13.3 Топологическое конструирование пп.

Для технологического конструирования ПП необходимо знать:

1. Правило двух минимумов;

2. Нормы на размещение и расчет числа посадочных мест;

3. Нормы при трассировке и библиотеку контактных площадок.

Процесс топологического конструирования слагается из размещения и трассировки. При размещении расставляют навесные элементы на плате, распределяют контакты соединителей по электрической схеме и размещают контрольные гнезда. При трассировке прокладывают линии соединений (проводники) между контактными площадками в соответствии со схемой с учетом геометрический и электрических ограничений. Процесс технологического конструирования является процессом постепенного приближения к результату, размещение и трассировка многократно корректируются в поиске наилучшего решения (Рис. 13.3).

Критерием служит правило двух минимумов: должно быть достигнуты минимум пересечений и минимум длины связей. Минимумы пересечений означают и минимум переходных отверстий. Этот минимум имеет приоритет, т.к. обеспечивает технологичность по минимуму числа слоев и создает важные предпосылки для безотказности.

Минимум длины связей означат максимум связей между соседними элементами, что приводит к минимуму паразитных монтажных емкостей и индуктивностей.

Нормы при размещении элементов.

Выводы навесных элементов подвергаются формовке – операции придания выводам определенной формы и длины. Отформованные выводы как правило, выступают за габариты корпуса элемента. Контур площадки под элемент с отформованными выводами называют посадочным местом. Эти контуры гостированы.

Выводы навесных элементов бывают из проволоки круглого сечения (штыревые выводы) или прямоугольного (планарные выводы). Элементы со штыревыми выводами устанавливают только с одной стороны, с планарными – можно на обоих сторонах платы установить, но технологичность и ремонтопригодность при этом падают.

Н а площадь ПП оставляют краевое поле.

Рис 13.3 Размещение посадочных мест

элементов на плате.

x=5 мм

y2=2,5 мм

y1= в зависимости от штепсельного разъема

t_x,ty – шаг установки по осям

n=n_x^.n_y

n_x= n_y=

Размер же краевого поля у1 берется в зависимости от применяемого штепсельного разъема (см. таблицу 13.1).

Таблица 13.1 Параметры штепсельных разъемов

Тип соединения (ШР)	Число контактов	Ответная часть на ПП	Паяльный шов	Y1 [мм]	Соединительные узлы
ГРПП 3	14 35 45	Вилка	В отверстии	17,5	УП и узел объектного монтажа
ГРПП 3	24 58	Вилка	Внахлест	17,5	УП и узел объектного монтажа
ГРПМ1-ШУ	31 45 62;90	Вилка или розетка	В отверстии	22,5	УП и узел объектного монтажа
ГРПП1-ШУ	122	Вилка или розетка	В отверстии	27,5	УП и узел объектного монтажа
ГРПМ1-ГУ	25	Вилка или розетка	В отверстии	25,0	УП и узел объектного монтажа
ГРПМ9-Н	25	Вилка	Внахлест	17,5	УП и УП объектного монтажа
ГРПМ	40	Вилка	В отверстии	30	УП и узел объектного монтажа
РППМ26*	17 72	Вилка	В отверстии	17,5	УП и узел объектного монтажа
РППММ2	142	Вилка	Внахлест	22,5	УП и узел объектного монтажа
СНП34*	135	Розетка	В отверстии	15,0	УП и узел объектного монтажа
Кабель гибкий печатный	—	—	В отверстии и внахлест	25	УП и узел объектного монтажа
Жгут объемный	—	—	В отверстии	35	УП и узел объектного монтажа

* - гарантируется стабильность контактных сопротивлений при вибрации.

На УП как правило устанавливается вилка. Соединитель СНП34 устанавливается на УП своей розеткой.

Размеры же корпусов ИС и микросборок определены в ГОСТ17467-79 семью цифрами: первые четыре – шифр типоразмера, затем точка и две цифры – выводов, а после дефиса – порядковый номер модели. Например, 1305.45 имеет размеры посадочного места 29,5 ^. 19,5 45,0 ^. 35,01.

Рисунок соединений состоит из графических элементов – проводников и контактных площадок. Его выполняют на поле чертежа, где показана декартова система координат – координатная сетка. Шаг основной – 2,5 мм. Большую сторону платы ориентируют по оси Х. Сторону установки элементов называют СУ, обратную СО. Начало координат - в левом нижнем углу, для СО – в правом нижнем.

Графические элементы, изображаемые на чертеже ПП: соединительные проводники, шины питания, шины заземления, экраны и т.д. Проводник условно изображают одной линией при ширине проводника на чертеже 1 мм и менее, если его ширина более 1 мм, то изображают его двумя линиями со штриховкой. Если проводник имеет вид ломаной линии, то точки перегиба совмещают с узлом координатной сетки.

Т опология рисунка для ДПП и МПП необходимо строить с учетом снижения паразитный емкостей и индуктивностей, шины питания и заземления располагать со стороны установки, а сигнальные цепи – с обратной стороны. Причем проводниковые полосы на разных сторонах предпочтительно ориентировать перпендикулярно друг другу.

Н авесные элементы имеют планарные или штыревые выводы из круглой проволоки  0.3; 0,4; 0,6 мм. Для штыревых выводов предусматриваются металлизированные отверстия с d_отв=d_в+0,1^.2 (Рис 13.3);

Зазор в металлизированном отверстии необходим для капиллярного проникновения припоя во время пайки, которая повышает прочность соединения.

Навесные элементы с планарными выводами (микросхемы) размещают на плате со стороны печатных проводников и крепят их пайкой (Рис. 13.6) в нахлёст на печатные проводники.

Допустимая погрешность совмещения рисунков ПП для круглых и прямоугольных

к онтактных площадок    0,2 мм (Рис. 13.7).

Рис. 13.7 Допустимое смещение контактных площадок.

Наряду с навесными элементами допускается применять навесные перемычки в количестве до 5% от общего числа соединений на ПП.

Топологическое конструирование – самое сложное конструирование. Сложность в большом объеме данных при конструировании и лабиринтное выполнение электрических связей. Снижение трудоемкости возможно двумя путями: 1) применение САПР;2) приме-нение температурного проектирования.

Сложность топологических работ можно ориентировочно оценить заранее по числу интегральных схем (ИС): до 30 ИС – простая технология;

3060 – средняя технология;

60 и больше – сложная.

Сложная топология практически вручную не выполнима. При использовании САПР основная трудность приходится на составление программ и подпрограмм.

В САПР используются автоматизированное рабочее место конструктора АРМ-К. при размещении элементов и топологий корректировка размещения производится на экране дисплея, используя световое перо и банк данных элементной базы, их параметров и размеров, а также библиотеку контактных площадок (ГОСТ23751-79), заложенные в память ЭЦВМ, работающей совместно с АРМ.

При рассмотрении топологических работ с САПР – учесть, что каждый размер и проводника и элемента необходимо математически описать. Если этим нельзя воспользоваться для аналогичных случаев в дальнейшем, то эффективность САПР снижается. По этой причине для сложной и средней топологии представляет интерес темплетное моделирование.

Темплетом называют многократно используемый контур (модель) посадочного места компонуемого навесного элемента. Темплет выполняют в масштабе из листового клеющегося материала. Конструктор моделирует устройство, неоднократно переклеивая темплет элемента и соединяемых проводников.

Темплетная модель топографии рисунка ПП состоит из одноцветных темплетов посадочных мест навесных элементов и разноцветных (в зависимости от числа слоев) темплетов проводников.

После проверки и корректировки темплетную модель подвергают репродуцированию для получения фотошаблона.