Технология производства гибких печатных плат и их применение

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы производства гибких носителей в радиоэлектронике

1.1. Эволюция технологий межсоединений в контексте стратегии развития электронной промышленности РФ

1.2. Классификация и физико-механические характеристики базовых материалов: отечественные диэлектрики и адгезивы

1.3. Нормативное регулирование процессов проектирования и приемки ГПП согласно стандартам Росстандарта

Глава 2. Анализ технологического цикла и конструкторских решений при создании гибких печатных плат

2.1. Особенности аддитивных и комбинированных методов формирования проводящего слоя на полиимидных пленках

2.2. Исследование влияния переходных отверстий и финишных покрытий на надежность многослойных гибких структур

2.3. Диагностика типовых отказов и методы неразрушающего контроля качества плат в российских производственных условиях

Глава 3. Практическая реализация и оптимизация узла вычислительной системы на базе гибких технологий

3.1. Проектирование топологии гибкого электронного модуля в среде отечественной САПР

3.2. Расчет и верификация параметров помехоустойчивости при интеграции ГПП в высокочастотные тракты

3.3. Технико-экономические показатели локализации производства межузловых соединений на российском предприятии

Заключение

Список использованной литературы

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИБКИХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Микроминиатюризация электронных устройств, характерная для последнего десятилетия развития мировой и отечественной радиоэлектроники, предъявляет новые требования к технологиям межсоединений. Жесткие печатные платы, доминировавшие в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры с середины XX века, постепенно утрачивают монополию – на смену им приходят гибкие печатные платы (ГПП), обеспечивающие возможность трехмерной компоновки узлов, снижение массогабаритных характеристик и повышение надежности в условиях вибраций и ударных нагрузок [1, c. 12]. Актуальность темы определяется стратегическими задачами импортозамещения в отечественной электронной промышленности, закрепленными в Указе Президента РФ № 166 от 30.03.2022, а также планами локализации производства критических компонентов согласно «Стратегии развития электронной промышленности РФ на период до 2030 года». Производство ГПП относится к числу высокотехнологичных процессов, требующих прецизионного контроля параметров материалов и технологических режимов – в условиях нестабильности поставок импортных полиимидных пленок и адгезивов российским предприятиям необходима разработка собственных технологических решений.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе остается неравномерной. Фундаментальные исследования физико-химических процессов при формировании проводящих слоев на гибких диэлектриках представлены в работах НИИ «Платан» (г. Фрязино) и АО «НИИМЭ» (г. Москва), однако практические аспекты внедрения комбинированных аддитивно-субтрактивных методов в серийное производство освещены недостаточно [3, c. 45]. Западные источники (IPC-6013, IPC-2223) предлагают нормативные требования к конструированию многослойных гибко-жестких структур, но их прямое применение затруднено из-за различий в номенклатуре доступных российским производителям материалов.

Цель курсовой работы – анализ технологического цикла производства гибких печатных плат и разработка практических рекомендаций по оптимизации конструкторских решений для узлов вычислительной техники в условиях отечественных предприятий.

Задачи исследования:

• изучить эволюцию технологий межсоединений и классифицировать материалы для ГПП согласно требованиям Росстандарта;
• проанализировать аддитивные и комбинированные методы формирования проводящего слоя на полиимидных пленках;
• исследовать влияние переходных отверстий и финишных покрытий на надежность многослойных структур;
• выполнить проектирование топологии гибкого электронного модуля в среде отечественной САПР;
• провести расчет параметров помехоустойчивости при интеграции ГПП в высокочастотные тракты;
• оценить технико-экономические показатели локализации производства межузловых соединений на российском предприятии.

Объект исследования – технологический процесс производства гибких печатных плат на примере производственного участка АО «НПП «Исток» (г. Фрязино).

Предмет исследования – конструкторско-технологические решения, обеспечивающие надежность и функциональность гибких межсоединений в составе компьютерных систем и комплексов.

Методологическая база включает теоретические основы физики полупроводников и материаловедения, методы схемотехнического проектирования согласно ГОСТ 2.702-2011 и ГОСТ Р 55062-2012, инструментальные средства отечественной САПР «Компас-Электрик» (ЗАО «Аскон»), нормативно-техническую базу ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции» и ОСТ 4.010.030-81.

Научная новизна состоит в адаптации зарубежных стандартов IPC к российской номенклатуре базовых материалов и разработке методики верификации параметров помехоустойчивости ГПП с учетом специфики высокочастотных трактов вычислительных комплексов специального назначения.

Теоретическая значимость заключается в систематизации классификационных признаков материалов и технологических процессов, применяемых при производстве ГПП, что создает основу для дальнейших исследований в области гибридных гибко-жестких конструкций. Практическая значимость определяется возможностью использования разработанных рекомендаций на предприятиях отечественной электронной промышленности для сокращения сроков технологической подготовки производства и повышения процента выхода годных изделий.

Структура работы: введение, три главы (теоретико-методологические основы, анализ технологического цикла, практическая реализация проекта), заключение, список использованной литературы из 22 источников.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ГИБКИХ НОСИТЕЛЕЙ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ

1.1. Эволюция технологий межсоединений в контексте стратегии развития электронной промышленности РФ

Переход от навесного монтажа к печатным платам в 1950-е годы стал революционным этапом развития радиоэлектроники – появилась возможность автоматизации сборочных операций и стандартизации конструкций. Однако уже к концу 1960-х годов жесткие фольгированные гетинаксы и стеклотекстолиты обнаружили системные ограничения при проектировании бортовой авиационной и ракетно-космической аппаратуры, где требовались низкая масса и устойчивость к вибрациям с ускорениями до 30g [2, c. 78]. Первые прототипы гибких плат создавались методом вакуумного напыления меди на полиимидные пленки толщиной 25–50 мкм, но низкая адгезия металла к диэлектрику приводила к отслоениям при изгибах радиусом менее 5 мм.

Технология клеевого соединения фольги с полиимидом, разработанная в США компанией DuPont в 1970-х годах, позволила преодолеть этот барьер – акриловые и эпоксидные адгезивы обеспечивали прочность сцепления свыше 1,2 Н/мм при сохранении гибкости [4, c. 102]. В СССР аналогичные работы велись в НИИ «Платан» и ЦНИИ «Электроника», однако до распада Союза промышленное освоение ГПП ограничивалось опытными партиями для спецтехники. Современный этап, начавшийся с 2010-х годов, характеризуется переходом к многослойным гибко-жестким конструкциям (rigid-flex), совмещающим участки с же

…