как посчитать площадь печатной платы (7 видео)

Содержание

Расчет площади печатной платы
РАЗДЕЛ 3 РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
Расчет печатной платы
🌟 Видео

Видео:Земля в печатных платах | Слои, компоненты, секции, питание и переходы | Тренинг Рика ХартлиСкачать

Расчет площади печатной платы

Для дальнейшей работы следует определить по справочникам или информации из интернета габаритные размеры радиоэлементов схемы. В идеальном случае, необходимо произвести замер приобретенных ЭРЭ, например, с помощью штангенциркуля.

Площади установочных поверхностей элементов, используемых в разрабатываемом устройстве, сводят в таблицу 2.

Таблица 2 — Площади установочной поверхности ЭРЭ

Элементы	Вариант установки	Габаритные размеры	Площадь одного элемента, мм 2	Количество элементов	Общая площадь, мм 2
L, мм	B, мм
Диод КД103А VD1-VD10

В столбец 1 заносят элементы в соответствии с перечнем элементов и их обозначение. Рекомендуется в отдельные строки заносить элементы разных типоразмеров, а одинаковые – группировать.

В столбец 2 прописывают вариант установки элемента в соответствии с ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».

В столбцы 3 и 4 заносят длину и ширину элемента, округляя значения в большую сторону. При этом площадь, занимаемую элементом, заменяют прямоугольником, в который может быть вписан данный элемент вместе с устройствами крепления и монтажа. Установочные размеры для элементов, устанавливаемых в отверстия печатной платы, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры», либо в соответствии с ГОСТ Р 51040-97 «Платы печатные. Шаги координатной сетки».

Для получения значения столбца 5 определяют по формуле:

где L и B – габаритные размеры элемента, занесенные в столбцах 3 и 4.

В столбце 6 указывают количество элементов данного типоразмера.

Общая площадь группы элементов (столбец 7) получают произведением чисел столбцов 5 и 6.

По окончании заполнения таблицы производят расчет площади, занимаемой всеми элементами на печатной плате. Для этого используют выражение:

где S_i – площадь одного элемента (столбец 5),

N – количество ЭРЭ одного типа, устанавливаемых на печатную плату (столбец 6).

К полученному значению следует прибавить площадь, занимаемую крепежными отверстиями.

Далее, определим коэффициент заполнения К_S печатной платы из следующих соображений:

— если К_S менее значения 0,3, то, следовательно, компоновка плохая;

— если значение К_S более 0,8, то усложняется обеспечение теплового режима и электромагнитной совместимости.

Далее, с учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади для конкретного типа РЭА, получим значение площади печатной платы S_ПП:

(6)

Далее, задаваясь, например, значением длины платы, определяют ширину в соответствии с ГОСТ 10317-79:

— размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине до 350 мм; 20 при длине более 350 мм;

— максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470 мм;

— соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбирается из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5;

— толщину плат определяют исходя из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного блока, с учетом метода изготовления; рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

(7)

Рассмотрев несколько возможных вариантов соотношения сторон печатной платы и по ГОСТ 10317-79 выбирают окончательный вариант, определив итоговую площадь печатной платы.

Для определения объема печатной платы необходимо знать ее высоту H, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ плюс толщина основания ПП.

(8)

Таким образом,

Далее, используя размеры печатной платы и варианты установки элементов, производят компоновку печатной платы, например, с помощью программы DipTrace. Затем студенты выполняют сборочный чертеж печатного узла.

Расчетное задание

1. Составьте таблицу, аналогичную таблице 2 для заданной схемы.

2. Произведите расчеты по формулам (4) – (8).

Видео:Основные правила проектирования печатных плат. Учимся правильно разводить платы.Скачать

РАЗДЕЛ 3 РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Расчёт конструктивно-технологических параметров печатной платы

Для выбора размеров печатной платы необходимо определить ее площадь. Площадь можно определить как

где F_ЭРЭ – площадь, занимаемая электрорадиоэлементами (ЭРЭ);

F_ТО – площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями;

F_СВ – площадь, которую не должны занимать электрорадиоэлементы по конструктивным соображениям;

К_З – коэффициент заполнения печатной платы, обычно берется в пределах 0,3–0,8.

Площадь, занимаемая ЭРЭ, определяется по установочным размерам электрорадиоэлементов. Для упрощения расчетов исходные данные целесообразно занести в таблицу вида:

Тип ЭРЭ	Количество	Площадь, занимаемая одним ЭРЭ	Площадь, занимаемая всеми ЭРЭ
С2-23	52,2	469,8
С2-23	77.5
С2-23	14.5
С1-4	49.5	445.5
К73-17
К10-17б	31.4
К52-2	128.3	256.6
CD110
К50-35мини
К10-17А	38.1	533.4
К157УД2	148.8

Площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями определяется по формуле:

где d_ТО – диаметр технологических и/или крепежных отверстий;

n – количество отверстий.

Посчитав площадь печатной платы, необходимо выбрать размеры платы согласно ГОСТ 10 317-79. По ГОСТу выбранные размеры печатной платы 65*65мм.

