Book9 (Учебник Конструирование РЭС), страница 2

Рис. 9.1. Геометрия платы МСБ: а — собственно платы;
б — посадочного места бескорпусной ИС

Для бескорпусной ИС с шариковыми выводами а ₀ = а и b ₀ = b.

Размеры кристаллов ИС берут из технических условий. Заметим,что длина n _в , ширина m _в и зазор между внешними контактными площадками выбирают равными 0,45; 0,4 и 0,2 мм при шаге между ними 0,625 мм и 1,0; 0, 4 и 0,2 — при 1,25 мм. Для расчета зазора Δ между посадочными местами микросхем было принято ориентировочно, что от верхних рядов ИС к верхним внешним контактным площадкам МСБ (при j ≤ 4 ... 5 ) в зазоре от соседних двух ИС проходят п _выв проводников, от нижних к нижним такое же количество, а остальные связи, осуществляющие последовательную передачу сигналов от ИС к ИС,
расположены между ними по горизонтальной оси х с помощью перемычек через более широкие контактные площадки. Если принять такое допущение, то величина зазора будет складываться из ширины n _выв проводников и (n _выв +1) расстояний между ними, т.е.

Δ = (2n_выв+1)Δ_р. (9.2)

Величина краевого поля Δ _к равна 1,35 мм. Тогда геометрические размеры площади платы для цифровой МСБ, изготовленной по тонкопленочной технологии, определяются как

A = a₀i + Δ(i+l) + 2Δ_K,

(9 1}

В = b₀j + Δ(j+1) + 2Δ_к.

Пример 9.1. Определить длину и ширину ситалловой коммутационной платы для размещения 12 бескорпусных ИС серии 706.

334

Используем данные ТУ на ИС: а = b = 1,5мм; l≥0,8мм; m ≥ 200 мкм (при сварке), тогда получим а₀ = b₀ = 3,5мм. Примем разрешающую способность тонкопленочной технологии для нашего случая Δ_p = 0,1 мм,а число задействованных выводов п _выв= 12, тогда Δ = 2,5мм. Микросхемы расположим на подложке в следующем порядке: число строк i = 4,число столбцов l = 3 (см. рис. 9.1, а). Тогда

А = 3,5∙4 + 2,5∙(4+1) + 2∙1,35=29,2мм,
В = 3,5∙3 + 2,5∙(3+ 1)+ 2∙1,35= 23,2мм.

Выбираем типоразмер 30x24 мм.

Для расчета геометрических размеров многослойной толстопленочной МСБ цифрового типа можно пользоваться формулами (9.1—9.3),но при этом принять Δ = Δ _к= 1,35мм.

Расчет геометрических размеров тонкопленочных плат аналоговых и силовых МСБ основан на определении требуемой площади платы под размещение активных компонентов и пассивных элементов схемы:

S=q_S{ΣS_R+ΣS_C+ΣS_L+ΣS_K+ΣS_КП}

где S_R, S_C S_L, S_K S_КП— площади напыленных резисторов, кон-
денсаторов, катушек индуктивности, навесных дискретных компонентов (бескорпусных аналоговых микросхем, транзисторов, диодов, конденсаторов) и контактных площадок; q _s — коэффициент дезинтеграции площади, равный 1,5...2,5.

Размеры тонкопленочных плат, кратные от деления базовых сторон 60x48 мм, могут быть выбраны из рекомендованного ряда табл. 9.2 по найденному значению площади.

Таблица 9.2

Расчет геометрических размеров печатных плат (длины L _х и ширины L ) проводится по следующим формулам [17] в случае размещения соединителя вдоль оси х (рис. 9.2):

L_x = (n_x-1)t_x + l_x+x_l+x₂,

L =(n -1)t +l +y_l+y₂,

335

где п_x , п_y — число микросхем (микросборок), размещаемых соответственно по осям х и у; t _х, t_y, l_x, l_у — шаги их установки и размеры их посадочных мест по этим осям; х₁, х ₂ — краевые поля платы по оси х, зависящие от толщины печатной платы, типа корпуса и его ориентации на плате; у ₁ — краевое поле для размещения соединителя; у₂ -краевое поле для размещения контрольной колодки (если она имеется).

Рис. 9.2. Геометрия печатной платы

Все данные по геометрическим величинам, используемые при рас-
чете, находятся по табл. 3.2, 3.5, 3.10.

В случае размещения соединителя вдоль короткой стороны платы
формулы имеют вид

L_x = (n_x-1)t_x + l_x+ y_l+y₂,

L =(n -1)t +l +x_l+x₂,

Пример 9.2. Подобрать рекомендуемый стандартный размер печатной платы толщиной 2,0 мм с установленными на ней 48 микросхемами серии К155 (корпус 201.14-1) и соединителем типа ГРПМ9-У вдоль большей стороны платы. Контрольная колодка отсутствует. Число задействованных выводов от корпуса - 12, ориентация выводов корпуса на плате — горизонтальная. По табл. 3.2 находим l_Х = 6,8мм,l =19,5мм, t_x = 17,5мм, t_у = 25мм, х₁ =x₂=; у₂ = 5мм,;у₁=20мм ; соответственно n_x = 8 и n_y = 6. Геометрические размеры платы:

336

L_x = (8-l)∙17,5+6,8+5+5=139,3мм;
L_y = (6-1)∙25+19,5+20+5=169,5мм .

Выбираем плату с размерами 140х 170 мм, почти точно совпадающими срасчетными. Если этого совпадения нет, то надо брать типоразмер с большим, чем расчетные, размерами из табл. 9.1.

9.2. Выбор материалов и расчет элементов печатных плат

В настоящее время существует широкий ассортимент материалов,
.используемых для изготовления печатных плат. Это вызвано стремлением обеспечить высокие конструкторско-технологические и экспериментальные показатели. Для РЭС, работающих в условиях нормального климата при средней плотности монтажа, наибольшее применение находят фольгированные материалы, такие как гетинакс, стеклотекстолит и др.

Перечень основных материалов печатных плат и области их применения представлены в табл. 9.3.

Расчет элементов печатных плат состоит из конструкторско-технологического расчета и расчета по постоянному току.

Целью конструкторско-технологического расчета является определение геометрических размеров основных элементов с учетом производственных погрешностей рисунка проводников, фотошаблона, базирования, сверления и т.п.

Расчет по постоянному току сводится к получению ограничений на ширину сигнальных проводников, шин питания и земли по критериям допустимого падения напряжения на сопротивлении проводника и плотности протекающего тока. В более сложном варианте задача расчета печатных плат по постоянному току формулируется как задача оптимизации ширины проводников питания и земли путем поиска оптимального размещения интегральных микросхем на плате [36].

Результаты конструкторско-технологического расчета и расчета по постоянному току элементов печатных плат используются в качестве ограничений при проектировании плат.

9.2.1. Конструкторско-технологический расчет элементов
печатных плат

Основными элементами печатных плат являются проводники, контактные площадки, монтажные и переходные отверстия. Качество печатной платы зависит от размеров самих элементов и размеров их взаимного расположения. Номинальные значения этих размеров для узких

337

Таблица 9.3

мест определяют класс точности печатной платы (табл. 9.4) и могут
быть обеспечены при производстве. Расчетные значения размеров элементов печатной платы выбранного класса должны соответствовать данным табл. 9.4 и быть согласованы с технологическими возможностями конкретного производства.

Таблица 9.4