Печатный монтаж – система печатных проводников, обеспечивающих электрическое соединение элементов схемы.
Печатный проводник – участок металлизированного слоя на изоляционном основании.
Печатная плата – изоляционное основание с печатным монтажом или с печатной схемой.
Основание печатных схем – изоляционная плоская деталь, на которой расположены проводники и навесные элементы. Требования: высокое удельное сопротивление, малая диэлектрическая проницаемость, высокая диэлектрическая прочность, большой диапазон рабочих температур, повышенная влагостойкость. Навесными элементами являются радиоэлементы, закрепленные на печатной плате пайкой или имеющие электрические контакты с печатным проводником. Каждая плата должна иметь координатную сетку, то есть условную сетку, обеспечивающую определенное размещение проводников и всех элементов на печатной плате, которое должно соответствовать шагу координатной сетки. Это размещение облегчает конструирование приспособлений. Шаг координатной сетки 0 5 мм.
В центре всех монтажных, переходных, крепежных и базовых отверстий необходимо располагать в узлах координатной сетки без указания размеров на чертежах.
Контактные площадки, подводы навесных элементов (микросхемы, микромодули (реле), разъемы, функциональные узлы и так далее) также располагают в узлах координатной сетки или руководствуются следующими правилами: если в конструкции элементов имеются два и более выводов, расстояние между которыми кратны основному шагу координатной сетки, то центры отверстий под эти выводы размещают в узлах координатной сетки.
2.4 Выбор и обоснование класса точности
Точность изготовления печатных плат зависит от комплекса технологических характеристик и с практической точки зрения определяет основные параметры элементов печатной платы. В первую очередь это относится к минимальной ширине проводников, минимальному зазору между элементами проводящего рисунка, размеру контактных площадок и отверстий.
ГОСТ 23.751-86 предусматривает пять классов точности печатных плат, и в конструкторской документации на печатную плату должно содержаться указание на соответствующий класс, который обусловлен уровнем технологического оснащения производства. Поэтому выбор класса точности всегда связан с конкретным производством. Попытка решить эту задачу в обратном порядке может привести к тому, что Ваш проект не будет реализован.
Ниже приведены наименьшие номинальные значения основных размеров элементов конструкции печатных плат для 3-го класса точности.
t - ширина печатного проводника 0,25 мм;
S - расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка0,25 мм;
b - гарантированный поясок 0,1 мм ;
f - отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированых отверстий, к толщине печатной платы 0,33мм.
Печатные платы 3-ro класса - наиболее распространенные, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой — для их производства требуется рядовое, хотя и специализированное, оборудование.
На основе рассмотренных конструктивных требований и ограничений, при разработки, и изготовлении печатной платы был выбран 3 класс точности.
2.5 Выбор габаритных размеров и конфигурации печатной платы
При выборе габаритных размеров печатной платы учитываются такие характеристики, как:
- суммарная площадь всех ИМС и РЭ;
- компоновка и размещение ИМС и РЭ на плате;
- выбранный класс точности;
В геометрических размерах печатной платы также следует предусмотреть припуск на технологическое поле для отверстий, с помощью которых печатная плата крепится к корпусу.
В соответствии с ГОСТ 10317-79 “Основные размеры печатной платы”:
1. Применяется шаг координатной сетки равный 0,50 мм
2. Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными.
2,5 — при длине до 100 мм;
5,0 — при длине до 350 мм;
10,0 — при длине более 350 мм.
Максимальный размер любой из сторон должен быть не более 470 мм.
3. Допуски на линейные размеры сторон печатной платы должны соответствовать установленным ГОСТ 25346—89 и ГОСТ 25347—82.
4. Соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1.
5. Отклонение от перпендикулярности печатной платы не должно быть более 0,2 мм на 100 мм длины.
6. Диаметры монтажных, переходных, металлизированных и неметаллизированных 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; 1,4; 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 мм.
Печатные платы можно выбирать любой формы, предпочтительно прямоугольной. При проектировании и изготовлении печатных плат следует
Руководствоватся:
-ограничению типа размеров печатной платы;
- рациональное размещение проводников по всей плате;
- максимальное сокращение проводников с расположением их по линиям координатной сетки.
Учитывая все вышеперечисленные моменты, делаем вывод, что проектируемая печатная плата имеет прямоугольную форму.
2.6 Выбор материала основания печатной платы.
Наиболее распространенными материалами для печатных плат является фольгированные гетенаксы и стеклотекстолиты, приведенные в таблице.
