Пирогова Е.В.- Проектирование и технология печатных плат (1072331), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Волновое сопротивление цепей ГПК, значение емкости между цепями ГПК обеспечивается расчетом расстояний между жилами в плоскости одного кабеля и толщиной изоляционного слоя между жилами ГПК и экранами. Ширина контактной площадки под планарные выводы должна быть на 0,2 мм больше ширины лепестков гребенки. Расстояние между жилами ГПК определяют в зависимости от требуемой емкости между жилами, максимально допустимого и рабочего напряжения между жилами, тепловой энергии, рассеиваемой жилами. Расстояние между жилами Ю, мм, в зависимости от максимально возможного рабочего напряжения определяют по следующей формуле: лУл Глава 4. ГГеиеиаеуияии и лееиюдм ивгоеиелеиии иеиаииивх ииии Активное сопротивление жилы. ГПК Я, Ом, определяют в зависимости от ее ширины и,длины:.
Я =р —. 8И" (4.21) Емкость между жилами в лентах ГПК зависит от ширины жилы, расстояния между жилами и расстояния лент ГПК до конструктивных элементов ЭА, в которой расположен ГПК. Без учета внешних факторов емкость между жилами ГПК С„пФ/см, лежащими в одной плоскости, рассчитывают по следующим формулам: С, =С,'+ С,"; (4.22) (4.23) С"- 1 1п 2(1+ Я/(2фя ~~)в2) (4.24) (4.25) С2 =С2 +С~"; С2 =еое й (4.26) 2еее„, 1 Г Ь ~ 8 (4.27) где С,' и С," — емкость жил, лежащих в соседних плоскостях одна под другой; Л вЂ” толщина слоя изоляции между жилами, м (см.
рис. 4.51, Ь = 0,065 мм — толщина полиимида в материале ПФ-1); б = 0,035 мм — толщина медной фольги. Емкость между жилами ГПК С„пФ/см (см. рис. 4.53): (4.28) С,=2С,. Индуктивность жилы ГПК Г,„мГ/см, определяют по формуле 1и -0,75 1 2 ~ —,ГФ (4.29) Х, =2 Здесь С, — емкость между жилами, лежащими в одной плоскости (см. рис. 4.50)„С,' и С," — емкость единицы длины первой и второй жилы; е, = = 0,08854 пФ/см = 8,854 10 " Ф/м — электрическая постоянная; е„, = 3,5— диэлектрическая проницаемость полиимидной пленки.
Емкость между жилами ГПК С„пФ/см, лежащими в соседних плоскостях, рассчитывают по формулам: Гибкие ПП, гибкие иеииитме кибеии, гибки-иеесткие иеити 255 (4,30а) Ап =2!п 2 — +1 . Ь И' (4.30б) Волновое сопротивление цепи У„Ом, состоящей из двух проводников, лежащих в разных слоях или проводника с экраном равна У,= 1п2— (4.31) Волновое сопротивление цепи Уи Ом, состоящей из двух проводников, расположенных в одной плоскости, определяется по формуле У, = — !п2 60 (4.32) Волновое сопротивление цепи У„Ом, состоящей из одной жилы и двух экранов определяется по формуле У, = 0,5У,.
Тепловой расчет ГПК. Этот расчет сводится к проверке выбранных геометрических размеров лент ГПК в установившемся тепловом режиме. Зависимость геометрических размеров от выбранного материала ГПК, перепада температур и окружающей среды определяется по формуле 10з~!2 б с ю ~~Я ! (4.34) Х,(Т вЂ” Т,) + К2(Т вЂ” Т2) 1 ! (4.33) где Л вЂ” допустимая плотность тока в жилах; р — удельное электрическое сопротивление медной фольги, Ом . м; б — толщина медной фольги, б = 0,035 мм; п — количество жил в ленте ГПК; К, и К, — коэффициенчы конауктивной теплоотдачи между верхней и нижней плоскостями ГПК; Т вЂ” температура поверхностей ГПК, 'С; Т, и Т, — температура поверхностей конструкции ЭА, наиболее близко расположенных к плоскостям лент ГПК, 'С.
Взаимную индуктивность двух проводников Еки мГ/см, лежащих в одной плоскости (4.30а) и в соседних слоях (один слой под другим) (4.306) определяют по следующим формулам соответственно: л54 Глава и. йоистдуниии и лттоды изготовлении ивиагииых илат Коэффициенты кондуктивной теплоотдачи рассчитывают по формуле (4.35) где Х,„— коэффициент теплопроводности газовоздушных прослоек среды при 'средних температурах: (4.36) Т, =0,5(Т+ Т,), Т,=0,5(Т+ Т,). Здесь ܄— расстояние от поверхности ГПК до поверхностей конструкции ЭА, мм.
Из справочных данных имеем: для Т, = 55'С Х„=2,87. 10' Вт/м'С; для Т, = 65 С Х„= 2,94 . 10 ' Вт/м 'С. Значения волнового сопротивления цепей ГПК и емкости между цепями ГПК зависят от конструкции ГПК и расстояний между жилами в плоскости одного кабеля, а также и от толщины изоляционного слоя между жилами ГПК и экранами. Пример 4.3. Расчет ГПК (см. рис. 4.50).
