Автоматизированная система изучения тепловых режимов устройств ЭВС (стр. 8 из 19)
Минимальный диаметр контактной площадки рассчитывают по (4.2.4). Числовые значения диаметров контактных площадок для рекомендуемого ряда отверстий даны в ОСТ 4.010.019—81. Ширину проводников и расстояние между элементами проводящего рисунка определяют в зависимости от электрических, конструктивных и технологических требований.
Печатные проводники рекомендуется выполнять одинаковой ширины по нормам для свободного места на всем их протяжении. Сужать проводники до минимального значения следует только в узком месте на возможно меньшей длине. Проводники шириной более 3 мм, расположенные на печатной плате со стороны пайки и на внутренних слоях многослойной печатной платы, выполняют в соответствии с рекомендациями для конструирования экрана ГОСТ 23751-79.
Минимальное расстояние для прохождения проводника в узком месте рассчитывают по (4.2.5).
В целях уменьшения сложности проводящего рисунка допускается применение перемычек в количестве не более 5 % от общего числа печатных проводников.
Печатные контакты переключателей располагают произвольно на любом участке полезной площади печатной платы. Размеры и взаимное расположение печатных контактов определяет конструкция переключателя.
Концевые печатные контакты располагают на краю печатной платы. Размеры контактных площадок и их расположение определяют из технических условий на гребенчатый соединитель. На торце печатной платы со стороны печатных контактов снимают фаску 0,3 Х 45°,
Все печатные контакты на плате должны иметь износоустойчивое покрытие, которое указывают на чертеже.
Исходные данные для конструктивно – технологического расчета ЭПМ расчета сведены в таблицу 4.2.7
Таблица 4.2.7 – Исходные данные к конструктивно-технологическому расчету ЭПМ
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Величина зазора, обеспечивающая установку выводов в отверстия и их распайку, мм |   | 0,1 |
| Толщина слоя металлизации, мм |  | 0,06 |
| Эквивалентный диаметр вывода ИМС, мм | dв | 0,5 |
| Максимальное отклонение оси печатного проводника от номинального положения, мм |  | 0,1 |
| Величина отклонения центра отверстия при сверлении, мм |  | 0,2 |
| Число проводников между соседними контактными площадками, шт. | n | 0 |
| Номинальное значение ширины печатного проводника, мм | T | 0,5 |
Выбор исходных данных был осуществлен исходя из следующих предпосылок: 1) плата 3-его класса точности (п. 4.1); 2) тип –ДПП (учитывая число внешних и внутренних связей, а также конструктивные ограничения, накладываемые требованием по использованию стандарта ISA); 3) номинальные значения для выбранного типа и класса точности ПП [11]; 4) тип корпуса для используемых микросхем –42 (как наиболее распространенный [12], эквивалентный диаметр вывода равен 0,5 мм, шаг выводов –1,25 мм (типовые значения для данного типа корпуса)); 5) из выражения (4.10) видно, что если принять dв = 0,5 мм и k = 1, то для рассматриваемого случая между двумя контактными площадками, расположенными на расстоянии друг от друга А=1,25, нельзя провести ни одного печатного проводника.
Расчет ЭПМ выполнен с помощью ПППКЭВС.
Результаты расчета приведены в таблице 4.2.8.
Таблица 4.2.8 – Результаты конструктивно-технологического расчета ЭПМ
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Диаметр отверстия до металлизации, мм | dо | 0,82 |
| Диаметр зоны сверления, мм | dсв | 1,52 |
| Максимальный диаметр контактной площадки, мм | Dк | 1,77 |
| Диаметр отверстия после металлизации, мм | dm | 0,7 |
| Расстояние между центрами отверстий при сверлении, мм | L | 2,27 |
| Шаг трассировки, мм | Ттр | 1,25 |
В связи с тем, что для рассматриваемого случая между двумя ближайшими соседними контактными площадками, расположенными нельзя провести ни одного печатного проводника, корпуса ИМС на плате следует располагать свободно, оставляя зазоры между ними для прокладки печатных проводников.
