Конструкторско-технологическое проектирование печатной платы

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

ует применение более коротких линий связи и внесения ограничения на максимальную длину проводника.

Ориентировочно площадь ПП на ранних стадиях проектирования можно определить по формуле:

 

,

 

где - коэффициент, зависящий от назначения и условий эксплуатации аппаратуры (=1..3); - установочная площадь ИЭТ. n - число ИЭТ.

Расстояние между корпусами двух соседних ЭРИ на ПП должно быть не менее 1 мм, а расстояние по торцу - не менее 1,5 мм.

Выберем для обеспечения необходимого быстродействия и расстояния между корпусами ЭРИ. При расчёте площади ПП необходимо использовать установочные размеры всех ПМК и размеры соединителей.

 

 

Таким образом, .

4.2 Определение длины электрических связей, числа слоёв и толщины МПП

 

Для МПП длина электрических связей является функцией числа и координат контактных площадок, электрически связанных с выводами ИМС. Суммарная длина связей:

 

,

 

где - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние ширины и шага проводников, эффективности трассировки, формы корпуса ИМС и монтажного поля ( выбираем ); и - !!!!!габаритные размеры МПП; - число выводов ЭРИ, где - чило выводов у ЭРИ i-го типа, число ИМС данного типа, устанавливаемых на ПП (см табл.).

После подстановки получим:

Зная суммарную длину связей и шаг координатной сетки можно определить число логических (сигнальных) слоёв МПП:

 

,

 

где - коэффициент эффективности трассировки.

Определим число логических (сигнальных) слоёв МПП:

Округляем, тогда nлог=2.

 

Таким образом, для данного изделия можно использовать двухстороннюю печатную плату (ДПП).

Учитывая необходимый класс точности (3) и элементную базу (корпусные ИМС и ПМК) выбираем в качестве метода изготовления ПП - комбинированный позитивный.

Стеклотекстолиты, по сравнению с гетинаксами имеют лучшие механические и электрические характеристики, однако имеют существенное различие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового расширения меди с стеклотекстолита, что крайне нежелательно при применении ПМК. Поэтому, в качестве материала основания ПП выберем гетинакс ГФ-2-35Г. Толщину материала выберем 1,0 мм.

Основные характеристики материала (ГФ-2-35Г) указаны в таблице 7.

Предельные отклонения в выбираются по ГОСТ в соответствии с Таблицей 9.

 

Таблица 9 . Предельные отклонения толщины МПП

Толщина МПП, ммПредельные отклонения на суммарную толщину МПП, ммдо 1.5+ 0,2от 1.5 до 3+0,3от 3 до 4.5+0,5свыше 4.5+0,65

Исходя из полученной толщины ДПП, выберем предельное отклонение на суммарную толщину равное + 0,2 мм.

При определении толщины печатной платы также необходимо учитывать собственную частоту ПП. При совпадении собственной частоты колебаний ПП с частотой возмущающих воздействий перегрузки значительно увеличиваются, поэтому собственная частота не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Закрепление платы показано в Таблице 1 ,(рис. 2) ---- - опертая сторона, +++ - защемленная сторона. При этом рассчитывается с помощью следующих формул:

 

,

 

где и - длина и ширина платы, - цилиндрическая жёсткость (- модуль упругости, - коэффициент Пуассона, - толщина платы), - масса платы с элементами, - коэффициент, зависящий от способа закрепления:

 

 

Для способа закрепления 2 (см. рисунок) k=9,87, ?=1, ?=2,33, ?=2,44.

,где- масса пластины с ЭРИ, кг: масса ПП: где - плотность материала платы; - масса ЭРИ.

Масса ЭРИ рассчитывается при анализе элементной базы ячейки: где - масса ЭРИ i-го типа; - количество ЭРИ i-го типа.

Плотность гетинакса ?=1300 кг/м3.

Mпп= ?ппhab= 1300*1,0*10-3*0,17*0,11=0,02431 кг.

MЭРИ=10-3*(8*4+1*3+7*4+2*2+10*1+7*5+4*30+1*7+1*5+1*6)=0.24 кг

M= Mпп+ MЭРИ=0.26431 кг

Модуль упругости гетинакса E=13 ГПа , коэффициент Пуассона гетинакса =0,3

 

 

 

 

Собственная частота не попадает в диапазон внешних частот колебаний 35…65 Гц, поэтому толщину платы менять не будем.

 

5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОВОДЯЩЕГО РИСУНКА

 

.1 Расчёт диаметра монтажных отверстий

 

Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия определяем по формуле: , где - толщина ПП, -отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине ПП.

Для третьего класса точности = 0,33

Для данной ПП получаем:

, то есть мм.

Определяем номинальный диаметр монтажных отверстий:

 

,

 

где:

- нижнее предельное отклонение диаметра отверстий (=-0,1 мм)

- максимальное значение диаметра выводов ПМК, устанавливаемых на ПП (для выводов прямоугольного сечения принимают диагональ)

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода , устанавливаемой ПМК. Ее выбирают в пределах 0.1…0.4 мм при автоматической установке.

Выберем r = 0.2 мм

Для ИМС в корпусе 201.14-8 .

Номинальный диаметр монтажных отверстий для ИМС в корпусе 201.14-8 равен:

? 0.58 + 0.1+0.2= 0.88 мм

Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия на ПП выбирают из следующего отношения:

 

 

где - толщина ПП; - отношение диаметра метализированного отверстия к ширине ПП.

Поэтому:

d = 0.9 мм

 

.2 Расстояние от края ПП до элементов проводящего рисунка

 

Расстояние Q1 от края ПП до элементов проводящего рисунка должно быть не меньше толщины ПП с учётом допусков на размеры сторон.

Примем Q1 = 3.0 мм.

 

.3 Расстояние от паза, выреза, неметаллизированного отверс