5.2. Расчет печатного монтажа

    Печатные  платы по плотности проводящего  рисунка делятся на 3 класса. Первый класс характеризуется наименьшей плотностью проводящего рисунка;  второй и третий класс характеризуются повышенной и высокой плотностью проводящего рисунка соответственно.

    Требования  к геометрическим параметрам печатной платы выбранного класса точности представить в таблице 8.

Таблица № 8 - Минимальные значения геометрических параметров печатных плат класса плотности.

 

    Исходя  из того, что минимальный диаметр  вывода элемента, устанавливаемого  на печатную плату,  составляет  0,5 мм, следует, что с учетом допуска 0,4 мм минимальный диаметр отверстия на плате составит 0,9 мм. Следовательно, максимальная  толщина платы  будет равна и составит 2,25 мм. Исходя из стандартного ряда и учитывая вышеприведенное соотношение, выберем толщину платы равной 2,5 мм.

    Минимальный диаметр контактной площадки выбирают исходя из условия сохранения целостности  контактной площадки при сверлении  плат.

    Минимальный эффективный диаметр контактной площадки D_1min равен

где d_max  –  максимальный диаметр просверленного отверстия;

      d_отв – погрешность расположения отверстия (мм), определяется как

и учитывает  неточности сверления станка и погрешности  базирования платы на станке.

где d_кп – смещение центра контактной площадки (мм), зависит от точности расположения рисунка на шаблоне, погрешности экспонирования, погрешности расположения базовых отверстий и находится как

=0,095 мм, 

b_m - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки.

В свою очередь 

, где

  ,  d_МОтв - диаметр металлизированного отверстия, который выбирают

из ряда рекомендуемых. Dd определяется точностью изготовления сверла и его биением .

=1.47

Минимальный диаметр контактных площадок для  двусторонних печатных плат, изготавливаемых комбинированным позитивным методом, рассчитаем по формуле 
 

=1.574 (5.2)

где  h_ф - толщина наращенной гальванической меди, h_Ф=0.05 мм;

h_ПМ - толщина предварительно осажденной меди, h_ПМ=0.006 мм;

h_Р- толщина металлического резиста, h_P=0.02 мм.

Рассчитаем  минимальную ширину проводника

,

подставляя  в эту формулу значения получим  t_min=0.504 мм.

Найдем  минимальные значения диаметров  контактных площадок  и ширины проводников на шаблоне

.

Значения, полученные при h_p=0.02 мм, указаны в таблице 5.2.

. При h_p=0.02 мм получим t_шmin=0.584 мм.

Найдем максимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне

.

    Значения, полученные при DD_Ш=0.05 мм, Dt_Ш=0.04 мм, указаны в таблице 5.2.

     . Получим t_Шmax=0.524 мм.

    Найдем  максимальные значения диаметров контактных площадок и ширины проводников на шаблоне при экспонировании

     .

    Значения, полученные при DЭ=0.02 мм указаны в таблице 8.

     , получим  t_max=0.564 мм.   

Таблица № 9

Выберем  шаг координатной сетки равным 2,5 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица № 10 - Выбранные предельные значения технологических параметров.

5.3. Трассировка и оформление чертежа печатной платы

С учетом полученных значений провести трассировку печатной платы.

Результат трассировки  представить на чертеже печатной платы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Разработка конструкции устройства

6.1. Определение способа защиты от влияния механический и климатических воздействий

    Наибольшую  опасность для электронной вычислительной аппаратуры при воздействии вибраций представляют механические резонансы  отдельных компонентов и узлов,  возникающих в случаях, когда их собственная частота совпадает с частотой действующих на аппаратуру вибраций. Одной из причин вибраций и резонансов является наличие зазоров между деталями и люфтов в соединениях. Чем выше частота колебаний, тем при меньшем зазоре может возникнуть резонанс. Основной вибрационной системой конструкции электронно-вычислительной аппаратуры является печатная плата. Частотная характеристика печатной платы зависит от ее материала, геометрических размеров и граничных условий, которые определяются способом крепления печатной платы. Снижение коэффициента передачи вибраций и повышения частоты собственных колебаний за счет изменения геометрических размеров печатной платы и выбора материала с соответствующими физико-механическими свойствами весьма ограничено. Значительно больше возможностей у конструктора для изменения граничных условий.

    При воздействии механических нагрузок на блок электронно-вычислительной аппаратуры происходит деформация и перемещение элементов конструкции и радиоэлементов. При разработке конструкции необходимо обеспечить как минимум вибро - и ударопрочность печатной платы. При этом используются следующие критерии прочности:

    – выполнение условия  не пересечения  множества частот спектра действующих нагрузок и множества частот собственных колебаний печатной платы с радиоэлементами.

    – выполнение условия не превышения действующих  на конструктивные элементы перегрузок допустимых уровней.

    При невыполнении приведенных условий  необходимо каким-либо образом изменить конструкцию, найти способ защиты от  механических нагрузок.

    В данной работе ограничимся определением собственной частоты печатной платы. Частоту собственных колебаний равномерно нагруженной печатной платы, закрепленной с четырех сторон, определяем по формуле:

      
 

где    и – длина и ширина печатной платы;

            – цилиндрическая жесткость печатной платы,

           – масса платы с элементами,

где  – модуль упругости,

            – толщина печатной платы,

           – коэффициент Пуассона.

Для стеклотекстолита СФ-2-35  E=3.02×10¹⁰ Н/м², =0.22.

Получаем

=36,36 Н×м

Рассчитать массу  печатной платы  с элементами и  найти собственную  частоту платы с элементами:

   

 
 
 

    

    

    Если  собственная частота платы не попадает в спектр промышленных частот, то данная плата устойчива к действию вибраций в широком диапазоне частот.

    Для защиты печатной платы от дестабилизирующих  климатических факторов применим покрытие поверхности печатной платы лаком.

6.2. Расчет теплового режима устройства

    В качестве критерия оценки теплового режима устройства выберем плотность тока в проводниках печатной платы.

    Для двухсторонней печатной платы максимально  допустимой считается плотность  тока 20 A/мм². Минимальное сечение проводника печатной платы составляет:

    S=0,050*0,5=0,025 мм²

    Найдем  I_max по формуле

    I_max = p_maxS,        

    где p_maч – максимальная плотность тока.

    Подставляя  численные значения, получаем

    I_max = 20*0,025 = 0,5 А.

    Таким образом, при токе нагрузки не более 0,5 А обеспечивается нормальный тепловой режим работы устройства.