Печатные платы. Лекции.. 4 Конструирование элементов 1 и 2 уровня иерархии
 Скачать 0.81 Mb.
|
4.6. Тенденции совершенствования конструкций и технологии печатных платЗа последние годы резко возросла конструктивная сложность навесных элементов, монтируемых на печатные платы. Наряду с традиционными корпусами ИМС на платы устанавливаются корпуса БИС и СБИС с большим количеством выводов (до ста и более) и уменьшенным шагом их расположения, носители кристаллов как с выводами, так и безвыводные, многокристальные микросборки, специальные микроминиатюрные разъемные соединители и др. Все шире используется метод монтажа установочных элементов на поверхности, в том числе с применением ленточных носителей. В ряде случаев бескорпусные кристаллы БИС монтируются непосредственно на печатные платы. Поэтому при создании ЭВМ актуальны проблемы, связанные с дальнейшим развитием технологии печатных плат, уменьшением размеров проводников, контактных площадок и отверстий при обеспечении необходимых электрических характеристик, с повышением плотности размещения конструктивных элементов. В частности, предусматривается: повышение плотности монтажных элементов до шага планарных выводов 0,5 мм; повышение трассировочной емкости сигнальных слоев МПП до 3—4 проводников между монтажными отверстиями; уменьшение ширины проводников до 0,1 мм, а диаметров контактных площадок — до 0,3 мм и др. Все больше межсоединений элементов размещается на печатных платах. По данным американских изготовителей ЭВМ, если в аппаратуре третьего поколения на долю печатных плат приходилось до одной трети общей длины всех соединений, то в ЭВМ четвертого поколения — не менее 70%. В табл. 4.8 приведены сравнительные данные, характеризующие затраты на соединения в ЭВМ.   Табл. 4.4. Сравнительные данные по затратам на межсоединенияСпособ соединения Примерные стоимостные коэффициенты затрат на одно соединение  Проводник кремниевой пластины 1---4БИС Печатный проводник платы 30... 120 Краевые разъемы плат 100...500 Коаксиальная линия 2500...3500 К ак видно из таблицы, стоимость соединений различных видов колеблется в пределах двух порядков, причем наиболее целесообразной и экономичной является прокладка как можно большего числа межсоединений на кристалле (это обстоятельство и служит одной из основных причин развития СБИС). Однако в случае, когда экономические возможности на определенном уровне исчерпаны (в настоящее время ограничивающим фактором являются затраты на проектирование СБИС), приемлемо расположение межсоединений если не на одной (идеальное решение), то хотя бы на минимальном количестве плат. Вследствие этого одним из направлений развития конструкций ЭВМ является увеличение размеров применяемых плат. С другой стороны, гораздо проще выполнять раскладку печатных проводников на малой плате, нежели на большой, поэтому используется также и второй путь — увеличение числа коммутационных слоев. Прослеживается определенная тенденция и к увеличению числа сквозных отверстий для межслойных соединений, а также плотности размещения этих отверстий. На рис. 4.10 показаны различные типы таких отверстий: скрытые (между двумя внутренними слоями), глухие (между верхним и внутренним слоями) и обычные сквозные. Использование скрытых переходных отверстий освобождает наружную поверхность печатной платы благодаря повышенной плотности упаковки. В табл. 4.9 приведены характеристики некоторых МПП, применяемых в конструкциях ЭВМ.Наиболее перспективной технологией изготовления крупноформатных МПП с высокоплотным монтажом является аддитивная технология. Она позволяет реализовывать проводники и зазоры между ними шириной порядка 100 мкм. Широко используются также полуаддитивные технологические методы изготовления МПП, позволяющие достаточно легко приспосабливать технологическое оборудование, используемое для субстрактивных методов. Это дает возможность значительно снижать стоимость изготовления МПП. Новые конструкции печатных плат часто имеют сложную структуру (рис. 4.11). На стеклоэпоксидном основании монтируются микроминиатюрные проводники, подобные коаксиальным проводам и имеющие точно управляемый импеданс. При этом резко уменьшаются перекрестные помехи и сводятся к минимуму искажения сигналов из-за отражения. Между двумя отверстиями диаметром 0,46 мм, расположенными на расстоянии 1,52 мм друг от друга, находятся три проводника с волновым сопротивлением около 50 Ом.  Рис. 4.10. Металлизированные отверстия для межслойных соединений в МПП: 1 — сквозное; 2 — глухое; 3 — скрытое  Рис. 4.11. Сечение печатной платы для монтажа ИМС на арсениде галлия: 1 — герметизирующий слой эпоксидной смолы; 2 — проводные межсоединения; 3 — центральные жилы коаксиальных проводников; 4 — экран; 5 — заземленный гальванически осажденный слой; 6 — адгезив; 7, 8 — слои питания; 9 — металлизированное отверстие с контактными площадками; 10 — стеклоэпоксидный промежуточный изоляционный слой; 11 — материал основания |