Разработка печатного узла

При конструировании печатных плат используются четыре главных критерия выбора: габаритный критерий, критерий плотности рисунка и толщины проводящего слоя, критерий числа слоев, критерий материала основания[1]. Помимо главных критериев, должны учитываться вспомогательные, которые служат для проверки и уточнения, с несложной коррекцией конструкции, выбранных по главным критериям решений. К вспомогательным критериям относятся электрические ограничения по паразитным параметрам, тепловые ограничения, ограничения по массе, по трудоемкости изготовления, по безотказности, ремонтопригодности и др.

Выбор габаритов печатной платы (длина, ширина) связан с разбиением печатной платы на функционально законченные части.

Размеры сторон печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79, который предъявляет следующие требования к печатным платам:

• -    необходимо разрабатывать печатные платы простой прямоугольной формы с отношением сторон не более 3:1 и размерами любой стороны не более 470 мм.

• -    длину стороны печатной платы выбирают таким образом, чтобы она была кратной: 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине свыше 100 до 350 мм; 10 при длине свыше 350 мм.

• -    Увеличение размеров печатной платы ведет к повышению погрешностей при их изготовлении. Отклонение от прямоугольной формы, наличие и вырезов увеличивают трудоемкость изготовления[2].

Коробление печатных плат происходит вследствие слоистой структуры основания, содержащего диэлектрические и проводящие слои, расширение которых при нагревании и сжатие при охлаждении различно. Чем больше длина платы, тем коробление значительнее, т.е. больше опасность обрыва проводников, замыкания, отрыва паяных контактов при температурных деформациях. Температурные деформации относятся к медленно действующим механическим деформациям. Динамические деформации в результате вибрационных и ударных перегрузок и линейных ускорений, передаваемых на печатную плату от объекта на котором установлено изделие, также уменьшается с уменьшением размера печатной платы.

Ухудшение теплоотвода из центра платы, протекающего по механизму теплопроводности, наблюдается с увеличением размеров печатной платы. С учетом выше изложенных соображений, была произведена компоновка схемы, в результате которой определено, что оптимальными размерами печатной платы устройства являются: длина 100 мм и ширина 70 мм[3].

Учитывая требование, ГОСТ 10317-79 определяющего кратность сторон, принимаем следующие размеры сторон печатной платы устройства: длина 100 мм и ширина 70 мм. Габаритный критерий тесно связан с той плотностью, с которой может быть выполнен рисунок. В таблице 5.4 приведены параметры трех классов плотности рисунка определенных ГОСТ23751-86. Основные геометрические параметры

Рис.1. Основные геометрические параметры элементов печатного узла.

Нп – толщина печатной платы; Нм – толщина материала основания печатной платы; hф – толщина фольги; b – гарантийный поясок; D – диаметр контактной площадки; d – диаметр отверстия; S – расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка; t – ширина печатного проводника; Q – ширина от края печатной платы, выреза, паза до элементов проводящего рисунка.

Шириной печатного проводника называется поперечный размер проводника на любом участке в плоскости основания (неровности края во внимание не принимаются). Расстоянием между проводниками называют расстояние между краями соседних проводников на одном слое печатной платы.

Таблица 1- Номинальные значения основных размеров для классов точности

Условные	Номин.	значения размеров для класса точности
Обозначения	1		2	3

t, мм	0,75	0,45	0,25
S, мм	0,75	0,45	0,25
b, мм	0,3	0,2	0,1

Для свободного места указанные значения допускается устанавливать по любому, более низкому классу, а для первого класса увеличить в два раза [4].

С учетом разрешающей способности технологического оборудования, на котором будет изготавливаться печатная плата устройства, принимаем класс точности 3.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 диаметры монтажных отверстий должны быть выбраны из ряда: 0,4; 0,5; 0.6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0 мм.

В печатной плате устройства оповещения для охранной системы используются монтажные отверстия следующих диаметров: 1,0 мм. Наименьший номинальный диаметр D контактной площадке рассчитывают по формуле:

D=(d+dво)+2b+tво+2dтр+(T_d²+T_D²+t_П o ²)^1/2, (1) dво - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия; tво - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки (tво=0,05);

dтр - значение подтравливания диэлектрика (для однослойной печатной платы dтр=0);

tпо - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки (tпо= -0,05);

Результаты расчетов диаметров контактных площадок произведенных по формуле 1. сведены в таблицу 2.

Таблица 2- Диаметры контактных площадок

Диаметр отверстия,

Предельное

Диаметр контакт-

мм.	Отклонение	ной площадки, мм
1,0	± 0,05	3
1,6	± 0,1	4
2,0	± 0,2	5

По числу слоев различают односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы. Для печатной платы устройства контроля уровня освещенности принимаем число слоев равное одному. Односторонней печатной платой называют печатную плату с проводящими рисунками на одной стороне основания.

Выбор толщин и материала основания оказывает основное влияние на свойства печатной платы:   жесткость, собственную емкость, теплопроводность.

Для печатной платы устройства оповещения для охранной системы, в качестве материала выбираем стеклотекстолит толщиной 1 мм.