Рассмотрим ГПК, представляю- щий собой многослойную конструкцию, приведенную на рис. 4.50, кото- рая состоит: ° из полиимида фольгированного одностороннего ПФ-1 — 8 = = 0,035 мм — толщина медной фольги, Ь, = 0,065 мм — толщина полиимида без медной фольги; ° пленки полиимидной покрывной ППП-0,070, Ь, = 0,070 мм. Проектирование ГПК включает проведение расчетов электрических, конструктивных, теплотехнических параметров.
Расчетными величинами параметров при проектировании ГПК явля- ются: ° активное сопротивление жилы Я, Ом; ° волновое (характеристическое) сопротивление У, Ом; ° ширина жилы И~ мм; ~ расстояние между жилами Ю, мм; ~ ширина ленты ГПК Ь, мм; ° длина ленты ГПК 1, мм; ° емкость единицы длины жилы относительно цепи нулевого потенциала С, пФ/см; ° емкость единицы длины между двумя сигнальными жилами одного ГПК или разных ГПК Сси пФ/см; ° индуктивность единицы длины жилы Г,„н Г/см; ° индуктивность между двумя жилами Ец, нГ/см. Исходные данные: 1) уровни и диапазоны изменения напряжений, токов и частот сигналов, передающихся по цепи ЭА: допустимое падение напряжения на ГПК 0„4 В, Габеее 1Щ гобоеве яечвтеые тюбееа, гвбке-жесткие аеетм 2И максимальный ток 0,5 А, частота передаваемого сигнала 100 кГц, сопротивление нагрузки 1000 Ом.
2) длина ГПК вЂ” 0,60 м; 3) число жил — 20; 4) электрические, механические и теплотехнические параметры слоев, из которых состоит конструкция ГПК: фольгированного диэлектрика ПФ-1, покрывной полиимидной пленки ППП. По техническим условиям (ТУ) на ПФ-1 и ПФ-2: ° толщина пленки ПФ-1 Ь = 0,065 мм; ° толщина пленки ПФ-2 А, = 0,09 мм; ° толщина медной фольги Ь = 0,035 мм; ° толщина ПФ-1: /ю+8= (О,1+ 0,015) мм; ° ПФ-2: Ь, + 28 = (0,18 + 0,015) мм; е тангенс угла диэлектрических потерь 18 а = 0,03 — 0,05; ° температура при определении на отслоение после пребывания в припое Т =280'С; ~ нагревостойкость Т, = 220 'С; ° теплопроводность изоляционного слоя Х = 0,82 Вт/м .
'С; ° удельное сопротивление медной фолын р = 1,8 10 ' Ом м; ° теплопроводность меди Х„= 375...380 Вт/м С; электрическая постоянная ею = 0,08854 пФ/см; или ею= 8,854 10 "Ф/м; ° напряжение пробоя в любом направлении Е = 75 кВ/мм; ° материал изоляционного слоя ПМ-А; ° диэлектрическая проницаемость полиимндной пленки е = 3,5„ е стойкость к многократным перегибам для ПФ-1 — не менее 500 циклов (диаметр петли 9,6 мм, длина петли 25 мм); для ПФ-2 — не менее 100 циклов.
По техническим условиям н» покрывную полиимидную пленку ППП: номинальная толщина ППП Ь = (0,070 + 0,013) мм; номинальная толщина ППС Ь= (0,1+ 0,015) мм; ° удельное объемное электрическое сопротивление не менее 10" Ом м; ~ диэлектрическая проницаемость е„, = 3,5; ° тангенс угла диэлектрических потерь 18 а = 0,03; ° стойкость к многократным перегибам: не менее 500 циклов (диаметр петли 9,6 мм, длина петли 25 мм). При изготовлении ППП, так же как для ПФ-1, ПФ-2, применяется пленка полиимндная для фольгированных диэлектриков (ПМ-А).
Проведем расчеты электрических и конструктивных параметров ГПК (см. рис. 4.48). Расчетными величинами электрических параметров являются: ° активное электрическое сопротивление жилы Я, Ом; ° погонное электрическое сопротивление жилы Я', Ом/см; 35б Глава 4. Хеиетррииии и лвеиии)м иваииеелеиии ивчатиаи иеат ° емкосп единицы ллины жилы относительно цепи нулевого потенциала С, пФ/см; ° волновое (характеристическое) сопротивление У, Ом; ° емкость единицы длины между двумя сигнальными жилами ГПК лежащими в одном слое Сп, пФ/см; индуктивность единицы длины жилы Х, нГ/см; ° индуктивность между двумя жилами Х1н нГ/см лежащими в одном слое. Решение.
Определим электрическое сопротивление жилы ГПК по формуле (4.9) 11гок я — я — '=0,8 Ом, МУ 0,4В 1 05А где а У- падение напряжения в жилах ГПК, В; / — ток в жилах ГПК, А. Длину жил и лент ГПК 1, мм, определяют конструктивным расположением элементов конструкции ЭА. Из условия примера 1= 0,6 м. Погонное электрическое сопротивление жилы Я', Ом/см 11'= Я/! = 0,8/60 = 0,013 Ом/см. Определим конструктивные параметры ГПК: ширину жилы И; мм, расстояние между жилами Ь, мм; ширину ленты ГПК Ь, мм. Ширину жилы в зависимости от тока рассчитаем по формуле (4.16): И~~ — ~ ' 2=0,234 мм, 1 0,5 М 0,035.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
