Скачиваний:
32
Добавлен:
21.02.2014
Размер:
103.42 Кб
Скачать

Министерство высшего и среднего специального образования РФ

Балаковский институт техники, технологии и управления

Практическая работа

Расчет геометрических параметров элементов конструкции печатных плат, гибких печатных шлейфов и гибких печатных кабелей.

Выполнил(а):

ст. гр. УИТ-43

Дюжева Ю.С.

Проверил(а):

Штукина И. В.

Балаково-2005г.

4.2 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=30В/0.47Ом=64А;

-напряжения питания схемы Uсхемы =220В;

-длина проводника l=0.195м;

-шаг координатной сетки 1.25мм;

-допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения. Uдоп=30*5/100=1.5В;

-диаметры выводов ЭРЭ:

D1=0.5мм, D2=0.6мм, D3=0.7мм, D4=0.8мм, D5=1мм

Основные параметры ПП для 4 класса точности:

-минимальное значение номинальной ширины проводника,t,мм 0.15;

-номинальное расстояние между проводниками,S,мм 0.15;

-гарантийный поясок,bм, на наружном слое, мм 0.05;

-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 0.05

-допуск на расположение отверстий δd мм 0.08;

-допуск на расположение контактных площадок δр,мм 0.20;

-допуск на расположение проводников δ1, мм 0.03.

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, Оммм2/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

Для Двыв1=0.7мм

Д1=0.7+0.05+0.15=0.9мм

Для Двыв2=1.0мм

Д2=1.0+0.05+0.15=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+0.1+0.15=1.05мм=1.15мм

Д 0max 2=1.2+0.15+0.15=1.5мм=1.5мм

Эффективный минимальный диаметр контактных площадок для всех видов отверстий:

Д1min1==1.81мм

Д1min2==2.16мм

Минимальный диаметр контактных площадок:

Дmin1=1.81+1.5*0.05=1.885мм=1,89мм

Дmin2=2.16+1.5*0.05=2.235мм=2,24мм

Максимальный диаметр контактной площадки:

Дmax = Дmin + (0.02 ... 0.06)

Дmax1 = Дmin1 + (0.02 ... 0.06)=1.885+0.02=1.905мм

Дmax2 = Дmin2 + (0.02 ... 0.06)=2.235+0.02=2.255мм

Приводим максимальные диаметры контактных площадок до значений соответствующих стандартному ряду 2.0мм, 2.6мм.

Сведем полученные результаты в таблицу 2.

Таблица 2

Двыводов, мм

Д0, мм

Дmax,, мм

Дmin, мм

0.5 – 0.7

1.15

2.0

1.89

0.8 – 1.0

1.5

2.6

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=0.275+0.04=0.315≈0.4 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=2.6мм.

мм.

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой для Дmax1=2.0мм.

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

Таким образом, проведенный расчет элементов проводящего рисунка позволяет выполнить трассировку ПП. Трассировка печатной платы выполнена в соответствии с произведенными расчетами. Результаты расчета показывают, что расстояния между элементами проводящего рисунка больше минимально допустимых.