После выбора размеров печатной платы определить реальный коэффициент заполнения печатной платы по формуле:

где и выбранные размеры печатной платы.

Диаметры монтажных отверстий должны быть несколько больше диаметров выводов ЭРЭ, причем

d_О = d_В + D, при d ≤ 0,8 мм Δ = 0,2 мм,

при d > 0,8 мм Δ = 0,3 мм,

при любых d Δ = 0,4 мм, если ЭРЭ устанавливаются автоматизировано.

Рекомендуется на плате иметь количество размеров монтажных отверстий не более трех. Поэтому диаметры отверстий, близкие по значению, увеличивают в сторону большего, но так, чтобы разница между диаметром вывода и диаметром монтажного отверстия не превышала 0,4 мм.

Диаметры контактных площадок определяются по формуле:

где b – радиальная ширина контактной площадки, мм;

Δd – предельное отклонение диаметра монтажного отверстия, мм;

Т_d – значение позиционного допуска расположения осей отверстий, мм;

Т_D – значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок, мм.

Тип ЭРЭ	Диаметр вывода	Диаметр монтажного отверстия	Диаметр контактной площадки
С2-23	0,48	0.68	1.53
С1-4	0,48	0.68	1.53
К73-17	0.6	0.8	1.62
К10-17б	0.6	0.8	1.62
К52-2	0.5	0.7	1.52
CD110	0.5	0.7	1.52
К50-35мини	0.5	0.7	1.52
К10-17А	0.6	0.8	1.62
К157УД2	0.45	0.65	1.5

Минимальное расстояние между центрами двух соседних отверстий для прокладки нужного количества проводников определяется так:

где d_О1 и d_О2 – диаметры монтажных отверстий, между которыми прокладываются проводники, мм;

n – количество прокладываемых проводников;

Δt – предельное отклонение ширины печатного проводника, мм;

T_l – значение позиционного допуска расположения печатного проводника, мм.

Значения предельных отклонений ширины печатного проводника и позиционных допусков расположения печатных проводников для первых трех классов точности печатных плат приведены в таблицах 13 и 14.

Выбор и описание метода изготовления печатной платы

Предварительная подготовка заготовки

Данный этап является начальным и заключается в подготовке поверхности будущей печатной платы к нанесению на нее защитного покрытия. Весь процесс сводится к удалению окислов и загрязнений с поверхности платы с использованием различных абразивных средств и последующему обезжириванию.

Для удаления сильных загрязнений используется мелкозернистая наждачная бумага.

Заключительный этап подготовки поверхности заключается в обезжиривании. Для этого используется кусочек мягкой ткани, не оставляющей волокон, смоченный спиртом, бензином или ацетоном. После обезжиривания плату промывают в проточной холодной воде. Качество очистки нужно контролировать, наблюдая за степенью смачивания водой поверхности меди. Полностью смоченная водой поверхность, без образования на ней капель и разрывов пленки воды, является показателем нормального уровня очистки. Нарушения в этой пленке воды указывают, что поверхность очищена недостаточно.

Видео:Виды печатных плат. Учебное видео.Скачать

Расчет печатной платы

отладочный плата резистор микроконтроллер

Параметры печатной платы можно разделить на электрические и конструктивные.

Электрические параметры — параметры, связанные с электрическими величинами:

— ширина печатного проводника;

— размеры печатной платы;

— диаметр отверстий и их количество;

— диаметры контактных площадок;

— минимальное расстояние между центрами двух отверстий для прокладки нужного количества проводников.

Ширина печатного проводника определяется по формуле:

, (2.5)

где j — плотность тока, А/мм2;

h — толщина фольги, мм; t — ширина печатного проводника, мм;максимальный ток протекающий по проводнику, А.

Максимальный ток, протекающий по проводнику I = 0,8 А. Толщина фольги h = 0,1 мм.

Максимально допустимая плотность тока для печатных проводников следующая:

30 А/мм2 для внешних слоев печатной платы бытовой аппаратуры;

А/мм2 для внешних слоев печатной платы специальной аппаратуры;

А/мм2 для внутренних слоев многослойной печатной платы.

Таким образом, исходя из формулы (5), минимальная ширина печатного проводника будет равна:

Выбор расстояния между печатными проводниками определяется из соображений обеспечения электрической прочности. Поскольку материал для изготовления печатной платы фольгированный стеклотекстолит, то при рабочем напряжении до + 25 В минимальное расстояние между печатными проводниками может составлять (от 0,1 до 0,2) мм.

Учитывая расстояния между выводами микросхем и плотность монтажа, выбирается первый класс точности изготовления печатной платы.

Основные параметры третьего класса точности:

— ширина печатного проводника t = 0,75 мм;

— расстояние между двумя печатными проводниками, S = 0,75 мм;

— радиальная ширина контактной площадки, b = 0,3 мм.

Плата изготовлена комбинированным позитивным методом сухим фоторезистом, следовательно, удельное сопротивление меди равно R = 0,02 Ом-мм2/м.

Сопротивление печатного проводника определяется формуле:

(2.6)