курсовой проект / 39 Часы на светодиодных индикаторах / Конструктивно-технологический расчет

Конструктивно-технологический расчет. Рекомендуется начинать с определения размеров металлизированных отверстий.

В ПП применяются монтажные металлизированные отверстия для установки ЭРЭ и переходные металлизированные отверстия для создания электрических связей между слоями. Диаметр монтажного отверстия должен быть больше диаметра выводов навесных элементов на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматизированной сборки ячеек.

Для этого учитываем соотношение:

где Н_расч – расчетная толщина платы, Н_расч = 1,5 мм (для ДПП);

υ₁ – числовой коэффициент, определяющий рассеивающую способность электролита, υ₁ ≈ 0,33.

Подставляя значения, получим:

Определяем значение диаметров монтажных отверстий.

Максимальное значение вывода ЭРЭ:

где D_выв – диаметр вывода ЭРЭ, устанавливаемого на печатную плату, мм;

d_нэ – допуск на диаметр вывода, принимаем d_нэ = ±0,1 мм.

d_з- разница между минимальным и максимальным диаметром вывода ЭРЭ

Вычисляем по этой формуле значения выводов элементов схемы:

D_МС = 0,6 + 0,1+0,1 = 0,8 мм

D_R = 0,6 + 0,1+0,1 = 0,8 мм

D_С = 0,7 + 0,1+0,1 = 0,9 мм

D_ZQ = 1,3 + 0,1+0,15 = 1,55 мм

D_VD = 0,6 + 0,1+0,1 = 0,8 мм

D_VT = 0,95 + 0,1+0,1 = 1,15 мм

Максимальное значение отверстия:

где ∆D – погрешность диметра сверла отверстия, обусловленная биением сверла и качеством заточки, ∆D = 0,025 мм;

D_св. – диаметр сверла, мм.

С учетом толщины металлизации отверстия, диметр сверла:

где D_отв=D_{выв max} – номинальное значение металлизированного отверстия, мм.

Диаметров монтажных отверстия:

где D_выв – максимальный диаметр вывода ЭРЭ, устанавливаемого на печатную плату, мм;

з – величина зазора (0,1 ÷ 0,15 мм), принимаем з = 0,1 мм.

Рассчитанные диаметры монтажных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Вычисляем по формуле значения диаметров монтажных отверстий для всех элементов схемы:

мм

Рассчитанные диаметры монтажных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

При конструировании ПП необходимо произвести расчет, в ходе которого определим оптимальные размеры проводящего рисунка, приемлемые зазоры между элементами и реальные допуски на изготовление.

Методика такого расчета зависит от способа изготовления ПП. Выбираем широко используемую методику расчета основных размеров элементов печатного монтажа в соответствии с производственно-техническими требованиями. Эта методика предусматривает базовый способ изготовления ДПП. В качестве метода изготовления был выбран комбинированный позитивный метод.

Определим диаметр контактных площадок.

Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП:

(26)

где D_min – минимальный размер контактной площадки, определяется диаметром вписанной окружности, обеспечивающей гарантированный поясок фольги вокруг отверстия, мм;

h_Г – толщина гальванической меди, h_Г = 0,05 мм;

h_Р – толщина слоя металлорезиста, h_Р = 0,015 мм;

D_1min – минимально допустимый диаметр контактной площадки, который зависит от максимального диаметра отверстия после сверления от заданной ширины гарантированного пояска фольги В_М, максимальных по значению допусков центров отверстий и центра контактной площадки σ_КП, σ_отв..

Минимально допустимый диаметр контактной площадки:

(27)

где B_M – расстояние от края отверстия до края контактной площадки, зависит от класса точности, B_M = 0,05 мм;

D_{о max} – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм.

σ_отв. = 0,005 – допуск центра отверстий;

σ_КП = 0,15 – допуск центра контактной площадки.

Рассчитанные диаметры просверленных отверстий выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП:

Рассчитанные диаметры контактных площадок выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Максимальный диаметр контактной площадки:

, (28)

Рассчитанные диаметры контактных площадок выбираем из предпочтительного ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0.

Диаметры отверстий и контактных площадок

Таблица 3

раз-ры, мм элементы	Dвыв	Dотв	Dотв, выбр.	Dо max	D1min	Dmin	Dmax
DD1÷DD5	0,6	0,8	0,8	0,95	1,45	1,525	1,6
R1÷R27	0,6	0,8	1	1,15	1,65	1,725	2,0
C1÷C9	0,7	0,9	1	1,15	1,65	1,725	2
ZQ	1,3	1,55	1,8	2	2,5	2,575	2,7
VD1÷ VD11	0,6	0,8	1	1,15	1,65	1,725	2
VТ1÷ VТ12	0,95	1,15	1,3	1,5	2	2,125	2,3

Вывод: в результате расчета, мы определили минимальные и максимальные диаметры контактных площадок, что позволяет правильно сконструировать плату в соответствии с ГОСТ.

Определяем ширину проводников.

Минимальная ширина проводников на ДПП определяется выражением:

(29)

где t_1min – выбираем из таблицы в соответствии с классом точности, для 4 класса точности t_1min = 0,15 мм;

Δt – допуск на ширину проводников, Δt = ±0,03.

Максимальная ширина проводников на ДПП определяется:

^{Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:}

⁽³⁰⁾

^{где L}_Э ^{– минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка, L}_Э ^{= 1,25;}

^D_max ^{– максимальный диаметр контактной площадки, мм;}

^σ_d ^{– погрешность расположения проводника относительно координатной сетки, σ}_d ^{= 0,03.}

^{Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:}

^{, (31)}

^{Для двух близко расположенных отверстий L}_Э ^{= 2,5.}

^{Минимальное расстояние между двумя проводниками:}

⁽³²⁾

Вывод: Из выше приведенного расчета видно, что на расстоянии 2,5 мм могут находиться лишь отверстия с диаметром контактной площадки не больше 2,0 мм. При диаметре КП отверстия равном 2,3 и 2,7 мм расстояние между КП должно быть не менее 3,75.

Расчет показывает, что расстояние между элементом приводимого рисунка больше минимального допустимого значение и параметры печатного монтажа отвечают требованиям 4 класса точности.