РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ШЕРОХОВАТОСТИ И ПОРИСТОСТИ ПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГИБКИХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

АННОТАЦИЯ

В современной электронике все чаще применяются гибкие печатные платы. Они имеют значительные преимущества над жесткими платами. Однако их эксплуатация связана с определенными сложностями, связанными с технологией производства. Одним из факторов, что определяет надежность гибких печатных плат, является качество нанесенного проводящего шара. Она может быть оценена такими показатели как шероховатость и пористость. В ходе данной работы был разработано метод оценки этих показателей.

Ключевые слова: пористость; шероховатость; кластер; матрица.

При анализе литературных источников [1, 2] было установлено, что пористость и шероховатость играют значительную роль в формировании электрических и эксплуатационных параметров. При увеличении пористости проводящего слоя значительно возрастает его удельное сопротивление [1, с. 202]. В частности, при увеличении пористости на 10 ... 15% возможно повышение удельного сопротивления на порядок. Также, в связи с ненулевой длительностью процесса напыления металла, он имеет склонность окисляться, что, в свою очередь, приводит к возникновению неоднородности покрытия, различных температурных, физических и химических параметров различных участков проводящего слоя [2, с. 516]. От шероховатости зависит равномерность напряжений, действующих на каждый отдельный участок покрытия [2, с. 505], что также влияет на механическую прочность и надежность конечного изделия. Также разная толщина покрытия на отдельных участках может приводить к неоднородности электрических параметров. 

Из всего сказанного следует, что шероховатость и пористость являются важными параметрами при оценке качества проводящего покрытия. 

При моделировании разделим покрытия на отдельные кластеры. При этом количество таких кластеров зависит от размеров основания a и b (длины и ширины соответственно). С помощью формул (1) и (2) определим количество таких ячеек вдоль сторон основания, задав предварительно шаг дискретизации d, длину основания a и ширину основания b.

В силу неравномерности покрытия, находим максимальную толщину слоя Hmax. Определим количество слоев покрытия, расположенных вдоль оси Z, с помощью формулы (3).

Каждый слой покрытия представим в виде матрицы, размеры которой зависят от значений, полученных в формулах (1) и (2). При этом элементами матрицы будут единицы (заполненная ячейка) и нули (незаполненная ячейка). Помощь приведена на рисунке 2.

Рисунок 1. схематическое изображение слоя покрытия

В таком случае матрица будет иметь следующий вид вид:

Аналогично записываем матрицы для всех слоев покрытия.

После описания всех слоев иметь следующую совокупность матриц

...

Матрица для всего покрытия иметь следующий вид:

Матрица для идеального покрытия будет выглядеть следующим образом:

где n0 - количество нулей, которые встречаются после последней единицы одноименного элемента в матрицах слоев, находящихся под данным. По формуле (4) определим пористость каждого кластера разбиения.

По формуле (5) определим пористость каждого слоя покрытия.

где n0 - количество нулевых элементов при отсутствия ненулевых одноименных элементов в матрицах слоев, расположенных поверх данного.

По формуле (6) определим пористость всего покрытия.

Зная шаг дискретизации d, для оценки шероховатости по формуле (7) использовать максимальную и минимальную толщину покрытия:

Также определим среднюю толщину нанесенного покрытия:

Выводы: в работе был разработан метод оценки параметров проводящих покрытий с использованием матриц. Такой подход позволяет уменьшить количество обозначений и арифметических операций и более наглядно демонстрирует основные принципы метода. Разработанный метод позволяет провести оценку как для всего покрытия в целом, так и для каждого отдельного слоя, параллельного плоскости основания.

Список литературы:

1. Хасуй А. Техника напыления. - М.: Машиностроение, 1972. – 288 с.
2. Порошковая металлургия и напыленные покрытия /Под ред. Б.С.Митина.- М.:  Металлургия, 1987. – 792 с.