Рекомендуемые диаметры отверстий и контактных площадок

 

Диаметр отв., мм	0,6	0,8	1,0	1,3	1,5	Метод изготовления
Диаметр конт.пл. мм	1,5	1,7	1,9	2,2	2,4	Комбинированный и фото­электрохимический способ.
Диаметр конт.пл. мм	2,1	2,3	2,5	2,8	3,0	Фотохимический способ.

 

 

Не рекомендуется на одной печатной плате иметь более трех различных диаметров отверстий.

 

Основные параметры (размеры и допустимые отклонения) проводников и зазоров между элементами проводящего рисунка оговорены в ГОСТ 23751-86 и непосредственно зависят от принятого класса точности ПП.

Минимальная ширина проводников и величина зазоров являются определяющими факторами, влияющими на трассировочную способность печатной платы. Однако это относится только к слаботочным цепям, для которых сечение печатных проводников, исчисляемое значением порядка 0,005 мм2, не станет ограничением. Но на ПП часто присутствуют цепи, несущие достаточно большие токовые нагрузки. Их следует конструировать не с минимальными значениями печатных проводников, а с учетом конкретной токовой нагрузки из условий исключения опасного перегрева этих проводников. Кроме того, не исключено, что смежные проводники будут находиться под высоким потенциалом, поэтому зазоры между ними должны выдерживать максимальное возможное напряжение между такими проводниками.

ГОСТ 23751-86 устанавливает допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка, выполненные из медной фольги. Это значение лежит в интервале 100...250 А/мм2. Обычно нижний предел принимается для внутренних проводников многослойных печатных плат, а верхний - для наружных слоев. Считается, что теплообмен проводников на наружных слоях лучше, и они способны пропускать большие токовые нагрузки без опасного перегрева.

Конкретные размеры печатных проводников в зависимости от токовой нагрузки.

В слаботочной и низковольтной аппаратуре (а это большинство устройств, построенных с применением цифровых и аналоговых микросхем) ширина печатных проводников и зазоры выбираются минимальными для принятого класса точности, которые приведены в табл. 2.8.

Ширина печатных проводников и зазоры между ними Таблица 2.8 Класс точности Ширина проводника, мм Минимальный зазор, мм Номинальное значение минимальное значение без порытия с покрытием   0,75 0,6 0,55 0,75   0,45 0,35 0,35 0,45   0,25 0,2 0,15 0,25   0,15 0,12 0,1 0,15   0,1 0,07 0,07 0,1

 

Размеры (ширина) печатных проводников, зазоры между ними и величина допусков на такие элементы влияют на шаг трассировки. Формально на печатной плате возможен любой шаг трассировки, но чтобы получить максимальную трассировочную способность, необходимо этот шаг согласовать с шагом металлизированных отверстий.

 

При разработке топологического эскиза необходимо всемерно уменьшать длину печатных проводников. Максимально допустимая длина проводника не должна превышать 40% длины печатной платы. Это связано с необходимостью уменьшения паразитных параметров печатных плат.

Печатные проводники должны быть параллельны линиям коор­динатной сетки. Допускается проводить проводник под углом, кратным 15^о к линиям координатной сетки в пределах трех-четырех основ­ных шагов (10 мм).

Рекомендуемые варианты соединения печатных проводников с контактными площадками представлены в табл. 2.9.

Печатные проводники, находящиеся под высоким потенциалом не должны иметь острых углов. Все изломы проводника выполня­ются скругленными, как показано на рис. 2.6.

Паразитную емкость и индуктивность печатных проводников можно рассчитать пользуясь данными табл. 2.10. Характеристики некоторых диэлектрических материалов приведены в табл. 2.11.

Собственную резонансную частоту функционального узла можно определить, зная вариант крепления платы и массу всех ЭРЭ. Если возможно, то целесообразно выполнить равномерное распределение масс навесных элементов по поверхности платы с установкой элементов с большой массой вблизи мест механиче­ского крепления платы.

Приближенный расчет резонансных частот собственных коле­баний функционального узла (с учетом высших гармоник), выпол­ненного на печатной плате, закрепленной на основании в четырех точках по углам с помощью винтов, можно произвести по выраже­нию

 

,

 

где и - целые числа, , =1, 2, 3,...;

- отношения меньшей стороны платы к большей;

- плотность материала платы;

- толщина платы;

- цилиндрическая жесткость: ;

- модуль упругости материала платы;

- коэффициент Пуассона, для расчетов можно принять =0,3;

- масса навесных элементов, расположенных на плате;

- масса платы.

 

Таблица 2.9.

Варианты соединения печатных проводников с контактными площадками

Рекомендуется	Не рекомендуется

 

 

 

Рис.2.6. Излом печатного проводника, находящегося под высоким потенциалом:

1 - металлизированный участок платы, корпус;

2 - печатный проводник под высоким потенциалом.

