Определение конструктивных параметров платы

Для выбора размеров печатной платы необходимо определить ее площадь. Площадь можно определить как

где:    F _ЭРЭ – площадь, занимаемая электрорадиоэлементами (ЭРЭ);

F _ТО – площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями;

F _СВ – площадь, которую не должны занимать электрорадиоэлементы по конструктивным соображениям;

К_З – коэффициент заполнения печатной платы, обычно берется в пределах 0,3–0,8.

Площадь, занимаемая ЭРЭ, определяется по установочным размерам электрорадиоэлементов. Для упрощения расчетов исходные данные целесообразно занести в таблицу вида:

Тип ЭРЭ	Количество	Площадь, занимаемая одним ЭРЭ	Площадь, занимаемая всеми ЭРЭ

 

Площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями определяется по формуле:

где:    d _ТО – диаметр технологических и/или крепежных отверстий;

n – количество отверстий.

Посчитав площадь печатной платы, необходимо выбрать размеры платы согласно ГОСТ 10 317-79.

После выбора размеров печатной платы определить реальный коэффициент заполнения печатной платы по формуле:

где  и  выбранные размеры печатной платы.

 

Диаметры монтажных отверстий должны быть несколько больше диаметров выводов ЭРЭ, причем d_О = d_В + D,

при d ≤ 0,8 мм Δ = 0,2 мм,

при d > 0,8 мм Δ = 0,3 мм,

при любых d Δ = 0,4 мм, если ЭРЭ устанавливаются автоматизировано.

Рекомендуется на плате иметь количество размеров монтажных отверстий не более трех. Поэтому диаметры отверстий, близкие по значению, увеличивают в сторону большего, но так, чтобы разница между диаметром вывода и диаметром монтажного отверстия не превышала 0,4 мм.

Диаметры контактных площадок определяются по формуле:

где:    b – радиальная ширина контактной площадки, мм;

          Δ d – предельное отклонение диаметра монтажного отверстия, мм;

          Т _d – значение позиционного допуска расположения осей отверстий, мм;

          Т _D – значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок, мм.

Позиционные допуски расположения элементов конструкций для первых трех классов точности печатных плат приведено в таблицах 3, 4, 5.

 

Таблица 3

Диаметр отв. d, мм	Наличие метал-лизации	Предельное отклонение диаметра Δd, мм. Для класса точности
		1	2	3
До 1,0	б/метал.	±0,10	±0,10	±0,05
	с метал. б/оплавл.	+0,05; -0,15	+0,05; -0,15	+0; -0,10
	с метал. и оплавл	+0,05; -0,18	+0,05; -0,18	+0; -0,18
Св. 1,0	б/метал.	±0,15	±0,15	±0,10
	с метал. б/оплавл.	+0,10; -0,20	+0,10; -0,20	+0,05; -0,15
	с метал. и оплавл	+0,10;  -0,23	+0,10; -0,23	+0,05; -0,18

 

Таблица 4

Размеры печатной платы по большей стороне, мм	Значение позиционного допуска расположения осей отверстий   Тd, мм*, для класса точности
	1	2	3
До 180 включая	0,20	0,15	0,08
Св. 180 до 360	0,25	0,20	0,10
Свыше 360	0,30	0,25	0,15

 

Таблица 5

Вид изделия	Размер печатной платы по большей стороне	Значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок TD, мм для класса точности
		1	2	3
ОПП; ДПП; ГПК; МПП (наружный слой)	До 180 включ.	0,35	0,25	0,15
	Св.180 до 360	0,40	0,30	0,20
	Св.360	0,45	0,35	0,25
МПП (внутренний слой)	До 180 включ.	0,40	0,30	0,20
	Св.180 до 360	0,45	0,35	0,25
	Св.360	0,50	0,40	0,30

 

Минимальное расстояние между центрами двух соседних отверстий для прокладки нужного количества проводников определяется так:

где:    d _О1 и d _О2 – диаметры монтажных отверстий, между которыми прокладываются проводники, мм;

          n – количество прокладываемых проводников;

          Δ t – предельное отклонение ширины печатного проводника, мм;

          T_l – значение позиционного допуска расположения печатного проводника, мм.

Значения предельных отклонений ширины печатного проводника и позиционных допусков расположения печатных проводников для первых трех классов точности печатных плат приведены в таблицах 6 и 7.

 

Таблица 6

Наличие металлического покрытия	Предельное отклонение ширины печатного проводника Δ t, мм, для класса точности
	1	2	3
Без покрытия	0,15	0,10	0,05
С покрытием	+0,25 -0,20	+0,15 -0,10	0,10

Таблица 7

Вид изделия	Значение позиционного допуска расположения печатного проводника Tl, мм, для класса точности
	1	2	3
ОПП; ДПП; ГПК; МПП (наружный слой)	0,2	0,10	0,05
МПП (внутренний слой)	0,3	0,15	0,10

 

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

 

Для схемы, указанной преподавателем, произвести расчет печатной платы, определив электрические и конструктивные параметры печатной платы. Принятие тех или иных технических решений необходимо грамотно обосновать.

Целесообразно для проектирования печатной платы брать ту схему, по которой выполнялись предыдущие задания.

Перед началом расчета необходимо выбрать материал печатной платы, а после определения класса платы, указать способ ее изготовления.

Величина сопротивления печатного проводника и паразитные параметры платы определяются после трассировки платы. Сопротивление считается для самого длинного проводника.

При определении площади печатной платы в первую очередь находится площадь, занимаемая электрорадиоэлементами. Следует не забывать, что площадь под электрорадиоэлементами определяется по установочным размерам ЭРЭ. Установочные размеры для большого количества ЭРЭ приведены  в ОСТ 45 010 030-92 или рассчитываются с учетом того, что формовка ЭРЭ производится на расстоянии не менее двух миллиметров от корпуса элемента, причем монтажные отверстия, как правило, находятся в узлах координатной сетки.

При выборе размеров печатной платы надо помнить, что размеры плат должны быть кратны шагу координатной сетки при малых размерах печатных плат, при больших размерах - 5 мм или 10 мм.

После окончательного выбора размеров монтажных отверстий надо указать, какое количество монтажных отверстий и какого диаметра будет на плате. Затем производится расчет диаметров контактных площадок и минимального расстояния между центрами двух соседних отверстий для прокладки необходимого количества печатных проводников.

 

СОДЕЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

В отчете необходимо привести расчет печатной платы, обосновать выбор материала для платы, пояснить выбор класса точности и дать обоснованные пояснения по ходу всего расчета и выбору всех элементов конструкции.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

              

1. Виды конструкций печатных плат.

2. Преимущества печатного монтажа перед объемным.

3. Какие материалы используются для изготовления печатных плат, что является критерием при выборе материала для печатных плат?

4. Привести соображения по выбору ширины печатного проводника.

5. Чем диктуется выбор минимального расстояния между печатными проводниками?

6. От чего зависит сопротивление печатного проводника?

7. Как определяется площадь печатной платы?

8. Как рассчитывается площадь, занимаемая ЭРЭ на плате?

9. Как определяется диаметр монтажных отверстий?

10. С какой целью на печатных платах делаются контактные площадки?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Г.Д. Фумкин. Расчет и конструирование РЕА. – М.: Высшая школа, 1989.

2. ГОСТ 23 751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкций.

3. ГОСТ 10 317-79 Платы печатные. Основные размеры.