Особенности конструкции печатных плат и элементов печатного монтажа.

 

Печатные платы в зависимости от минимальной ширины печатных про­водников и минимального зазора между ними делят на три класса.

К классу 1 относят платы с пониженной плотностью монтажа, у которых ширина проводников и зазор между ними должны быть не менее 0,5 мм.

К классу 2 относятся платы с повышенной плотностью монтажа, имеющие ширину проводников и зазоры не менее 0,25 мм.

К классу 3 относятся платы с высокой плотностью монтажа, имеющие ширину проводников и зазоры до 0,15 мм. Платы этого класса следует применять только в отдельных, тех­нически обоснованных случаях.

Плотность монтажа по классу 2 следует применять только на платах с размерами до 240 ×240 мм, по классу 3 - с размерами до 170 ×170мм.

Чертежи печатных плат выполняют на бумаге, имеющей координат­ную сетку, нанесенную с определенным шагом. Наличие сетки позволяет не ставить на чертеже размеры на все элементы печат­ного проводника. При этом по сетке можно воспроизвести рисунок пе­чатной платы при изготовлении фотооригиналов, с которых будут изго­товлять шаблоны (например, фотонегативы) для нанесения рисунка пла­ты на заготовку.

Координатную сетку наносят на чертеж с шагом 2,5 или 1,25 мм. Шаг 1,25 мм применяют в том случае, если на плату устанавливают много­выводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечения линий) координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет два вывода или более, расстояние меж­ду которыми кратно шагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. Если устанавли­ваемый элемент не имеет выводов, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то один вывод следует располагать в узле ко­ординатной сетки, а центр отверстия под другой вывод – на вертикаль­ной или горизонтальной линиях координатной сетки.

Диаметр отверстий в печатной плате должен быть больше диаметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной уста­новки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0,8 мм диаметр неметаллизированного отверстия делают на 0,2 мм больше диаметра вы­вода; при диаметре вывода более 0,8 мм - на 0,3 мм больше.

Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы. Связано это с тем, что при гальваническом осаждении металла на стенках отверстия малого диа­метра, сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получится неравномерной, а при большом отношении длины к диаметру некоторые места могут остаться непокрытыми. Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половины толщины платы.

Чтобы обеспечить надежное соединение металлизированного отвер­стия с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку. Контактные площадки отверстий (см. рис. 5.3) рекомен­дуется делать в виде кольца. Диаметр контактной площадки можно опре­делить по формуле:

 

d_к = d + 2b + с, (5.6)

где d - диаметр отверстия;

b - необходимая минимальная радиаль­ная толщина контактной площадки;

с - коэффициент, учитывающий влияние разброса межцентрового расстояния, смещение фольги в разных слоях и ряд других факторов.­

Для плат класса 1 величину b берут равной 0,3 мм; для плат класса 2­ – 0,15 мм. Для многослойных и сложных плат классов 2 и 3 устанавливают до­пуск на межцентровое расстояние, равный ± 0,1 мм. В этом случае коэф­фициент с выбирают равным 0,4 – 0,5 мм. Для плат класса 1 допуск на межцентровое расстояние берут ± 0,2 мм и

с = 0,6÷ 0,7 мм.

У плат, предназначенных для автома­тизированной сборки, расстояние между центрами отверстий выполняют с допус­ком ± 0,05 мм, а номинальный диаметр отверстия берут на 0,4 мм больше диа­метра вывода; допуск на диаметр отвер­стия берут по Н13.

Для неметаллизированных отверстий и торцов плат шероховатость поверхности делают такой, чтобы параметр шероховатости R_z­< 80. У металлизированных от­верстий и торцов шероховатость должна быть лучше: R_z­< 40

 

Отверстия на плате нужно располагать таким образом, чтобы рас­стояние между краями отверстий было не меньше толщины платы. В противном случае перемычка между отверстиями не будет иметь до­статочной механической прочности.

