Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств.-1

60

Для комбинированного позитивного метода и полуаддитивной техноло-

Толщина осажденной меди для комбинированного позитивного способа изготовления ПП составляет 15…25 мкм.

Коррекция полученных размеров КП проводится с учетом необходимой площади для получения качественной пайки. Контактную площадку, рассчитанную по формулам (2.11) – (2.13), необходимо развивать в свободную сторону, чтобы ее площадь, без учета отверстия, составляла для 1-го и 2-го классов точности не менее 2.5 мм2, а для 3-го и 4-го – 1.6 мм2, но не более

8 мм2 для любого класса точности.

Точность позиционирования, в свою очередь, определяет возможность автоматизированной установки ЭРЭ на печатную плату и совмещения установленных на плату электрорадиоэлементов (светодиодов, переменных резисторов и т.п.) с отверстиями в экранах, передней и задней панелях и других конструктивных элементах.

Поэтому, например, у печатных плат, предназначенных для автоматической установки навесных элементов, Td, независимо от класса точности ПП, устанавливается для монтажных отверстий по 4-му классу точности, а для переходных – по 3-му.

Если позиционный допуск расположения осей отверстий необходимо учитывать при разработке элементов конструкции, то предельные отклонения расстояния между центрами двух отверстий ПП определяют как полусумму позиционных допусков расположения центров этих отверстий.

Контактные площадки, к которым будут припаиваться выводы от планарных корпусов, рекомендуется делать прямоугольными (см. рисунок 2.17,

а – в).

В ОСТ 4.010.030-81 «Установка навесных элементов на печатные платы» приведены размеры контактных групп для некоторых микросхем с планарными выводами (см. рисунок 2.18).

При специальном проектировании прямоугольных контактных площадок их габаритные размеры должны быть больше соответствующих размеров выводов на 0.1…0.4 мм, а расстояние между ним соответствовать 1-2-му классу точности (таблица 2.6).

Габариты прямоугольных КП для бескорпусных ЭРЭ и под планарные выводы ЭРЭ зависят от размеров паяемых элементов или выводов, а расстояние между КП определяются возможностями технологического оборудования и электрической прочностью.

Предельные отклонения размеров ширины печатных элементов t (про-

водников, контактных площадок, концевых печатных контактов, экранов)

для узких мест не должны превышать значений, указанных в таблице 2.18.

61

а) – для микросхемы в корпусе 401.14-3; б) – для диодной матрицы 2Д908А

Рисунок 2.18 – Пример контактных групп для микросхем с прямоугольными контактными площадками

Таблица 2.18 – Предельные отклонения ширины печатных элементов

При проведении предварительных энергетических расчетов допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка ПП (в зависимости от допустимого перегрева проводника относительно температуры окружающей среды) выбирают по таблице 2.19.

Таблица 2.19 – Допустимая плотность тока для медных проводников

Для проводников, имеющих дополнительное металлическое покрытие менее 12 мкм, за толщину принимают толщину основного проводящего слоя (фольги). При толщине покрытия более 12 мкм за толщину принимают суммарную толщину основной и осажденной меди Нпр (рисунок 2.2). Величину допустимой токовой нагрузки следует уменьшать на 15 % для проводников, расположенных на расстоянии равном или меньшем их ширины, а также для проводников, выполненных по полуаддитивной или аддитивной технологиям.

Плотность тока и потери кроме ширины проводника t, зависят и от толщины проводящего слоя Нпр, которая определяется толщиной фольги и, при использовании полуаддитивных технологий, толщиной гальванически наращенной меди. Толщина фольги, в зависимости от марки применяемого материала (таблица 2.10), регламентирована для отечественных фольгированных диэлектриков значениями 5, 20, 35 и 50 мкм, для импортных – 12, 18 и 35 мкм. Если потери несущественны для работы электрической схемы, то предпочтение отдается минимальной толщине. Проводники толщиной более 50 мкм делать не рекомендуется, так как с увеличением толщины происходит ухудшение сцепления проводника с материалом основания ПП.

На графике (рисунок 2.19) приведена нагрузочная способность по току одиночных медных проводников постоянной ширины Sпр, мм, расположенных на расстоянии большем, чем ширина проводников.

Представленный график используют при выборе токовой нагрузочной способности проводников для ПП, критичных к рассеиваемой мощности с их поверхности, и проводников, допускающих прохождение тока большой плотности. В частности, для проводника толщиной 35 мкм, шириной 1 мм при нагреве на 20 °С нагрузочная способность по току будет составлять примерно

3 А.

Допустимую токовую нагрузку следует уменьшать на 15% для проводников, расположенных на расстоянии, равном или меньшем их ширины, и для проводников, выполненных по полуаддитивным технологиям. Исходя из

63

нагрузочной способности по току, обычно выбирают 2…3 типоразмера ширины проводников на проектируемой печатной плате.

Рисунок 2.19 – Нагрузочная способность по току для печатных проводников

Вычисление таких электрических параметров проводящего рисунка, как сопротивление проводников, их индуктивность, емкость, возможно только после проведения трассировки проводников, когда будут определены их все геометрические размеры.

Электрическое сопротивление печатных проводников с покрытием Rпп можно определить по формуле:

где 0 – удельное электрическое сопротивление материала проводника (см. таблицу 2.19); Hпр – толщина проводника с покрытием (см. рисунки 2.1 – 2.3); l – длина печатного проводника; t – ширина печатного проводника.

2.12.8 Расчет расстояния между элементами печатного рисунка

Минимальное расстояние между центрами элементов печатного рисунка Smin определяется исходя из технологических возможностей производства ПП (разрешающая способность), условий сборки ПУ (автоматизированная

64

или ручная) и электрических параметров (пробивного напряжения и сопротивления изоляции). Технологические ограничения Smin задаются классом точности (см. таблицу 2.6), а электрические – указанием в ЧТЗ пробивного напряжения, допустимых токов утечки и т.д.

Расстояние L0 между серединой проводника и центром контактной площадки определяется по формуле:

где Tl – позиционный допуск расположения печатного проводника относи-

Таблица 2.20 – Значения позиционного допуска расположения печатного проводника

Минимально допустимое расстояние между печатными проводниками Smin из расчета обеспечения электрической прочности изоляции, определяется расположением проводников в одном (таблица 2.21) или разных слоях (таблица 2.22).

67

должны иметь заданную температуру плавления. При этом температура пайки должна превышать температуру плавления припоя на 20…70 °С.

Таблица 2.24 – Электрофизические параметры материалов проводников печатных плат и их металлических покрытий

68

Припой должен легко вытеснять флюс, образуя с основными металлами соединение достаточной механической прочности, обладать заданными электрическими характеристиками, а также определенной плотностью, коэффициентом теплового расширения и антикоррозионными свойствами, как в процессе пайки, так и при последующей эксплуатации изделий.

Технологические требования к припою предусматривают хорошую смачиваемость им соединяемых металлов, возможность его капиллярного подъема в узких зазорах, максимально быструю кристаллизацию с переходом в твердую фазу для исключения появления трещин и пористости в паяных соединениях, возможность дозирования его в виде проволоки, шариков, таблеток и т.п.

Следует учитывать, что многие микросхемы и ЭРЭ нельзя нагревать выше определенной температуры и превышать заданное время воздействия этой температуры. Для предотвращения перегрева чувствительных к нагреву элементов в простейших случаях применяют местные теплоотводы (пинцеты, плоскогубцы и т.п.).

Исходя из выбранной технологии изготовления, определяется марка применяемого припоя (таблица 2.25).

Таблица 2.25 – Марки припоев, их состав и назначение

69

Продолжение таблицы 2.25