Расчет геометрических параметров элементов конструкции печатных плат, гибких печатных шлейфов и гибких печатных кабелей

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

  ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ,

ГИБКИХ ПЕЧАТНЫХ ШЛЕЙФОВ

И ГИБКИХ ПЕЧАТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Методические рекомендации к выполнению практической работы

 по дисциплине

 “Конструктивно- технологические особенности проектирования

и изготовления изделий систем управления“

для студентов дневной и вечерней форм обучения

специальности 210100 по направлению Т-02

Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и  управления

Балаково 2005

Цель работы: ознакомление студентов со стандартной методикой расчета основных размеров элементов печатного монтажа широко используемой на предприятиях.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Увеличение плотности печатного монтажа, тенденция к автоматизации технологических процессов изготовления печатных плат (ПП), необходимость уменьшения трудоемкости и повышения процента выхода годных изделий существенно обострили вопросы технологичности при серийном изготовлении печатных плат, гибких печатных шлейфов и кабелей (ГПК и ГПШ).

При реализации схематических решений минимально необходимые размеры элементов печатного монтажа и их взаимное расположение определяют в результате расчета электрической схемы, но при этом часто не уделяют достаточного внимания обоснованному определению технологических допусков для производства. Однако, из практики производства ПП известно, что слишком малые размеры элементов и жесткие допуски значительно снижают процент выхода годных изделий, а, следовательно, и экономичность производства.

Поэтому, при конструировании ПП после определения параметров элементов в результате расчета необходимо определить их оптимальные размеры, приемлемые зазоры между ними и реальные допуски на изготовление.

Методика расчета зависит от способа изготовления ПП. На технологические допуски и припуски непосредственное влияние оказывают способы конструирования фотошаблонов (ручное или автоматизированное) и базирование при переносе рисунка на заготовки плат и метод сверления отверстий (по рисунку с визуальным наведением на центр контактной площадки; по координатам на станках с программным управлением).

Предлагаемая методика расчета стандартизирована и широко используется на предприятиях для расчета основных размеров элементов печатного монтажа в соответствии с производственно-техническими требованиями для односторонних печатных плат (ОПП), выполненных химическим методом, двусторонних печатных плат (ДПП), выполненных комбинированным позитивным и электрохимическим методами; многослойных печатных плат (МПП), производимых методами металлизации сквозных отверстий и металлизации сквозных отверстий с внутренними межслойными переходами, гибких печатных кабелей, а также элементов проводящего рисунка на фотошаблонах.

Методика расчета предусматривает базовый способ изготовления ДПП и ОПП, а также наружных слоев МПП и ГПШ и безбазовый способ производства внутренних слоев МПП.

Базовый способ -  способ, при котором базовые отверстия выполняются как на фотошаблонах, так и на заготовках плат и совмещение их друг с другом производится при помощи фиксирующих элементов.

Безбазовый способ - способ, при котором базовые отверстия на слоях создаются после получения рисунка схемы, а совмещение слоев производится на базовых штырях пресс-формы.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Расчет печатного монтажа состоит из трех этапов: расчет по постоянному току; расчет по переменному току; конструктивно-технологический расчет.

2.1.Выбираем метод изготовления и класс точности печатных плат [ГОСТ 23751-86].

2.2. Определяем минимальную ширину (мм) печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

                                             ( 1 )

где I_max  - максимальный постоянныйток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы);

i_доп - допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления ( см таблицу 1 );

h - толщина проводника, мм.

Для стабильной работы печатных проводников должно соблюдаться неравенство:

Расчет на допустимую плотность тока следует проводить для узких проводников (b< 1 мм ), в которых ток превышает 2 А. Для цепей, в которых токи не превышают 2 А, расчет на допустимую плотность тока при ширине проводника b1 мм и толщине h50 мкм можно не проводить.

2.3  Определяем минимальную ширину  проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

                                           (2)

где - удельное объемное сопротивление (см таблицу 1 );

l- длина проводника, м;

U_доп- допустимое падение напряжения (определяется из анализа электрической  схемы ).

Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхем и не более помехоустойчивости микросхем. Чаще всего его значение не более 1-2% нормального напряжения