Расчет печатного монтажа платы устройства

Расчет габаритов печатной платы устройства

Конструкторские расчеты

ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

Исходными данными для расчета габаритов печатной платы являются справочные данные о корпусах использованных ИМС и дискретных элементов (резисторы, конденсаторы, диоды, переключатели и т.д.). В таблице 2.1 представлены исходные данные для расчета габаритов печатной платы.

Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета габаритов печатной платы

Наименование элемента	Количество, шт	Площадь одного элемента Si, мм^2.
Резистор C2-23 (R1, R7)		49,5
Резистор С2-33 (R2)
Резистор C1-4 (R3, R5)		14,49
Резистор B5-03 (R4)
Резистор MF-25 (R6, R8, R9)		14,49
Резистор MO-200 (R10)		77,5
Резистор MMT-1 (R11)		21,28
Конденсатор K50-35 (C1)
Конденсатор ECAP SMD (C2)		21,6
Фототранзисторный оптрон 4N35 (DA1)		17,5
Компаратор LM393 (DA2)		26,25
Микросхема K561TM2 (DD1)		34,6
Транзистор IRF740 (VT1)		8,9
Диод 1N4004 (VD1, VD2)		11,9
Диод 3R3 (VD3)
Диод BZX55C (VD4)		16,5
Диод 1N5404 (VD5…VD8)

Наивысший элемент – вращательный линейный резистор. Его высота – 20 мм.

Полная высота платы с учетом пайки, толщины печатной платы, зазоров равна – 25 мм.

1. Производим расчет установочной площади печатной платы по формуле (2.1):

S_уст = SS_i (2.1)

где S_i – площадь одного элемента.

S_уст =SS_i=49,5*2+35*1+14,49*2+120*1+14,49*3+77,5*1+21,28*1+55*1+21,6*1+

+17,5*1+26,25*1+34,6*1+8,9*1+11,9*2+9*1+16,5*1+33*4=

=99+35+28,98+120+43,47+77,5+21,28+55+21,6+17,5+26,25+34,6+8,9+23,8+9+16,5+132

S_уст =770,38 мм²

2. Определяем полную площадь печатной платы по формуле (2.2):

S_полн = S_уст* К_исп, (2.2)

где К_исп – коэффициент использования печатной платы (2…3).

3. Определяем длину и ширину печатной платы по значению S_полн подбором.

4. Определяем объем печатной платы по формуле:

V = 1.5*B*L*H

H – высота самого высокого элемента с учетом зазоров и толщины печатной платы

В – ширина печатной платы,

L – длина печатной платы.

5. Определяем полную площадь печатной платы по формуле (2.3):

S_полн. = S_уст* К_исп, (2.3)

где К_исп – коэффициент использования печатной платы (2…3)

К_исп=3

S_полн. = S_уст*К_исп=770,38*3=2311,14мм²

6. Определяем длину и ширину печатной платы по значению S_полн. подбором.

В=45мм

L=67мм

7. Определяем объем печатной платы по формуле:

V = 1.5*B*L*H, (2.4)

где H – высота самого высокого элемента с учетом зазоров и толщины печатной платы

В – ширина печатной платы,

L – длина печатной платы.

Н=25мм

V = 1.5*45*67*25=113062,5мм³

В результате расчетов получили следующие данные:

- установочная площадь печатной платы – 770,38мм²

- полная площадь печатной платы - 2311,14мм²

- длина печатной платы - 67мм

- ширина печатной платы - 45мм

- объем печатной платы - 113062,5мм³

Двусторонняя печатная плата изготавливается электрохимическим методом и имеет 3-й класс точности.

Исходными данными для расчетов являются следующие справочные данные:

1. Толщина фольги t=35мкм=0,035мм.

2. Максимальный ток через проводник I_мах =0,5 А.

3. Максимальная длина проводника l=0,2 м.

4. Допустимое падение напряжения на проводнике U_доп.=0,2 В.