Разность kA-L (для рассматриваемого случая равна 0,23 мм) позволяет судить о возможности создания технологических запасов величин Wn, Smin и Bminи их величинах. Рациональное распределение этих запасов между расчетными параметрами печатной платы позволяет повысит процент выхода годных при изготовлении ПП, повысить надежность и снизить требования к технологии [12].
Вторым этапом расчета ЭПМ является электрический расчет.
Электрическое сопротивление проводников с покрытием определяют по формуле
, (4.2.10)где р — удельное электрическое сопротивление; h — толщина проводника с покрытием; k — количество участков печатного проводника на его расчетной длине, имеющих различную ширину; li; — длина i-го участка печатного проводника шириной ti, — ширина печатного проводника на i-м участке.
При определении сопротивления, проводников, имеющих дополнительное покрытие толщиной менее 12 мкм с относительно высоким удельным сопротивлением (например, никель, олово, палладий), как правило, рассчитывают только сопротивление медного слоя, а сопротивление покрытий не принимают во внимание. При толщине дополнительного покрытия более 12 мкм сопротивление проводника определяют как сумму сопротивлений отдельных слоев. Сопротивление медного проводника с дополнительным медным покрытием рассчитывают исходя из их суммарной толщины.
Расчет электрического сопротивления печатного проводника без. покрытия Rб производят по формуле
(4.2.11)где Rj — электрическое сопротивление i-го участка печатного проводника постоянной ширины и толщины, определяемое для заданных значений температуры.
Допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка следует выбирать из условий допустимого превышения температуры проводника над температурой окружающей среды. Например, для медного проводника толщиной h= 35 мкм, шириной t=1 мм при нагреве на 20 С. нагрузочная способность по току примерно 3 А [11].
Для проводников имеющих дополнительное металлическое покрытие hн < 12 мкм, за толщину проводника принимают толщину основного проводящего слоя (фольги). Для проводников, имеющих дополнительное покрытие меди толщиной более 12 мкм, за толщину принимают суммарную толщину h основной и дополнительно осажденной меди.
Допустимую токовую нагрузку следует уменьшить на 15 % для проводников, расположенных на расстоянии, равном или меньшем их ширины.
Электрический расчет элементов ЭПМ включает два подэтапа: расчет по постоянному и переменному току.
Расчет по постоянному току практически выполняется для цепей питания и «земли». Необходимо оценить наиболее важные электрические свойства печатных плат по постоянному току: нагрузочную способность проводников по току, сопротивление изоляции и диэлектрическую прочность основания платы. Практически сечение проводника рассчитывают по допустимому падению напряжения Uп на проводнике:
, (4.2.12)где р — удельное сопротивление проводника, Ом-мм
/м; hф, t, lп — соответственно толщина фольги, ширина и длина проводника, мм; Iп — ток через проводник.Для электронных логических схем допустимое падение напряжения в цепях питания и «земли» не должно превышать 1—2 % от номинального значения подводимого напряжения ЕК, поэтому требуемое сечение печатного проводника шины питания и «земли» вычисляется по формуле
, (4.2.13)где
- сечение печатного проводника шины “земли” .При передаче высокочастотных импульсных сигналов по ЭПМ из-за наличия индуктивного сопротивления проводников, взаимной индуктивности и емкости между проводниками и других факторов [11], сигналы задерживаются, отражаются, искажаются, появляются перекрестные помехи. Расчет по переменному току позволяет уточнить максимальную допустимую длину одиночного проводника, величины зазоров между проводниками, длину совместного прохождения проводников в системе, состоящей из группы параллельных проводников.
В связи с тем, что в разрабатываемой системе нет линий связи, по которым распространяются высокочастотные сигналы, способные вызвать вышеназванные процессы, рассчитывать ЭПМ по переменному току не представляется необходимым. Минимальная ширина проводников в этом случае ограничена технологическими возможностями производства согласно ОСТ 4ГО.010.019-81, ГОСТ 23751-86 для выбранного класса точности изготовления печатной платы.
Так как в разрабатываемом модуле АЦП используются аналоговые и цифровые микросхемы с номиналами питающего напряжения ±5В, ±15В, кроме раздельных шин питания (для номинала +5В) и земли для цифровой и аналоговой части (БГУИ.411117.001Э3) необходимо просчитать шину питания для аналоговой части (номинал напряжения +15В).