Book9 (Учебник Конструирование РЭС), страница 3

Диаметры монтажных и переходных отверстий должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Предпочтительные диаметры отверстий выбирают из ряда 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм, предпочтительные диаметры переходных отверстий -0,7; 0,9; 1,1 мм.

Номинальное значение диаметра монтажного отверстия

d_м = dэ +r+2h_Г+δ_н.о.

где d _э — максимальный диаметр вывода радиоэлемента; r- разность

между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода радиоэлемента (r =0,1 ... 0,4 мм ); h _г — толщина гальванически наращенной меди (h _г = 0,05 ... 0,06 мм ); δ _н.о.- нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия.Минимальный диаметр переходного отверстия

d_п=k_пh_пл

где k _п — отношение диаметра отверстия к толщине платы; h _пл – толщина печатной платы.

Минимальный диаметр контактной площадки с метализирован

ными отверстиями

d _к.п = 2(b_н+0,5d_м+δ₀+δ_кп) + δ_фф+ 1,5h _ф,

339

где b_н — ширина пояска контактной площадки; δ₀, δ_КП— погреш-
ность расположения отверстия и контактной площадки; δ_фф— по-
грешность фотокопии и фотошаблона; h_ф — толщина фольги.

Минимальная ширина проводника с учетом погрешностей выполнения фотокопии, фотошаблона и подтравления:

b_пр ⁼ b_п ⁺ δ _ф.ф+1.5_Ф
где b_п — номинальная ширина проводника для выбранного класса

точности платы.

Минимальное расстояние между проводником и монтажным отверстием с контактной площадкой

t_п.к =t_о..л.-(0,5d _к.п+δ _ф._ш+0.5b_пр +δ_с.п)

где t_ол — расстояние между центрами отверстий и осевыми линиями
проводников;δ_ф._ш-погрешность расположения контактной площадки относительно координатной сетки на фотошаблоне; δ_с.п -погрешность смещения проводника.

Минимальное расстояние между двумя проводниками

t = t_о..л -(b_пр +2 δ_с.п)

При расчете значений t _{п к} и t параметр t_о..л берут из чертежа пе-
чатной платы.

Допустимые погрешности геометрических размеров элементов пе-
чатной платы и их расположения приведены в табл. 9.5.

Таблица 9.5

Найденные значения δ_пк и t должны соответствовать данным

табл. 9.4 и могут быть скорректированы по результатам расчета эле-
ментов платы по постоянному току.

340

9.2.2. Расчет по постоянному току

Согласно закону Ома падение напряжения на печатном проводнике
U_п = ρIl/h_фb_п)

где ρ - удельное сопротивление проводника, Ом ∙мм²/м; h_ф- толщина фольги, мм; b_п — ширина проводника, мм; l- длина проводника, м; I— ток, протекающий в проводнике, А.

Для медной катаной фольги ρ= 0,017 Ом • мм² /м ; для проводников,

полученных электрохимическим наращиванием, ρ = 0,05 Ом • мм² /м

Допустимое падение напряжения на сигнальных проводниках цифровых РЭС не должно превышать уровня статической помехоустойчивости U интегральных микросхем, на проводниках (шинах) питания и, земли — не более 1...2% от номинального напряжения питания U _п .

Таким образом, требуемая площадь поперечного сечения сигнального проводника

S_c≥ρI l/U_{п.у .}(9.4)

площадь поперечного сечения шины питания и земли

S_пз≥ρI l /( 0,01... 0,02) U_n. (9.5)

Расчеты по формуле (9.4) показывают, что в большинстве практических случаев требуемая ширина сигнального проводника оказывается меньше предельной технологической ширины. Так, например, при толщине фольги 35 мкм, статической помехоустойчивости микросхем 0,4...0,5 В, токе в проводнике 0,1 А и длине проводника 0,6 м требуемая ширина проводника составляет 0,075 мм. Это значение в два раза меньше ширины проводника печатных плат даже четвертого класса точности. Поэтому на практике основное внимание уделяется шинам питания и земли, поскольку при большом числе микросхем на плате токи, протекающие по шинам, могут быть значительными. При выполнении расчета микросхемы и активные радиоэлементы моделируют источниками тока. Расчет по формуле (9.5) производится для максимального значения потребляемого от источника электропитания тока (принцип наихудшего случая).

После определения требуемой площади поперечного сечения шин питания и земли рассчитывается количество контактов соединителя,необходимых для подключения к плате источника питания и земли.

При косвенном сочленении число контактов соединителя

n_к = S_пз/(πd_вhф),
где d _B — диаметр вывода соединителя.

