13.2. Основные понятия, терминология и критерии для сравнения при конструировании печатных плат (пп).

Основой любого электронного изделия является ПП. Для рассмотрения вопросов, связанных с конструированием ПП, необходимо оценить место ПП в структуре РЭА. Как известно, структура современной РЭА имеет две параллельные ветви: одна использует печатные платы, другая – интегральные РЭА основанная на ПП состоит из цепи: печатные платы, печатные узлы (ПУ), электронные модули М1, электронные модули М2 (блоки). В указанной цепи могут отсутствовать такие структурные единицы, как модуль и блок, если печатный узел без дополнительной конструктивной аранжировки входит в составные части третьего структурного уровня (пульт, моноблок, стойка, шкаф и т.д.)

Термины для ПП и их элементов по ГОСТ20406-75:

Печатная плата – печатный монтаж и печатные элементы, нанесенные на изолированное основание.

Печатный монтаж – совокупность печатных проводников с помощью которых обеспечивается электрическая связь элементов схемы.

Печатная схема – это печатный монтаж и печатные элементы (R,C,W), нанесенные на изоляционное основание.

Печатный проводник – непрерывная печатная полоса или площадка в печатном монтаже.

Контактная площадка – часть печатного проводника на поверхности платы, в отверстии или в толще основания, используемая для соединения.

Монтажное отверстие – металлизированное или не металлизированное в печатной плате, предназначенное для монтажа выводов электро и радиоэлементов.

Координационная сетка – сетка из взаимно перпендикулярных линий, нанесенных на чертеже ПП, служащая для задания координат отверстий и взаимного расположения проводников. Чертежи ПП выполняются согласно ГОСТ2417-78.

Шаг координационной сетки – расстояние между двумя параллельными линиями на сетке. Согласно ГОСТ10317-79 h=0.5; 0.25; 2,5 и (5) мм.

Узел сетки – точка пересечения двух линий сетки.

Печатный узел (ПУ) – печатная плата со всеми электрическими и механическими подсоединенными к ней навесными элементами.

Модуль первого уровня – конструкция, собранная из печатного узла с базовой несущей конструкцией, т.е. это функционально и конструктивно завершенная часть какого-либо технического решения.

Например: Усилитель мощности, Задающий генератор, триггер и т.д.

Первые попытки применения печатного монтажа у нас в стране были еще в 1940г., но уровень техники не позволил получить простой и экономичный способ изготовления ПП. Только в 1961г. стали “печатать” проводники и некоторые элементы.

Сущность печатного монтажа заключается в нанесении на диэлектрическое основание любым способом требуемый рисунок печатных проводников.

При сборке изделий с печатным монтажом можно легко автоматизировать или механизировать сборочные технологические процессы.

При конструировании ПП используют четыре основных критерия:

Габаритный критерий. Он связан с разбиением электрической схемы блока на функциональные части. Для ЭВМ рекомендуется а^.b=150^.170.

Рис. 13.1 Правило изменения размеров ПП.

Рис. 13.2 Плотность рисунка ПП.

Для морской и самолетной РЭА рекомендуется a=60, b=120 (Рис. 13.1).

С увеличением типа размера ухудшается теплоотвод от центра платы. При этом также занижаются ремонтопригодность платы, т.к. отыскать неисправность сложнее, а при агрегатном способе замены ПУ велика стоимость ремонта.

А при использовании нескольких малых ПП вместо одной требуются дополнительные переходные контакты и устройства для перехода и больше крепежной арматуры.

Поэтому чаще нарушают в сторону увеличения типоразмера, особенно для устройств, не подвергающихся тепловому удару: например, телевизору. Но при больших размерах происходит коробление основания и прогиб.

Критерий плотности рисунка и толщины проводника.

t – ширина проводника

s – расстояние между проводниками (Рис. 13.2)

Разрешающей способностью монтажа R называется число проводников, укладывающееся на 1мм:

Геометрические параметры трех классов плотности рисунка ПП.

Класс	Плотность	Ширина проводника tmin, мм	Расстояние между проводниками smin, мм	Разрешающая способность R, лин/мм	Предельный размер ПП актив, мм
1	Малая	0,5	0,5	1,0	Без ограничен.
2	Средняя	0,25	0,25	2,00	240
3	Высокая	0,15	0,15	3,33	170

Выбранный класс плотности проверяют на плотности тока (допускают j_пп=20 А/мм²). Толщина медной фольги для печатных проводников на основании - _п=10,20,35 мкм. Если j>20 А/мм², то можно толщину наращивать химическими и гальваническими способами. Плотность тока можно увеличивать при переходе на металлическое основание, что улучшает теплоотвод (j_доп=<20 А/мм²).

Критерий числа слоев. Различают по числу слоев односторонние (ОПП), двусторонние (ДПП) и многослойные (МПП) печатные платы. Выбор числа слоев – это выбор между ОПП, ДПП или МПП для конкретной поставленной задачи. Возможности трассировки растут по ряду ОПП, ДПП к МПП, но растут и трудности изготовления при этом.

Чаще всего используют ДПП, а вместо не уместившихся печатных проводников устанавливают дополнительные прямые отрезки объемных проводов (перемычки).

Выбор варианта в каждой конкретной задаче решает конструктор с точки зрения технологичности конструкции.

Критерий по материалу основания. Выбор толщины основания и материала оказывают основное влияние на жесткость, собственную емкость и теплопроводность ПП. Толщины и материала гостированы: ГОСТ10317-79.

0,1 - 0,2 - 0,4 - 0,8 – 1,0 - 1,5 –2,0 – 3,0 мм, где 0,1;0,2;0,4 – гибкие

0,8;1,0;1,5;2,0;3,0 – жесткие

В основном это листовой фольгированный, с одной или с двух сторон, гетинакс и стеклотекстолит. Листовой металл (алюминиевый сплав или низкоуглеродистая сталь) стали применять относительно недавно. Основание в 0,5 мм с двусторонней накатанной полимерной пленкой в 2^.0,5 мм.