.2. Изготовление эталонных ФШ	274
5.1.3. Изготовление рабочих ФШ	276
5.1.4. Экспонирование эталонного ФШ контактным способом	276
5.2. Получение заготовок ПП	279
5.2.1. Получение заготовок на роликовых ножницах	283
5.2.2. Получение заготовок ПП на дисковой пиле	283
5.2.3. Получение заготовок ПП на гильотинных ножницах	284
5.2.4. Получение заготовок ПП штамповкой с пробивкой базовых и технологических отверстий	285
5.2.4.1. Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы при вырубке без подогрева	287
5.2.4.2. Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы при вырубке с подогревом	291
5.2.5. Получение базовых и технологических отверстий штамповкой	292
5.2.5.1. Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы для пробивки базовых и технологических отверстий без подогрева	292
5.2.5.2. Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы для пробивки базовых и технологических отверстий с подогревом	293
5.2.5.3. Расчет усилия вырубки (пробивки) печатных плат	295
5.2.6. Получение базовых и технологических отверстий сверлением	297
5.3. Получение монтажных и переходных отверстий	298
5.3.1. Сверление монтажных и переходных отверстий	300
5.3.2. Лазерное сверление отверстий	305
5.4. Подготовка поверхности ПП	307
5.5. Металлизация ПП	312
5.5.1. Химическое меднение	312
5.5.2. Гальваническая металлизация	316
5.5.2.1. Гальваническое меднение	319
5.5.2.2. Осаждение металлорезиста	323
5.5.2.3. Осаждение покрытий на концевые контакты	325
5.6. Нанесение защитного рельефа и паяльной маски на ПП	325
5.6.1. Фотохимический способ нанесения защитного рельефа (фотолитография)	326
5.6.2. Сеткографический способ нанесения защитного рельефа	335
5.6.3. Офсетная печать	337
5.6.4. Лазерное формирование рисунка схемы	338
5.6.5. Паяльная маска	339
5.7. Травление меди с пробельных мест	342
5.8. Оплавление сплава олово—свинец	345
5.9. Обработка ПП по контуру	346
5.9.1. Штамповка	347
5.9.2. Обработка контура ПП на дисковой или алмазной пиле	348
5.9.3. Фрезерование по контуру ПП	349
5.9.4. Скрайбирование	351
5.10. Маркировка ПП	352
5.11. Испытания ПП	353
5.11.1. Программа и методика испытаний ПП	356
5.11.2. Методы испытаний	359
5.11.2.1. Общий осмотр ПП	359
5.11.2.2. Электрические испытания ПП	359
5.11.2.3. Механические испытания ПП	365
5.11.2.4. Испытания металлических покрытий ПП	369
5.11.2.5. Испытания на воспламеняемость ПП	373
5.11.2.6. Кондиционирование ПП	376
5.11.2.7. Испытания ПП на тепловой удар	377
5.12. Контроль	379
5.13. Прессование МПП	382
5.14. Нанесение покрытия на участки проводящего рисунка, свободные от защитной паяльной маски (финишные процессы)	387
5.15. Ремонт ПП	390
5.16. Значение качества воды в производстве ПП	394
Глава 6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ	396
6.1. Определение организационно-производственных параметров цеха изготовления ПП	397
6.1.1. Определение программы запуска ПП	397
6.1.2. Определение процента выхода годных ПП	398
6.1.3. Определение количества оборудования, оснащения и рабочих мест	398
6.2. Расчет технологической себестоимости ПП	400
6.3. Определение трудоемкости выполнения технологических операций	403
6.4. Методы вторичной переработки отходов и обработки сточных вод при изготовлении ПП	403
6.4.1. Методы вторичной переработки отходов	404
6.4.1.1. Оборотная вода	404
6.4.1.2. Регенерация благородных металлов	405
6.4.1.3. Регенерация использованного раствора химической меди	405
6.4.1.4. Регенерация аммиачных травильных растворов	406
6.4.1.5. Регенерация кислых травильных растворов	406
6.4.2.Методы обработки сточных вод	407
Глава 7. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ	410
7.1. Построение, изложение и оформление технического задания на изделие	410
7.2. Номенклатура конструкторских документов и правила выполнения чертежей ПП	415
7.3. Основные разделы технических условий на ПП	424
7.4. Правила выполнения сборочного чертежа ячейки	426
7.5. Правила оформления спецификации на сборочный чертеж ячейки	428
7.6. Правила оформления перечня элементов электрической принципиальной схемы	436
7.7. Виды и комплектность технологической документации на ПП	440
Приложение
ПЛ. Домашнее задание № 1. Конструкторско-технологическое проектирование ПП	443
П.2. Примеры корпусов, их обозначений и основных размеров, посадочных мест отечественных и импортных поверхностно-монтируемых компонентов (для выполнения домашнего задания № 1 Приложения 1)	462
П.З. Основные конструктивные параметры соединителей	480
П.4. Домашнее задание № 2. Проектирование заготовительных операций ТП изготовления ПП и организация производства ПП	490
П.5. Расчет на действие вибрации	512
П.6. Расчет на действие удара	517
П.7. Расчет теплового режима	519
П.8. Расчет надежности ФУ на ПП	524
П.9. Виды брака печатных плат	527
П. 10. Глоссарий	530
П. 11. Стандартизация печатных плат	533
П. 12. Требования к заказу ПП. Предприятия-изготовители ПП	540
П. 13. Материалы ПП, выпускаемые АОЗТ «Молдавизолит»	550
П. 14. Примеры типоразмеров ПП и конструкций ячеек по международным стандартам 19-дюймовому МЭК 297 (IEC 297-3) и метрическому МЭК 917 (IEC 917-2-2) для выполнения домашнего задания № 1	554
Список литературы	557