5. Максимальный диаметр выводов элементов d_э=0,5 мм.

6. Расстояние между выводами микросхемы L₀=2,5 мм.

7. Допустимая плотность тока j_доп.=20А/мм².

8. Удельное сопротивление r=0,05Ом*мм²/м.

1. Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току в цепях питания и заземления с учетом данных по формуле (2.5):

b_min1 = I_мах / (j_доп.*t) (2.5)

b_min1 = 0,5/ (20*0,035) =0,72мм

2. Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем, формула (2,6):

b_min2 = (r*I_max*l)/ (t*U_доп.) (2.6)

b_min2 = (0,05*0,5*0,2)/ (0,035*0,2) =0,005/0,007=0,7143мм

3. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий по формуле (2.7):

d= d_э+ êDd_ноê+ r (2.7)

d=0,5+0,1+ 0,3=0,9мм

где d_э - максимальный диаметр вывода МС;

Dd_но - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия (0,1мм);

r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода МС, выбирается в пределах 0,1-0,4мм.

4. При выборе значения диаметра отверстия следует учитывать, что должно выполняться неравенство по формуле (2,8):

d_min³H_расч*g (2.8)

где Н_расч - расчетная толщина платы (2 мм)

g-отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы (0,33)

5. Рассчитываем минимальный диаметр контактных площадок с помощью формулы (2.9)

D_min=D_min1+1,5t (2.9)

гдеD_min1-минимальный эффективный диаметр площадки

D_min=1,92+1,5*0,035=1,9725мм

D_min1­=2*(b_m+d_max/2+dd+dр)

d_min≥2*0,33≥0,66

D_min1=2*(0,035+1,15/2+0,1+0,25) =1,92мм

где b_m-расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (0,035 мм);

dd и dр - допуски на расположение отверстий и контактных площадок (0,1 мм и 0,25мм соответственно);

d_max-максимальный диаметр просверленного отверстия.

d_max=d+Dd+ (0,1…0,15)

где Dd-допуск на отверстие (0,1 мм)

d_max=0,9+0,1+0,15=1+0,15=1,15мм

6. Определяем максимальный диаметр контактной площадки, формула (2,10):

D_max=D_min+0.03 (2.10)

D_max=1,9725+0,03=2,0025мм

7. Определяем минимальную ширину проводников по формуле (2.11):

b_min=b_min3+0,03 (2.11)

b_min=0,18+0,03=0,21мм

где b_min3-минимальная эффективная ширина проводника, для плат 3-гокласса точности 0.18 мм.

8. Определяем максимальную ширину проводника формула (2.12):

b_max=b_min+ (0.02…0.06) (2.12)

b_max=0,21+0,06=0,27мм

9. Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой формулой (2.13):

S_1min=L₀-D_max/2 - dp – b_max/2 - dl (2.13)

где L₀ – расстояние между центрами рассматриваемых элементов

S1min= 2,5-2,0025/2 – 0,25 – 0,27/2 – 0,1=1,01375мм

10. Определяем минимальное расстояние между двумя контактными площадками с помощью формулы (2.14):

S_2min=L₀-D_max - 2dp (2.14)

S_2min=2,5-2,0025– 2*0,25=0,0025мм

11. Определяем минимальное расстояние между двумя проводниками, формула (2.15):

S_3min = L₀ – b_max– 2dl, где dl - допуски на расположение проводников (0,1 мм)

S3min= 2,5 – 0,27– 2*0,1= 2,03мм (2.15)

Таблица 2.2 – Параметры печатного монтажа платы электронного узла

Параметр	Значение, мм
Min	Max
Ширина проводника	0,21	0,27
Диаметр отверстия	1,15
Диаметр контактной площадки	1,15	2,0025
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой	1,01375
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками	0,0025
Минимальное расстояние между двумя проводниками	2,03

Дата добавления: 2015-07-13