Толщина платы, мм 1,5

Максимально допустимый ток

(определяется из оценки схемы) I_max, мА 200

Толщина фольги h, мм 0,05

Допустимая плотность тока

(зависит от толщины фольги) i_доп, А/мм² 38

Допустимое падение напряжения (определяется из анализа электрической схемы, не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхемы) U_доп, В 0,25

Удельное сопротивление печатного

проводника , Оммм²/м 0,0175

Максимальная длина печатного проводника l, м 0,12

Расстояние между выводами микросхемы l_мс, мм 2,5

Максимальный диаметр выводов микросхемы d_мс, мм 0,6

Основные конструктивные параметры для печатных плат четвертого класса точности (ГОСТ 23751-86) имеют следующие значения:

Минимальное значение

номинальной ширины проводника t_1min, мм 0,15

Номинальное расстояние между проводниками S, мм 0,15

Допуск на ширину проводника без покрытия t, мм 0,05

Допуск на расположение отверстий _d, мм 0,05

Допуск на расположение контактных площадок _p, мм 0,15

Допуск на отверстие d

Допуск на расположение проводников на ДПП _l, мм 0,03

Гарантийный поясок b_м, мм 0,05

3.2.1 Расчет по постоянному и переменному току. Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

(19)

где I_max – максимально допустимый ток, протекающий в проводнике, А;

i_доп – допустимая плотность тока, А/мм²;

h – толщина проводника, мм.

Минимальная ширина проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

(20)

где  – удельное сопротивление, Оммм;

l – длина проводника, мм;

U_доп – допустимое падение напряжения, В;

Значения минимальной ширины проводника для цепей питания и заземления (b_min1) и минимальной ширины проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем (b_min2) не должны быть меньше рассчитанных значений.

По 4 классу точности, согласно ГОСТ 23751-86, минимальное значение номинальной ширины проводника t = 0,15 мм.

Исходя из проведенного расчета:

b_min1 = 0,11 ≤ 0,15 мм,

b_min2 = 0,0336 ≤ 0,15 мм.

Это означает, что результат удовлетворяет 4 классу точности ПП. При других размерах ПП будет работать нестабильно.

Расчет по переменному току не проводится из-за низкой частоты работы схемы, т. е. влиянием паразитных емкостей и индуктивности проводников можно пренебречь.

3.2.2 Конструктивно-технологический расчет. Рекомендуется начинать с определения размеров металлизированных отверстий.

В ПП применяются монтажные металлизированные отверстия для установки ЭРЭ и переходные металлизированные отверстия для создания электрических связей между слоями. Диаметр монтажного отверстия должен быть больше диаметра выводов навесных элементов на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматизированной сборки ячеек.

Для этого учитываем соотношение:

(21)

где Н_расч – расчетная толщина платы, Н_расч = 1,5 мм (для ДПП);

υ₁ – числовой коэффициент, определяющий рассеивающую способность электролита, υ₁ ≈ 0,33.

Подставляя значения, получим:

Определяем значение диаметров монтажных отверстий.

Максимальное значение вывода ЭРЭ:

(22)

где D_выв – диаметр вывода ЭРЭ, устанавливаемого на печатную плату, мм;

d_нэ – допуск на диаметр вывода, принимаем d_нэ = ±0,1 мм.

Вычисляем по этой формуле значения выводов элементов схемы:

D_МС = 0,6 + 0,1 = 0,7 мм

D_R = 1 + 0,1 = 1,1 мм

D_С = 0,7 + 0,1 = 0,8 мм

D_ZQ = 0,2 + 0,1 = 0,3 мм

D_VD6 = 1,8 + 0,1 = 1,9 мм

D_VD1-4 = 0,6 + 0,1 = 0,7 мм

D_VD5 = 1 + 0,1 = 1,1 мм

D_VT = 0,95 + 0,1 = 1,05 мм

Максимальное значение отверстия:

(23)

где ∆D – погрешность диметра сверла отверстия, обусловленная биением сверла и качеством заточки, ∆D = 0,025 мм;

D_св. – диаметр сверла, мм.

С учетом толщины металлизации отверстия, диметр сверла:

(24)

где D_отв=D_{выв max} – номинальное значение металлизированного отверстия, мм.

Диаметров монтажных отверстия:

(25)

где D_выв – максимальный диаметр вывода ЭРЭ, устанавливаемого на печатную плату, мм;

з – величина зазора (0,1 ÷ 0,15 мм), принимаем з = 0,12 мм.

Рассчитанные диаметры монтажных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7;0,8; 0,9; 1,0;1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8;2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Вычисляем по формуле (25) значения диаметров монтажных отверстий для всех элементов схемы:

Рассчитанные диаметры монтажных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

При конструировании ПП необходимо произвести расчет, в ходе которого определим оптимальные размеры проводящего рисунка, приемлемые зазоры между элементами и реальные допуски на изготовление.

Методика такого расчета зависит от способа изготовления ПП. Выбираем широко используемую методику расчета основных размеров элементов печатного монтажа в соответствии с производственно-техническими требованиями. Эта методика предусматривает базовый способ изготовления ДПП. В качестве метода изготовления был выбран комбинированный позитивный метод.

Определим диаметр контактных площадок.

Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП:

(26)

где D_min – минимальный размер контактной площадки, определяется диаметром вписанной окружности, обеспечивающей гарантированный поясок фольги вокруг отверстия, мм;

h_Г – толщина гальванической меди, h_Г = 0,05 мм;

h_Р – толщина слоя металлорезиста, h_Р = 0,015 мм;

D_1min – минимально допустимый диаметр контактной площадки, который зависит от максимального диаметра отверстия после сверления от заданной ширины гарантированного пояска фольги В_М, максимальных по значению допусков центров отверстий и центра контактной площадки σ_КП, σ_отв..

Минимально допустимый диаметр контактной площадки:

(27)

где B_M – расстояние от края отверстия до края контактной площадки, зависит от класса точности, B_M = 0,05 мм;

D_{о max} – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм.

σ_отв. = 0,005 – допуск центра отверстий;

σ_КП = 0,15 – допуск центра контактной площадки.

Рассчитанные диаметры просверленных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП:

Рассчитанные диаметры контактных площадок выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Максимальный диаметр контактной площадки:

, (28)

Рассчитанные диаметры контактных площадок выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.