284370 (589023), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

плотность..................................................................2.4*10^-4 кг/см;

модуль упругости.....................................................3.3*10⁵ кг/см²;

коэффициент теплопроводности................................0.34 Вт/мС.

Толщина получаемой платы h_П.П=1,07мм

5.4 Расчет печатного монтажа разрабатываемой ПП

Конструкторско-технологический расчет ПП производится с учетом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов, фотошаблонов, базирования и т.п. он наиболее оптимальный вариант по технологичности.

Зададимся граничными значениями параметров печатного монтажа:

1) min ширина проводника: t=0,25 мм,

2) min расстояние между проводниками: S=0,25 мм

3) гарантированный поясок наружного слоя: b_Н=0,1 мм

4) гарантированный поясок внутреннего слоя: b_b=0,05 мм

5) отношение диаметра отверстия к толщине платы: j=0,33

Произведем расчет вычислительного блока аппарата:

Разрабатываемый печатный узел содержит в себе:

5 корпус с размерами 30х9 мм, (К561КР1);

3 корпус с размерами 17,25x7,5 мм, ( К140УД708);

1 корпус с размерами 51,5х15 мм, (КР580VV55А);

1 корпус с размерами 77,5х17 мм, (K1107PV2);

1 корпус с размерами 19,5х7,5 мм, (КР1533ЛН1);

1 корпуса с размерами 19,5x7,5 мм, (КР1533ЛА2);

2 транзистора с размерами 3x14 мм, (КТ301);

1 транзистор с размерами 8x7 мм, (КТ315);

3 конденсатора с размерами 4,5x7 мм;

4 конденсатора с размерами 3x6,5 мм;

2 диода с размерами 3x4 мм;

6 резисторов с размерами12x5 мм;

15 резисторов с размерами16x8 мм;

8 оптопар с размерами 28х10 мм;

1 разъем с размерами 190х26 мм;

1 разъем с размерами 107х26 мм;

Общая площадь, занимаемая компонентами без учета зазоров равна 14817,75 мм². В соответствии со стандартом МЭК 237-3 приведенным в таблице 5.1 выбираем ближайшую по площади плату с размером ПП-100х220.

Коэффициент заполнения определяем по формуле:

, (5.1)

где S_Э- площадь, занимаемая элементами; S_ТР- площадь трассировки.

Конструктивно-технологический расчёт печатных плат производится с учётом производственных погрешностей рисунка проводящих элементов, фотошаблонов, базирования, сверления, экспонирования и т.п. Граничные значения основных параметров печатного монтажа, которые могут быть обеспечены при конструировании и производстве для трех классов плотности монтажа, приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Граничные значения основных параметров печатного монтажа.

Наименование расчетного элемента	Обозначение	Размеры элементов для класса плотности печатного монтажа
Ширина проводников, мм	bГпр	0,5	0,25	0,15
Расстояние между элементами печатного монтажа, мм	lГ	0,5	0,25	0,15
Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы	kД.Т.	0,4	0,33	0,33
Ширина пояска контактной площадки, мм	bГПО	0,05	0,05	0,025

Выбранные в соответствии с данной таблицей размеры необходимо согласовывать с технологическими возможностями конкретного производства.

Минимальный диаметр переходного отверстия определяется из соотношения:

, (5.2)

минимальный диаметр монтажного отверстия:

, (5.3)

где h_П.П – расчетная толщина печатной платы; d_В – диаметр вывода эрэ, микросхемы или соединителя; – зазор между выводом и монтажным отверстием (наивысшая надежность паяного соединения будет при =0,40,6 мм); h_Г – толщина гальванически наращенной меди (обычно h_Г=0,050,06 мм)

Если вычисленный по формуле (5.3) диаметр d_М.О окажется меньше произведения k_М.О h_П.П , то из технологических соображений d_М.О принимается равным d_П.О .

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П металлизированных отверстий с учетом погрешностей и подтравливания фольги:

, (5.4)

где h_Ф – толщина фольги.

Сечение проводника цепей питания и земли можно вычислить по формуле:

. (5.5)

Для современных серий микросхем ток, выдаваемый в нагрузку не превышает 0,1А. Максимальную длину проводника для платы 100220 мм² можно принять равной 22000 мм

Необходимая ширина проводника цепей питания и земли:

. (5.6)

Необходимая ширина проводника сигнальной цепи:

. (5.7)

Минимальное расстояние между проводниками:

, (5.8)

, (5.9)

. (5.10)

На основании приведенной выше методики и приняв третий класс плотности печатного монтажа произведем расчет печатного монтажа для разрабатываемой двусторонней печатной платы.

Минимальный диаметр переходного отверстия

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П.ПО переходного отверстия:

Минимальный диаметр монтажного отверстия:

а) Для DIP корпусов:

.

