1.9. Печатные платы

Обычно ИС устанавливается на печатной плате [printed-circuit board (РСВ) или printed-wiring board (PWB)], где соединяется с другими ИС, образуя систему. В типичных цифровых системах используются многослойные печатные платы; на тонкие слои из стекловолокна наносятся медные полупроводники, и затем несколько таких слоев спрессовываются в одну плату толщиной порядка 1/16 дюйма.

Отдельные проводящие соединения, или дорожки на печатной плате (РСВ traces), как правило, очень узки, и для типичной печатной платы их ширина составляет от 10 до 25 милов. [1 мил (mil) равен 1/1000 дюйма.]. У плат, изготовленных по специальной технологии, позволяющей наносить тонкие линии (fine lines), дорожки крайне узки: их ширина всего лишь 4 мила, и расстояние между соседними дорожками также равно 4 милам. Таким образом, в одном слое печатной платы в полосе шириной 1 дюйм можно провести до 125 соединений. Когда нужно, чтобы плотность соединений была больше, используют большее число слоев.

Большинство применяемых в настоящее время компонентов рассчитаны на технологию поверхностного монтажа (surface-mount technology, SMT). Вместо длинных выводов корпусов DIP, проходящих сквозь плату и припаиваемых с обратной стороны, выводы корпусов SMT изогнуты так, чтобы обеспечить плоский контакт с верхней поверхностью печатной платы. Перед тем, как такие компоненты устанавливаются на печатную плату, на контактные площадки на плате наносится специальная «паяльная паста»; для этого используется трафарет с отверстиями, располагающимися против нужных контактных площадок. Далее компоненты в корпусах SMT устанавливаются на соответствующие контактные площадки (вручную или с помощью автомата), где они удерживаются паяльной пастой (иногда приклеиваются). Наконец, полностью собранную плату пропускают через печь, где паяльная паста плавится, а затем по мере остывания затвердевает.

Технология поверхностного монтажа компонентов и нанесение на печатную плату тонких линий дают возможность очень плотно разместить интегральные схемы и другие детали на плате. Такое плотное размещение позволяет не только сэкономить на объеме. В схемах с большим быстродействием плотность упаковки играет важную роль в отношении минимизации неблагоприятных аналоговых явлений, в том числе эффектов, возникающих в цепях с распределенными параметрами, и влияния задержек из-за распространения сигнала с конечной скоростью.

Самым строгим требованиям по скорости и плотности удовлетворяют многокристальные модули (multichip modules, MCM). Согласно этой технологии кристаллы ИС не помещаются в отдельные пластиковые или керамические корпуса. Вместо этого, кристаллы ИС, предназначенные для быстродействующей подсистемы (скажем, процессор и его кэш-память) закрепляются непосредственно на подложке с требуемыми соединениями, размещенными в нескольких слоях. Многокристальный модуль герметизируется и снабжается необходимыми внешними выводами для питания, земли и тех сигналов, которые требуются системе.