341

В случае прямого сочленения количество контактов соединителя

n_п = S_п.з./S_к.п.

где S_к.п — площадь контактирования контактной пары соединителя.

Расчетные значения требуемой площади поперечного сечения проводников печатной платы позволяют оценить плотности протекающих токов. Согласно требованиям к электрическим параметрам печатных плат (ГОСТ 23751-79) плотность электрического тока не должна превышать 20-10⁶А/м² для односторонних, двухсторонних и наружных

слоев многослойных печатных плат и 1,5- 10⁶ А/м ²— для внутренних слоев многослойных печатных плат.

9.3. Конструирование несущих конструкций блоков РЭС

Внешнее оформление РЭС определяется несущими конструкциями высших структурных уровней: блоков, моноблоков, стоек, пультов и т.д. Под несущей конструкцией понимается элемент или совокупность элементов конструкции, предназначенных для размещения составных частей РЭС и обеспечения их устойчивости к воздействиям в заданных
условиях эксплуатации: влаги, вибрации, ударов, тепла, радиации,электромагнитных полей и т.д. Несущая конструкция обеспечивает необходимое положение радиоэлементов и узлов в пространстве, связи между ними, защиту от дестабилизирующих факторов условий эксплуатации, условия техники безопасности.

Кроме печатных, монтажных, коммутационных плат к несущим конструкциям относят рамки, каркасы, шасси и кожуха блоков, стеллажи, стойки, шкафы и ряд других деталей аналогичного назначения. В процессе разработки конструкторской документации на корпуса РЭС конструктора интересует выполнение не только перечисленных выше качеств, но и сроки, трудоемкость выполнения предполагаемого объема работ. В связи с этим в практике конструирования таких видов радиоустройств широко применяются различные виды
конструктивной преемс7венности: типизация, агрегатирование, нормализация, унификация, стандартизация. Различные формы конструктивной преемственности позволяют значительно увеличить число однотипных применяемых деталей, узлов, сборочных единиц, что резко сокращает затраты на их изготовление и разработку конструкторской документации. Уровень стандартизации и унификации разрабатываемой РЭС характеризуется рядом коэффициентов-стандартизации, унификации, повторяемости.

342

Например, коэффициент стандартизации рассчитывается по формуле

где N_СТг, М_СТ- общее количество и количество стандартных сбороч-
ных единиц в изделии; N₀, М₀ — общее количество и количество

стандартных изделий, не вошедших в сборочные единицы.
Коэффициент повторяемости имеет вид

K_П = (1-N_p)/N₀,

где N_Р — количество наименований типоразмеров сборочных единиц

изделия и его деталей.

Несущие конструкции, габариты которых стандартизированы (унифицированы), в радиоаппаратостроении носят название базовых несущих конструкций (БНК) [37]. С помощью БНК решаются проблемы, связанные с оптимальным (рациональным) выбором типоразмеров корпуса рассматриваемого класса устройств или комплекта устройств. При этом выбранная базовая конструкция может претерпевать некоторые изменения или доработки для выполнения особых функций. Преимущества применения БНК заключаются в том, что при разработке новых устройств используется уже проверенная конструкция, обеспечивается
более высокая преемственность в производстве устройств, ускоряется подготовка производства, сокращается объем конструкторской документации за счет использования элементов конструкции, находящихся в процессе производства.

Существует ряд систем БНК для различных видов РЭС, ЕС ЭВМ,контрольно-измерительной аппаратуры, самолетной, судовой и т.д.[10]. Обычно при создании унифицированных систем БНК для различных классов РЭС стремятся обеспечить широкую вариантность компоновки, что позволяет на основе ограниченного количества базовых элементов получить неограниченное количество компоновочных решений.Это особенно важно для стремительно развивающихся конструкций микроэлектроники. Примером могут служить принципы разработки корпусов интегральных схем, регламентирующие пять классов (или основных типов) согласно ГОСТ 17467-79. Из них 1-, 2-, 4- и 5-й классы
имеют вид прямоугольных параллелепипедов, а 3-й класс имеет форму цилиндра. Корпуса типа 1 имеют штырьевые цилиндрические выводы, расположенные на дне корпуса. Корпуса типа 2 имеют выводы, расположенные в боковых сторонах горизонтально, а после формовки при-

343

нимающие вертикальное положение. Корпуса типа 4 имеют планарные выводы, которые могут располагаться по всем четырем сторонам корпуса. Корпуса типа 5 в качестве выводов используют луженые площадки. Конструкции каждого типа отличаются друг от друга количеством выводов, материалом и размерами.