б) Для навесных элементов:

Минимальный диаметр контактной площадки d_К.П.МО монтажного отверстия:

а) Для DIP корпусов:

б) Для навесных элементов:

Минимальный размер шины питания и земли:

Находим суммарный ток:

К561КР1 (1шт) – I_ПОТР=20 мА

К140УД708 (1шт) – I_ПОТР=15 мА

КР580VV55А (1шт) – I_ПОТР=80 мА

K1107PV2 (1шт) – I_ПОТР=35 мА

КР1533ЛН1 (1шт) – I_ПОТР=12 мА

КР1533ЛА2 (1шт) – I_ПОТР=15 мА

I=177мА

Требуемое сечение шины питания и земли:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*50,06мм²

Требуемое сечение шины питания 9В:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*90,05мм²

Требуемое сечение шины питания 12В:

S_пз=0,017*2,2*0,177/0,02*120,04мм²

Ширина дорожки питания и земли:

b_п=0,06/0,035=1 мм

Ширина дорожки +9В:

b_п=0,03/0,035=0,9 мм

Ширина дорожки +12В:

b_п=0,025/0,035=0,8 мм

Необходимая ширина проводника сигнальной цепи:

b_пр=0,017*22*0,192/(0,4*0,035)=0,25

Минимальное расстояние между проводниками:

n=(2,5-(1,3+1,3)/2-0,15-0,03)/(0,15+0,15)=3,4 мм

Используя полученные данные можно приступать к трассировке платы.

5.5 Решения задачи топологического синтеза ПП с помощью применяемого пакета САПР – PCAD-8.5

Основным инструментом при автоматической трассировке ПП в пакете PCAD является файл стратегии. Поэтому опишем некоторые его основные установки для объяснения нашего способа разводки [10].

После выбора пункта Routing Parameters в основном меню программы Autorouter на экране появится меню, в котором можно устанавливать параметры.

Приведем основные из них:

• первоначально устанавливаем метрическую систему измерения, т.к. все наши элементы рисовались в ней;

• устанавливаем основную координатную сетку шагом 2,5 мм, как задано в ТЗ, также задаем вспомогательную сетку шагом 1,25 мм, что соответствует технологическим требованиям;

• устанавливаем количество слоев для трассировки;

• устанавливаем тип трассировки – наиболее целесообразным является тип Steiner, которая позволяет выполнять Т-образные соединения и другие соединения, которые минимизируют расстояния между точками;

• устанавливаем порядок трассировки – по рекомендациям авторов ставим порядок Short-Long, т.е. сначала будут трассироваться короткие цепи, а затем – длинные. Это дает меньшее количество не разведенных цепей;

• на первоначальном этапе произведем отключение диагональной трассировки, т.к. она может дать несоблюдение допустимых зазоров, однако после первого этапа трассировки окажется, что зазоры соблюдаются, то можно установить Diagonal Routing и повторить трассировку, что, возможно, даст улучшение;

• проведем включение режима минимизации количества переходных отверстий, сделав установку Via minimization;

• установим режим сглаживания углов Perform Beveling. В этом случае будет производиться замена прямоугольных изгибов проводников, где это возможно на изгибы под углом 45°. Установим здесь параметр During+After, т.к. он наиболее эффективный;

• установим параметр Jog Elimination который осуществляет ликвидацию выступов печатных проводников. Процедура заключается в том, что: 1. Ликвидируются выступы, остающиеся после перемещения переходных отверстий; 2. Два или более сегмента проводника заменяются по возможности одним сегментом.

На этом заканчивается установка основных параметров трассировки, и переходим к установке дополнительных параметров.

Войдя в режим Detailed Routing Parameters, у нас есть возможность произвести следующие установки:

• установим тип переходных отверстий (Via Type) Through который позволит создавать сквозные переходные отверстия;

• далее необходимо установить параметр Via Sites который определяет размещение переходных отверстий. Произведем установку All Grid Points, что предоставит возможность располагать переходные отверстия во всех точках координатной сетки;

• разрешим размещение переходных отверстий на всей плате, произведя установку в пункте Via Lattice Region параметра Entire Board;

• установим размеры области поиска пути для трассы в пункте Route Search Area Size. Следуя указаниям авторов, установим в этом пункте значение 3;

• определим число основных проходов алгоритма “лабиринт” – Number of Maze Router Passes. В связи с тем, что уже на третьем проходе размер области поиска увеличен в 4 раза, то установим количество проходов равное 3;

• произведем открытие всей площади платы для трассировки, на последнем проходе установив параметр Full Board;

• согласно технологическим требованиям и, исходя из коэффициента заполнения, установим минимальное расстояние трасс от края платы равное 0,5;

• в следующем окне установим только параметр Even Distribution, который позволит равномерно распределять проводники на всех парах слоев. При отсутствии этой установки, будет поставлено значительно больше переходных отверстий, и проводники будут располагаться неравномерно.

Перейдем к установке параметров алгоритма Rip-Up. Этот параметр позволяет управлять наиболее мощным средством программы.

Произведем установку следующих пунктов:

• установим количество проходов каждого алгоритма трассировки. Пункт Normal трогать не будем, т.к. там уже находится значение установленное ранее. В пункте Rip-Up установим количество проходов равное 2, что наиболее оптимально с точки зрения загрузки памяти. В пункте Optimize установим количество попыток переразвести связи равное 3;

• включим режим уплотнения трасс Trace Hugging, что дает нам уплотнение трасс и экономию пространства на ПП;

• отключим режим Penalize Corners уменьшающий количество изгибов проводника, т.к. он вступает в противоречие с предыдущим режимом.

Остальные установки оставим без изменений.

Характеристики

Список файлов ВКР