 

Таблица 2.10.

 

Расчетные формулы паразитных параметров печатной платы

 

Схема расположения печатных проводников	Формулы для расчета паразитных параметров
	, [пФ]
	, [пФ]
	, [пФ]; формула справедлива при
	, [мкГн]
где - длина печатного проводника, мм; - диэлектрическая проницаемость среды: ; - диэлектрическая проницаемость платы.

 

Таблица 2.11.

Характеристики диэлектрических материалов, применяемых для печатных плат

Материал	Относит. диэл.	Плотность	Модуль упругости	Предел прочности, МПа
	проница-мость,	,	Е, ГПа	растяжения	сжатия,	изгиба,
Фторопласт-4	2-2,1	2,19	8,6	22,1	19,6	13,7
Полиэтилен	2,3	0,948	0,8	20-22	20-36	---
Полистирол	2,55	1,1	2,7	37-45	80-100	---
Лавсан (пленка, литьевой)	3,1	1,32	---	60-80	---	---
Винипласт (поливинилхлорид)	3,1-3,5	1,38	2,6	70-120	---	40-70
Стеклотекстолит	4-6	1,85		334,0	77,0	245,0
Поликор	9,8	---	---	---	---	---
Ситалл КП-10		---	---	---	---	---
Ферриты	9-14	---	---	---	---	---
Гетинакс		1,4	20,6		---	98,1
- предел прочности при растяжении; - предел прочности при сжатии; - предел прочности при изгибе.

 

В случае иных способов крепления платы, необходимо обра­титься к литературе, например [1].

После согласования с преподавателем компоновочного эскиза и проведения расчетов следует приступать к разработке сдаточ­ной документации. При этом следует иметь в виду, что принципи­альная электрическая схема должна быть выполнена по ГОСТ 2.702-75 и ГОСТ 2.701-84 и содержать все позиционные обозначе­ния элементов. Выводы индуктивностей, выполненные на каркасе и трансформаторов должны иметь оцифрованное обозначение.

Последовательность заполнения перечня элементов произво­дятся в порядке латинского алфавита по названиям элементов. В каждой группе элементов последовательность записи должна соот­ветствовать позиционному обозначению элемента на принципиаль­ной схеме. Каждый элемент, записанный в перечне элементов, должен иметь номер ГОСТа или номер технических условий по ко­торым он выпускается заводом-изготовителем.

Сборочный чертеж печатного узла должен соответствовать ГОСТ 2.109-73 с учетом требований ГОСТ 2.413-72.

Необходимо помнить, что позиционные обозначения на сбо­рочном чертеже проставляются после составления спецификации. Спецификация должна содержать следующие последовательно распо­ложенные разделы: документация - сборочные единицы - детали - стандартные изделия - прочие изделия - материалы.

В разделах "сборочные единицы" и "детали" заполнение строк спецификации производится по возрастанию децимальной ха­рактеристики изделия. Разделы "стандартные изделия" и "прочие изделия" заполняются по названию элементов в латинском алфа­вите, а в каждой группе изделий - по возрастанию номеров в обозначении элемента. Например, резисторы С1-20-1кОм 10% и затем следует резистор С1-20-1,2 кОм 10%, и т.д.

Весь разработанный материал предъявляется преподавателю, который после беседы со студентом решает вопрос о возможности зачета по данной работе.

 

 

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

 

К защите лабораторной работы необходимо представить раз­работанные чертежи, результаты проведенных расчетов, обоснова­ние выбора комплектующих элементов и разработанные требования к функциональному узлу.

Текстовый материал оформляется в виде пояснительной за­писки, в которой должны быть рассмотрены следующие вопросы:

- анализ ТЗ (технического задания) и разработка тактико-технических требований к конструкции.

- обоснование выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ).

- проведенные расчеты и выводы по ним.

Графический материал выполняется на листах бумаги стан­дартного формата и состоит из следующих документов:

- компоновочный эскиз платы с ЭРЭ и печатным монтажом;

- сборочный чертеж узла;

- спецификация;

- чертеж схемы принципиальной электрической;

- перечень элементов.

 

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

Какие методы изготовления печатных плат Вы знаете? Приве­дите их характеристики.

Как крепятся и устанавливаются навесные элементы на пе­чатных платах?

Какие приемы расположения печатных проводников позволяют уменьшить паразитные связи при одностороннем и двухстороннем монтаже?

Как должны быть ориентированы навесные детали на печатных платах?

Какие вы знаете конструктивные меры, позволяющие повысить резонансную частоту печатного узла?

Как осуществляется переход от печатных проводников к объ­емному монтажу?

Роль координатной сетки. Как и чем определяется шаг коор­динатной сетки?

Как осуществляется экранирование печатных проводников?

Для какой цели и как выполняются твердые теплостоки в пе­чатных узлах?