Этапы проектирования печатных плат
Курсовая работа, 13 Декабря 2011, автор: пользователь скрыл имя
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
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
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
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.