лабораторная работа / геометрические параметры / Рассчет геометрических параметров1
.doc4.2 Расчет геометрических параметров элементов конструкции печатной платы.
Расчет печатного монтажа состоит из 3 этапов: расчет по постоянному току, расчет по переменному току, конструктивно технологический расчет.
4.2.1 Метод изготовления и класс точности печатной платы.
(ГОСТ 237551-86)
Предпочтение отдадим двухсторонней печатной плате, которая выполнена комбинированным позитивным методом по полуаддитивной технологии, так как она является базовой для ДПП из стеклотекстолита нагревостойкого фольгированного СФ-2Н-50Г-1.5 ГОСТ 10316-78. В данной разработке ПП используется как дискретная, так и интегральная элементная база, поэтому выбираем 4 класс точности.
Исходные данные для расчета:
-толщина печатной платы Нр=1.5мм;
-удельное сопротивление ρ=0.0175Ом*мм2/м;
-толщина фольги hф=0.05мм;
-допустимая плотность тока iдоп=38А/мм2;
-максимально постоянный ток, протекающий в проводниках, исходя из анализа схемы, будет следующим Imax=U/R=12В/510Ом=0.023А;
-напряжения питания схемы Uсхемы =12В;
-длина проводника l=0.195м;
-шаг координатной сетки 1.25мм;
-допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения. Uдоп=0,6В;
-диаметры выводов ЭРЭ:
D1=0.5мм, D2=0.6мм, D3=0.7мм, D4=0.8мм, D5=0.9мм.
Основные параметры ПП для 4 класса точности:
-минимальное значение номинальной ширины проводника,t,мм 0.25;
-номинальное расстояние между проводниками,S,мм 0.25;
-гарантийный поясок,bм, на наружном слое, мм 0.10;
-отношения диаметра отверстия к толщине платы 0.33;
-допуск на отверстия Δd, с металлизацией, ≤1мм +0.05
-0.10;
то же, >1 мм +0.10
-0.15;
-допуск на ширину проводника Δt,мм, с покрытием +0.10
-0.08;
-допуск на расположение отверстий δd мм 0.08;
-допуск на расположение контактных площадок δр,мм 0.20;
-допуск на расположение проводников δ1, мм 0.05.
4.2.2 Минимальная ширина (мм) печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:
где Imax - максимальный постоянный ток протекающий в проводнике;
iдоп - допустимая плотность тока, А/мм2;
hф - толщина проводника, мкм,
4.2.3 Минимальная ширина проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:
Где : - удельное сопротивление, Оммм2/м;
l - длина проводника, м;
Uдоп - допустимое падение напряжения, В;
.
4.2.4 Конструктивно-технологический расчет.
В печатных платах применяются монтажные металлизированные отверстия для установки ЭРЭ и переходные металлизированные отверстия для создания электрических связей между слоями. Диаметр монтажного отверстия должен быть больше выводов навесных элементов на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматизированной сборки ячеек.
4.2.4.1 Номинальное значение диаметров монтажных отверстий Д:
Д=Двыв+/dн.о./+з,
где Д выв - диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ, мм;
dн.о.- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм;
з - разница между минимальным диаметром ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0.1...0.4 мм.
Двыв1=0.5-0.7мм, Двыв2=0.8-1.0мм, Двыв3=1.1мм.
Для Двыв1=0.7мм
Д1=0.7+0.1+0.1=0.9мм
Для Двыв2=1.0мм
Д2=1.0+0.1+0.1=1.2мм
4.2.4.2 Минимальный диаметр металлизированного переходного отверстия.
Для максимального уплотнения монтажа диаметр переходных отверстий выбирается наименьшим, но в связи с ограниченной рассеивающей способностью электролитов при гальванической металлизации необходимо выдерживать предельное соотношение между минимальным диаметром металлизированного отверстия и толщиной платы.
Дм min≥Нрас*v=1.5*0.33=0.495мм
где Hр - расчетная толщина платы, мм;
- отношения диаметра отверстия к толщине платы.
Диаметр переходного отверстия равен половине толщине ПП толщина ПП=1.5мм следовательно диаметр равен 0.75мм рассчитанный диаметр отверстия выбираем из предпочтительного ряда и принимаем равным 0.8 мм.
4.2.5 Диаметр контактных площадок.
Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП:
Дmin=Д1min+1.5hr для оплавляемого покрытия олово-свинец
Где hr-толщина гальванической меди по поверхности проводников плат средних размеров 0.05мм.
Д1min=2*(bм+Д0max/2+ δd+ δр):
где bм - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (гарантийный поясок ), мм;
, - допуски на расположение отверстий и контактных площадок, мм.
Максимальный диаметр просверливаемого отверстия Д0max, мм:
Д 0max = Д0 + d + (0.1...0.15),
где d - допуск на отверстие, мм;
Д0-номинальный диаметр металлизированного отверстия, мм.
Д 0max 1=0.9+0.05+0.1=1.05мм=1.1мм
Д 0max 2=1.2+0.1+0.1=1.4мм=1.4мм
Эффективный минимальный диаметр контактных площадок для всех видов отверстий:
Д1min1==1.86мм
Д1min2==2.16мм
Минимальный диаметр контактных площадок:
Дmin1=1.86+1.5*0.05=1.86+0.075=1.935мм=1,94мм
Дmin2=2.16+1.5*0.05=2.16+0.075=2.235мм=2,24мм
Максимальный диаметр контактной площадки:
Дmax = Дmin + (0.02 ... 0.06)
Дmax1 = Дmin1 + (0.02 ... 0.06)=1.935+0.02=1.955мм
Дmax2 = Дmin2 + (0.02 ... 0.06)=2.235+0.02=2.255мм
Приводим максимальные диаметры контактных площадок до значений соответствующих стандартному ряду 2.0мм, 2.3мм, 2.5мм.
Сведем полученные результаты в таблицу 2.
Таблица 2
Двыводов, мм |
Д0, мм |
Дmax,, мм |
Дmin, мм |
0,5-0,7 |
1,1 |
2,0 |
1,94 |
0,8-1,0 |
1,4 |
2,3 |
2,24 |
4.2.6 Ширина проводников.
Минимальная ширина проводника для ДПП
мм,
где t - допуск на ширину проводника, мм;
tmin1 - минимальная эффективная ширина проводника, мм.
При формировании проводников на фольгированном диэлектрике их минимально допустимая в производстве ширина определяется, прежде всего, адгезионными свойствами материала основания и гальваностойкостью оксидированного слоя фольги, так как браком является даже частичное отслаивание проводника от основания диэлектрика. Поэтому минимальную эффективную ширину проводника (tmin1) выбирают в соответствии с классом точности и способом изготовления печатных плат по ГОСТ 23751-86.
Максимальная ширина проводника:
tmax = tmin + (0.02...0.06)= tmin + 0.02=0.425+0.02=0.445≈0.5 мм.
4.2.7 Минимальный зазор между элементами проводящего рисунка.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
где - расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм;
- допуск на расположение проводников, мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой для Дmax2=2.3мм, мм:
мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой для Дmax1=2.0мм, мм:
мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
мм.
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками металлизированных отверстий, необходимое для проведения между ними проводника:
мм
Минимальное расстояние между проводником питания и контактной площадкой:
мм