7 Лекция

Конструктивно-технологический расчет геометрических параметров

элементов конструкции ПП. Элементы расчета электрических

параметров печатных плат.

Цель: изучение методики расчета геометрических и электрических параметров печатных плат.

Задачи:

1. Рассмотреть методику расчета геометрических параметров печатных плат.

2. Рассмотреть методику расчета электрических параметров печатных плат.

Учебная информация

При реализации схемотехнических решений минимально необходимые размеры элементов печатного монтажа и их взаимное расположение определяют в результате расчета электрической схемы. При расчете геометрических параметров элементов конструкции печатных плат используется стандартизированная и широко используемая на предприятиях методика расчета основных размеров элементов печатного монтажа в соответствии с техническими требованиями для односторонних и двусторонних печатных плат, выполненных комбинированным позитивным и электрохимическими методами.

Методика расчета предусматривает базовый способ изготовления односторонних и двусторонних печатных плат. Расчет печатного монтажа состоит из трех этапов:

- расчет по постоянному току;

- расчет по переменному току;

- конструктивно – технологический расчет.

Выбираем метод изготовления и класс точности печатной платы (ГОСТ 23751-86).

Расчет по постоянному и переменному току.

Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

_.

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

b_min2=I_maxl/U_допh.

Конструктивно-технологический расчет

Минимальное значение диаметров металлизированных отверстий.

Д_мин

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

Д_отв=Д_выв+з.

Минимальный диаметр контактной площадки для ДПП:

Д_мин=Д_1мин+1,5 (h_г +h_р) – при серебрении,

Д_мин=Д_1мин+1,5 h_г - для оплавляемого покрытия олово-свинец,

.

Максимальный диаметр просверленного отверстия:

Д_0макс=Д_св+Д.

С учетом толщины металлизации отверстия и некоторой усадки диэлектрической подложки, диаметр сверла:

Д_св= Д_отв+(0,1…0,15).

Максимальный диаметр контактной площадки:

Д_max=Д_min+(0,02...0,06).

Минимальная ширина проводника на ДПП:

t_min=t_{1 min}+1,5h_г+t.

Максимальная ширина проводника:

t_max=t_min+(0,02...0,06).

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

.

Минимальное расстояние между проводниками:

S_min = L_З – (t_max + 2 l).

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

.

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками металлизированных отверстий, необходимое для проведения между ними проводника:

.

Минимальное расстояние между проводником питания и сигнальным проводником:

_.

Расчет электрических параметров печатных плат

К электрическим параметрам, которые должны учитываться при разработке печатных плат относятся: омическое сопротивление проводников; допустимая токовая нагрузка; электрическая емкость и индуктивность печатных проводников; взаимоиндуктивность печатных проводников.

Омическое сопротивление печатных проводников в обычных низкочастотных платах, как правило, не оказывает влияния на работу схемы, но при значительной протяженности и минимальной ширине проводника эта величина может достигнуть значений, способных внести искажения в работу устройства.

Сопротивление проводника из однородного металла (R):

При протекании по проводнику высокочастотного переменного тока распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно за счет наличия поверхностного эффекта.

Явление поверхностного эффекта характеризуется эффективной глубиной проникновения тока (d_эфф.). Для немагнитных проводников:

Сопротивление печатного проводника на высоких частотах :

Сопротивление наиболее распространенных в технике печатных плат плоских медных проводников на высоких частотах :

Величину токовой нагрузки одиночных проводников из медной фольги с постоянной шириной и сечением S можно определяют ориентировочно по графику.

Для проводников, расположенных на расстоянии, меньшем их ширины, или на внутренних слоях многослойной печатной платы, а также для проводников, выполненных из гальванически осажденной меди, величину допустимой токовой нагрузки следует уменьшить на 15-20%.

Емкость между печатными проводниками, а также индуктивность и взаимоиндуктивность, служат источниками помех, оказывающими существенное влияние на работу аппаратуры.

Значения емкости (С), индуктивности (L) и взаимоиндуктивности (М) проводников в значительной степени зависят от взаимного расположения проводников на печатной плате.

Вопросы для самопроверки:

1. Поясните методику расчета геометрических параметров печатных плат.

2. В чем заключается расчет по постоянному току?

3. В чем заключается расчет по переменному току?

4. От чего зависит диаметр металлизированного отверстия на плате?

5. Поясните методику расчета электрических параметров печатных плат.

6. Что такое глубина проникновения? Как она определяется?