Обобщенный алгоритм определения размеров печатной платы

1. Выбрать форму печатной платы и способ ее закрепления в приборе;

2. Определить количество контактных площадок, количество и расположение коммутационных зон;

3. Сделать эскиз печатной платы, на котором изобразить расположение и размеры зон в буквенных обозначениях;

4. Составить таблицу с размерами элементов, которые будут размещаться в функциональной области;

5. Выбрать материал и толщину платы, размеры и форму краевых полей;

6. Выбрать коэффициент заполнения CZ и коэффициент формы CF;

7. Рассчитать размеры платы и округлить значения до стандартных величин.

Указания к выполнению работы

Для схемы, указанной преподавателем, произвести расчет печатной платы, определив электрические и конструктивные параметры печатной платы. Принятие тех или иных технических решений необходимо грамотно обосновать.

Целесообразно для проектирования печатной платы брать ту схему, по которой выполнялись предыдущие задания.

Перед началом расчета необходимо выбрать материал печатной платы, а после определения класса платы, указать способ ее изготовления.

При определении площади печатной платы в первую очередь находится площадь, занимаемая электрорадиоэлементами. Следует не забывать, что площадь под электрорадиоэлементами определяется по установочным размерам ЭРЭ. Установочные размеры для большого количества ЭРЭ приведены в ОСТ 45 010 030-92 или рассчитываются с учетом того, что формовка ЭРЭ производится на расстоянии не менее двух миллиметров от корпуса элемента, причем монтажные отверстия, как правило, находятся в узлах координатной сетки.

При выборе размеров надо помнить, что размеры печатной платы должны быть кратны шагу координатной сетки при малых размерах печатных плат, при больших размерах - 5 мм или 10 мм.

После окончательного выбора размеров монтажных отверстий надо указать, какое количество монтажных отверстий и какого диаметра будет на плате. Затем производится расчет диаметров контактных площадок и минимального расстояния между центрами двух соседних отверстий для прокладки необходимого количества печатных проводников.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Задача: По заданной электрической схеме определить размеры печатной платы.

В общем виде печатная плата может иметь самые разнообразные формы и размеры, которые определяются объемом пространства, который отводится ей в приборе. Если нет жестких ограничений, предпочтение отдается прямоугольной форме. При определении размеров поверхность платы разделяется на следующие области (рис.1):

Краевые поля X1, X2, Y1, Y2 – необходимые для удобства изготовления и закрепления платы.

Функциональная область XF*YF = SF, где размещаются элементы электрической схемы и соединительные проводники.

Коммутационная область YK*XK – где размещаются разъемы, контактные площадки, гнезда, штыри, обеспечивающие электрическое соединение с внешними цепями.

Рисунок 1.Размеры и размещение областей на печатной плате

Для расчета размеров платы необходимо определить размеры элементов. Размеры элементов определяем из справочников на основе схемы электрической принципиальной и таблицы перечня элементов (см. работу №1).

Все определенные размеры сведем в таблицу 4.

XU, YU, ZU – установочные размеры одного элемента: ширина, длина и высота, определяемые по справочнику.

N – количество элементов;

SE – площадь, занимаемая элементами одного типоразмера.

Суммарная площадь без учета зазоров между элементами равняется сумме всех площадей элементов.

SE = ,

где п – количество элементов

При изготовлении данной платы используется метод навесного монтажа.

Ширину проводника для обеспечения прочности и избежание разрывов примем равной 0,5 мм, тогда толщину фольги платы рассчитываем по формуле:

ХА ≥ TF

где - рабочий ток, протекающий по проводнику, примем ток, протекающий в данном устройстве - допустимая плотность тока.

Ширина проводника ХА много больше толщины медной фольги TF, приближенно ХА= 10* TF. Толщина фольги не может быть меньше 20 мкм, а ширина проводника (и зазор между проводниками) ХА ≥ 10*TF ≈ 0,2 мм.

Таблица 4

Площадь сечения провода, припаянного в зону присоединения S = 0,35 , тогда .

Отсюда диаметр отверстий в зоне присоединения:

здесь N – количество выводов в зоне присоединения, определяем по таблице 3 и по своему варианту схемы электрической принципиальной, a – минимально допустимый зазор между проводниками, примем равным 0,5 мм

Необходимо обеспечить соотношение ХF ≥ .

CZ – коэффициент заполнения, изменяется в пределах 0,3 ≤ CZ ≤ 0,5.

Зная коэффициент заполнения, можно определить функциональную площадь печатной платы:

.

Предпочтительная форма печатной платы - прямоугольная. Она определяется размера­ми, ХР, YP, h и коэффициентом формы CF = XP/YP, ХР > YP в соответствии с обозначе­ниями CF = (1…3).

X1, X2, Y1, Y2 – краевые поля, необходимые для удобства изготовления и закрепления печатной платы, выбираются кратно шагу координатной сетки..

Х1 = Х2 = Y1 = Y2 = 2,5 мм

Краевые поля выбираются так, чтобы можно было взять печатную плату руками или с помощью специальных зажимов и поставить на место.

С помощью коэффициента формы можно найти размеры функциональной области:

.

Размеры печатного узла определяются размерными цепочками:

XP и XY округляются по ОСТ 4. 010.020 – 83.

Размеры печатного узла по третьей координате находятся по размерной цепочке:

( h - толщина печатной платы)

В таблице приведены возможные варианты размеров печатных плат при разных коэффициентах формы и заполнения. Размеры печатных плат определяются по ОСТ 4.010.020 – 83.

Таблица