Контактные площадки, к которым будут припаиваться выводы от планарных корпусов, рекомендуется делать прямоугольными. Чтобы при установке ИМС не было ошибок, на контактной площадке, к кото­рой будет припаиваться вывод №1 ИМС, делают ключ в виде «усика», как показано на рис. 5.1, в.

Печатные проводники рекомендуется выполнять прямоугольной конфигурации, располагая их параллельно линиям координатной сетки.

Проводники на всем их протяжении должны иметь одинаковую ши­рину. Если один или несколько проводников проходят через узкое место, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длина участка, на котором уменьшена ширина, должна быть минимальной.

Следует иметь в виду, что узкие проводники (шириной 0,3 – 0,4 мм) могут отслаиваться от изоляционного основания при незначительных нагрузках. Если такие проводники имеют большую длину, то следует увеличивать прочность сцепления проводника с основанием, распола­гая через каждые 25 – 30 мм по длине проводника металлизированные отверстия или местные уширения типа контактной площадки с размерами 1× 1 мм или более.

Если проводник проходит в узком месте между двумя отверстиями, то нужно прокладывать его так, чтобы он был перпендикулярен линии, соединяющей центры отверстий (рис.5.7). При этом можно обеспечить максимальную ширину проводников и максимальное расстояние меж­ду ними.

 

Рис. 5.7. К расчету возможности прокладки печатных

проводников в узком месте.

 

Возможность прокладки в узком месте требуемого количества про­водников (рис. 5.7) следует проверять по следующей формуле:

l ≥ (d₁ + d₂) /2 + 2 δ₀ + t п + δ (п - 1) + 2b + kn + с, (5.7)

где п - число проводников; d ₁, d₂, δ₀, δ, t, b - показаны на рис. 5.7.

Слагаемые (d₁ + d₂) /2 + 2 δ₀ + t п + δ (п - 1) + 2b учитывают только но­минальные размеры отверстий, контактных площадок, проводников и расстояний между ними, показанные на рис.5.7. Так как ширина про­водника в процессе изготовления имеет разброс и может быть больше номинального значения на k, то в формулу (5.7) введено слагаемое kn

(k зависит от класса платы и способа изготовления: k = 0,1 ÷ 0,2 мм).

Слагаемое с учитывает изменения диаметров отверстий, контактных площадок, межцентровых расстояний и смещение слоев многослойных плат (с лежит в пределах от 0,1 до 0,7 мм). Значение слагаемого с зависит от выбранного допуска на межцентровые расстояния (± 0,1 или ± 0,2 мм), класса печатной платы и способа изготовления (химический, комбини­рованный, металлизация сквозных отверстий и т. д.).

Расстояния δ и δ₀ имеют значения 0,3 – 0,6 мм в зависимости от класса печатной платы.

Если отверстия имеют зенковку, то в формулу (5.7) вместо диамет­ров отверстий d₁ и d₂ подставляют диаметры соответствующих зенко­вок. Если отверстия не имеют контактных площадок, то в формуле (5.7) опускают слагаемое 2b.

Если при этом отверстия не металлизированы и не имеют зенковки, то слагаемое 2 δ₀ заменяют слагаемым 2а, где а - толщина платы.

 

 

Рис. 5.8. Вырезы в печатных экранах.

 

Экраны и проводники шириной более 5 мм следует выполнять с вы­резами. Связано это с тем, что при нагреве плат в процессе пайки из изо­ляционного основания могут выделяться газы. Если проводник или экран имеют большую ширину, то газы, не находя выхода, могут вспучивать фольгу. Форма вырезов может быть произвольной. Примеры выпол­нения вырезов на экранах показаны на рис. 5.8. Если отверстие электри­чески связано с экраном, то вокруг него делают секторные вырезы на расстоянии 1,0 –1,5 мм от кромки отверстия или от зенковки. Если от­верстие электрически не связано с экраном, то вокруг отверстия нужно сделать кольцевой вырез на расстоянии 1,0 – 1,5 мм от кромки или от зенковки (рис. 5.8).