Таблица 23 - Основные параметры материалов
| Виды материала, марка | Толщина | Назна-чение | Свойства | |
| фольги, мкМ | материала, мм | |||
| 1. Гетенакс | rs=1×109Ом, | |||
| фольгированный ГФ-1-35 | s=4,0н | |||
| огнестойкий ГОФ-2-50 | 35,5 | 1¸3 | ОПП | t=-60С¸+90°С |
| влагостойкий ГОФВ-2-35 | 35,5 | 1¸3 | ДПП | в=70¸130мГ |
| R=1¸1,5 | ||||
| 2. Стеклотекстолит | ||||
| с агдезионным слоем СТЭК | 35,5 | 1¸1,5 | ДПП | rs=1010Ом |
| s=4,0н | ||||
| R=1¸1,5 | ||||
| с катализатором СТАМ | 35,5 | 0,7¸2 | ДПП | rs=1013Ом |
| в=20мГ | ||||
| Uпр=15кВ/мн | ||||
| 3. Стеклотекстолит | 35,5 | 0,8¸3 | ОПП | t=-60¸+105°С |
| фольгированный СФ-1(2)-35 | ДПП | s=3,0¸4,0н | ||
| огнестойкий СФО-1(2)-35 | 18,35 | 0,8¸3 | ОПП | R=1,5¸2 |
| ДПП | t=10с | |||
| СОНФ-1(2)-50 | 50 | 0,8¸3 | ОПП | rs=1010¸1011Ом |
| ДПП | ||||
| Самозатухающий | 18,35 | ДПП | С=0,05¸0,1% | |
| ДФС-1(2)-50 | 18,35 | 0,06¸2 | МПП | rs=1010Ом |
| Тонкий ФДМ-1А | 18,35 | 0,2¸35 | МПП | в=7¸20мГ |
| Uпр=15¸35кВ/мн | ||||
| ФОМЭ-1А | 18,35 | 0,1¸0,2 | МПП | s=2,1¸4,0н |
| в=8¸10мГ | ||||
| Теплостойкий СТФ1-(2) | 18,35 | 0,1¸3 | ДПП | t=-60¸+150°С |
| МПП | Uпр=30кВ/мн | |||
Стеклотекстолит обладает лучшими изоляционными свойствами, влагостойкостью, температурной стойкостью, но с различным способом осаждения проводников получается различная сила сцепления проводника с основанием, поэтому он применяется при комбинированном способе:
| t | – диапазон рабочих температур |
| rs | – удельное поверхностное сопротивление |
| d | – прочность отделения полоски |
| с | – изменение линейных размеров |
| в | – влагопоглощение |
| t | – время горения |
Заданная плата двусторонняя, поэтому выбираем материал фольгированный с двух сторон. Толщину фольги выбираем 35 мкм. Для нашей платы выбираем материал – стеклотекстолит, так как наиболее подходящие для нас параметры и его рекомендуют при изготовлении печатных плат комбинированным позитивным методом.
Нам достаточно материала с нормальной прочностью и жаростойкостью, поэтому выбираем стеклотекстолит фольгированный с двух сторон, гальваностойкий с нормальной прочностью и жаростойкостью – СФ-2-35. Его основные параметры:
1. толщина фольги – 35.5 мКм;
2. рабочая температура = -60¸105оС;
3. относительная влажность – 93 % при t = 40оС;
4. rs= 5×1010 Ом;
5. s = 4,5Н;
6. диэлектрическая проницаемость = 5,5.
Стеклотекстолит данной марки применяют также для печатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами.
2.7 Компоновка и размещение ИМС и РЭ на печатной плате
Размещение ЭРЭ и ИМС предшествует трассировке печатных связей и во многом определяет эффективность трассировки.
Основной метод размещения ИМС - плоский многорядный. Задача компоновки заключается в том, что с одной стороны необходимо разместить элементы как можно более плотно, а с другой стороны - обеспечить наилучшие условия для трассировки, электромагнитной и тепловой совместимости, автоматизации сборки, монтажа и контроля.
Микросхемы со штырьковыми выводами устанавливаются с одной стороны печатной платы, а микросхемы с планарными выводами, бескорпусные ИМС и ЭРЭ допустимо устанавливать с двух сторон печатной платы. Крепление микросхем и ЭРЭ осуществляется, в основном, пайкой, причем, не задейственные контакты необходимо запаивать для увеличения жесткости. Микросхемы с планарными выводами можно устанавливать с помощью клея и лака. Их выводы припаивают к контактным площадкам. Корпус микросхемы с планарными выводами приклеивают непосредственно на полупроводник или на контактную прокладку. Прокладка может быть из тонкого текстолита 0,3 мм или металлическая (медь, алюминий, их сплавы) 0,2 - 0,5 мм. Металлическая прокладка служит в качестве теплоотводящей шины. Для ее изоляции от проводников используют специальную пленку.
Центры металлизированных и крепежных отверстий на полупроводнике должны располагаться в узлах координатной сетки. Координатную сетку применяют для определения положения печатного монтажа. Основной шаг координатной сетки 2,5 мм, дополнительный - 1,25 мм и 0,25 мм. Контактные площадки или металлизированные отверстия под первый вывод должны иметь ключ. Для увеличения ремонтопригодности, ИМС второй степени интеграции устанавливают в разъемные соединители. Электрический соединитель крепят и распаивают на печатной плате.