Конструирование печатных плат

Процесс конструирования ПП предполагает выполнение ряда взаимосвязанных операций:

· выбор размера платы,

· выбор способа крепления,

· выбор числа слоев,

· разработка проводящего рисунка (топологическое конструирование).

Топологическое конструирование ПП включает в себя размещение электрорадиоэлементов на ПП и трассировку соединений между контактными площадками (КП). Выбор размеров и вида ПП (ОПП, ДПП, МПП) может производиться как до процесса конструирования, исходя из соображений унификации в пределах устройства, так и в процессе по промежуточным результатам разработки топологии платы, а также, исходя из освоенного на предприятии технологического процесса.

При размещении электрорадиоэлементов (ЭРЭ) чаще всего исходят из критерия двух минимумов: минимума пересечений и минимума длины связей. Первое условие обозначает и минимум переходных отверстий, что обеспечивает технологичность по минимуму числа слоев. Второе условие означает максимум связей между соседними элементами.

Возможно применение и других критериев: минимума числа соединений, длина которых больше заданной, максимума числа цепей простой конфигурации, минимума суммарной взвешенной длины соединений и др.

Размещение ЭРЭ на плате регламентируется условной координатной сеткой из двух взаимно перпендикулярных линий, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Это расстояние – шаг координатной сетки – устанавливается равным 0, 5; 0, 625; 1, 25 мм. Две взаимно перпендикулярные линии координатной сетки с точкой пересечения в левом нижнем углу чертежа платы используют, как оси координат, точку их пересечения (узел координатной сетки) – как начало или базу координат.

Рабочая площадь печатной платы

Рабочая площадь печатной платы или зона расположения посадочных мест на ПП равна общей площади ПП за вычетом краевого поля - свободной полосы вдоль периметра ПП, предусматриваемой для технологических целей, не занимаемой рисунком, навесными элементами и соединителями.

Условие возможности размещения элементов схемы на заданной площади ПП определяются неравенством:

где - рабочая площадь ПП,

- площадь посадочного места i-го ЭРЭ, которая определяется: габаритными размерами ЭРЭ, правилами формовки выводов для установки при заданном шаге координатной сетки, вариантом установки.

Размер краевого поля со стороны соединителя составляет от 15 до 30 мм в зависимости от типа и числа контактов разъема, в остальных местах - ширина краевого поля определяется конструкцией ПП и должно быть не менее толщины платы.

Центры монтажных отверстий и под выводы навесных ЭРЭ располагают в узлах координатной сетки. Если шаг расположения многовыводного элемента не совпадает с шагом координатной сетки, то в узел помещается, по меньшей мере, одно из отверстий, принимаемое за основание, а остальные располагаются в соответствии с конструкцией элемента (по возможности на линиях координатной сетки).

Навесные элементы имеют выводы прямоугольного или круглого сечения. Диаметр отверстия под вывод выбирают из условия получения зазора между выводом и стенкой отверстия, обеспечивающего капиллярное проникновение припоя в процессе пайки.

Расчет печатного монтажа

Расчет печатного монтажа включает в себя следующие этапы:

1. Исходя из технологических возможностей производства, выбирается метод изготовления и класс точности ПП.

2. Определяется минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления по формуле:

где - максимально допустимый ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа схемы электрической принципиальной), А

где - допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления (см. справочные данные), А/мм²

- толщина проводника, мм.

3. Определяется минимальная ширина печатного проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

где - удельное объемное сопротивление проводника (справочные данные), Ом*мм²/м,

- длина проводника, м,

- допустимое падение напряжения, определяется из анализа параметров схемы, В, не должно превышать 5% от напряжения питания и должно быть более запаса помехоустойчивости микросхемы.

4. Определяется номинальное значение диаметров монтажных отверстий :

где - максимальный диаметр вывода устанавливаемых ЭРЭ,

- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия,

- разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0, 1...0, 4 мм.

Рассчитанные значения сводят к предпочтительному ряду отверстий: 0.7, 0.9, 1.1, 1.3, 1.5 мм. При этом следует учитывать, что минимальный диаметр монтажного отверстия должен быть:

где - расчетная толщина платы,

- отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы.

5. Рассчитывается минимальный диаметр контактной площадки и минимальная ширина проводника для ОПП внутренних слоев МПП. Эти величины зависят от метода изготовления ПП.

а) Для слоев, изготовляемых химическим методом:

минимальный диаметр КП:

где - толщина фольги,

- минимальный эффективный диаметр площадки,

- расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки.

и - допуск на расположение отверстий и контактных площадок,

- максимальный диаметр просверленного отверстия,

- допуск на диаметр отверстия.

Минимальная ширина проводника:

где - минимальная эффективная ширина проводника, =0, 18 мм для плат 1, 2, 3-го классов точности и О, 15 мм для плат 4-го класса точности.

б) Определяется минимальный диаметр контактной площадки и минимальная ширина проводников для ДПП и наружных слоев МПП, изготовленных комбинированным позитивным методом:

- при фотохимическом способе получения рисунка

- при сеткографическом способе получения рисунка

в). Определяется минимальный диаметр контактной площадки и минимальная ширина проводников для ДПП и наружных слоев МПП, изготовленных электрохимическим методом:

- при фотохимическом способе получения рисунка

- при сеткографическом способе получения рисунка

6. Определяется максимальный диаметр контактной площадки и максимальную ширину проводников для ДПП и наружных слоев МПП, изготовленных Максимальный диаметр контактной площадки:

7. Определяется минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка:

а) минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

где - расстояние между центрами рассматриваемых элементов,

- допуск на расположение проводников,

б) минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

в) минимальное расстояние между двумя проводниками:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