4.2 Расчёт критерия компоновки схемы

В качестве критерия оценки качества проведенной компоновки рассчитаем коэффициент заполнения по объему печатной платы.

Коэффициент заполнения по объему рассчитывается по формуле

, (4.1)

где – суммарный объем всех элементов,

– объем печатной платы.

Сначала рассчитаем установочный объем каждого элемента, исходя из его геометрических параметров, взятых из справочной литературы. Установочный объем элемента рассчитывается по формуле

(4.2)

Наименование элемента	Объем, мм3	Кол-во, шт.	Суммарный объем, мм3
Резистор С2-33	50.95	12	611.4
Конденсатор КМ-6	1847.05	5	9235.25
Транзистор 3102	229.69	1	229.69
Транзистор 3107	229.69	2	459.38
Микросхема 140УД7	691.43	2	1382.86
Микросхема КР555ЛА3	1176.42	2	2352.84
Микросхема КР555ЛА13	1176.42	1	1176.42
Диод КД503А	113.86	4	455.44

Суммируя рассчитанные объемы элементов, получаем общий установочный объем всех элементов = 15903.28 мм³.

Объем печатной платы равен

,

где a,b – длина и ширина печатной платы,

h – высота самого высокого элемента печатной платы (c учетом выводов).

Учитывая, что наибольшим параметр h является у микросхемы 140УД7, согласно ГОСТ и условиям монтажа, оно равно 14 мм, подставляя числовые значения, получим

120  90  14 = 151200 мм³.

Подставляя полученные значения объемов в формулу (4.1), находим коэффициент заполнения по объему.

0.105

Значение данного показателя вполне приемлемо для целей данной работы.

5. Конструирование печатной платы

5.1 Выбор материала и метода изготовления печатной платы

Исходя из того, что данная плата является двусторонней, в качестве материала для изготовления основания платы был выбран стеклотекстолит марки СФ-2-35. Для изготовления данной печатной платы будем применять комбинированный позитивный метод, основанный на сочетании химико - гальванического способа металлизации отверстий, контактных площадок и проводников со способом химического травления с пробельных мест.

Данный способ обеспечивает необходимую точность изготовления печатной платы и исключает недопустимые пересечения проводников.

Основные этапы технологического процесса:

– получение заготовки;

– сверление монтажных отверстий;

– химико - гальваническая металлизация отверстий и поверхности печатной платы;

– нанесение рисунка;

–гальваническая металлизация токопроводящих участков, осаждение металлорезиста;

– удаление защитной маски и травление меди с пробельных мест;

– оплавление металлорезиста.

5.2 Расчёт печатного монтажа

Печатные платы по плотности проводящего рисунка делятся на 3 класса. Первый класс характеризуется наименьшей плотностью проводящего рисунка; второй и третий класс характеризуются повышенной и высокой плотностью проводящего рисунка соответственно. Выбранный нами комбинированный позитивный метод изготовления печатной платы применяется для плат первого и второго классов точности.

Поскольку элементы печатной платы имеют средние по величине геометрические размеры, было принято решение использовать класс плотности 1.

Требования к геометрическим параметрам печатной платы выбранного класса точности представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Минимальные значения геометрических параметров печатных плат класса плотности 1.

Наименование параметра	Условное обозначение параметра	Размеры проводящего рисунка, мм
Ширина проводника	t	0.5
Расстояние между проводниками, контактными площадками, проводником и контактной площадкой.	S	0.5
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки	bM	0.05
Отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы	j	0.400

Исходя из того, что минимальный диаметр вывода элемента, устанавливаемого на печатную плату, составляет 0.5 мм, следует, что с учетом допуска 0.4 мм минимальный диаметр отверстия на плате составит 0.9 мм. Следовательно, максимальная толщина платы будет равна и составит 2.25 мм. Исходя из стандартного ряда и учитывая вышеприведенное соотношение, выберем толщину платы равной 2.5 мм.

Минимальный диаметр контактной площадки выбирают исходя из условия сохранения целостности контактной площадки при сверлении плат. B нашем случае минимальный эффективный диаметр контактной площадки D_1min равен

, (5.1)

где d_max – максимальный диаметр просверленного отверстия;

_{отв –} погрешность расположения отверстия (мм), определяется как и учитывает неточности сверления станка и погрешности базирования платы на станке.

_кп – смещение центра контактной площадки (мм), зависит от точности расположения рисунка на шаблоне, погрешности экспонирования, погрешности расположения базовых отверстий и находится как =0,095 мм, b_m - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки.

В свою очередь , где , d_МОтв - диаметр металлизированного отверстия, который выбирают из ряда рекомендуемых. d определяется точностью изготовления сверла и его биением.

=1.47

Минимальный диаметр контактных площадок для двусторонних печатных плат, изготавливаемых комбинированным позитивным методом, рассчитаем по формуле

=1.574 (5.2)

где h_ф - толщина наращенной гальванической меди, h_Ф=0.05 мм;

h_ПМ - толщина предварительно осажденной меди, h_ПМ=0.006 мм;

h_Р- толщина металлического резиста, h_P=0.02 мм.

Рассчитаем минимальную ширину проводника

,

подставляя в эту формулу значения получим t_min=0.504 мм.

Найдем минимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне

.

Значения, полученные при h_p=0.02 мм, указаны в таблице 5.2.

. При h_p=0.02 мм получим t_шmin=0.584 мм.

Найдем максимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне

.

Значения, полученные при D_Ш=0.05 мм, t_Ш=0.04 мм, указаны в таблице 5.2.

. Получим t_Шmax=0.524 мм.

Найдем максимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне при экспонировании

.

Значения, полученные при Э=0.02 мм, указаны в таблице 5.2.

, получим t_max=0.564мм. Таблица 5.2.

,мм	,мм	,мм	,мм	,мм	,мм
0.9	1.47	1.574	1.554	1.604	1.644

Выберем шаг координатной сетки равным 2.5 мм.

Таблица выбранных предельных значений технологических параметров .

Наименование коэффициента	Обозначение	Величина
Толщина предварительно осажденной меди, мм	hпм	0.006
Толщина металлического резиста, мм	hp	0.020
Погрешность расположения отверстия относительно координатной сетки, обусловленная точностью сверлильного станка, мм	о	0.060
Погрешность базирования плат на сверлильном станке, мм		0.02
Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне:
Контактной площадки, мм	ш	0.05
Проводника, мм	шt	0.03
Погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на слое, мм	э	0.02
Погрешность расположения контактной площадки на слое из-за нестабильности его линейных размеров, % от толщины	м	0-0.100
Погрешность расположения базовых отверстий на заготовке, мм	з	0.02
Погрешность положения базовых отверстий фотошаблона, мм	п	0.03
Погрешность диаметра отверстия после сверления, мм	d	0.020
Погрешность изготовления окна фотошаблона, мм	DШ	0.050
Погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка, мм	Э	0.020