Файл: 1 Обзор существующих методов и аппаратов 4 2 Анализ технического задания 10.docx
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 101
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
а монтажного отверстия для печатных плат второго класса плотности монтажа составляет 0,035 мм [7].
Погрешность расположения отверстия на печатной плате:
, (9)
где δ0 - погрешность расположения отверстия относительно сетки координат, обусловленная точностью сверлильного станка, мм;
δБ - погрешность базирования печатной платы на станке, мм.
Значения погрешностей расположения отверстия относительно сетки координат и базирования печатной платы на станке выбираем соответственно 0,05 мм и 0,03 мм [7].
мм.
Погрешность изготовления контактной площадки:
(10)
где δш - погрешность контактной площадки на фотошаблоне, мм;
δЭ - погрешность расположения элементов при экспонировании, мм;
δР- погрешности, расположения базовых отверстий на фотошаблоне, мм;
δЗ
- погрешность расположения базовых отверстий на заготовке печатной платы, мм.
Значения погрешностей контактной площадки на фотошаблоне относительно за данных координат, расположения печатных элементов при экспонировании и проявлении рисунка, расположения базовых отверстий совмещения на фотошаблоне и расположения базовых отверстий совмещения на заготовке печатной платы выбираем равны- ми 0,05 мм, 0,03 мм, 0,03 мм и 0,05 мм соответственно [7].
мм.
Таким образом, величина минимального диаметра контактной площадки:
мм;
мм;
мм;
мм.
С учетом проведенных выше вычислений и возможностей технологии изготовления печатных плат по заданным классам точности и плотности поверхностного монтажа принимаем номина
льные значения диаметров контактных площадок соответствующим их минимальным значениям, т.е. следующему ряду: 1,4; 1,5; 1,7 и 1,9 мм.
Расчет ширины печатных проводников
Суммарная толщина печатного проводника при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика печатной платы на основе фольгированного материала с толщиной фольги 35 мкм должна быть не менее 75 мкм (толщина самой фольги - 35 мкм, гальваническая медь - 25 мкм, химическая медь - от 2 до 5 мкм, сплав "олово-свинец" - 15 мкм). [6]
В итоге минимально допустимая ширина проводника по постоянному току:
мм.
Поскольку при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика, получаемые печатные проводники состоят из нескольких слоев меди, нанесенных разными способами, и дополнительного покрытия, удельные объемные сопротивления которых различны, то минимально допустимую ширину печатного проводника рассчитывают также с учетом допустимого падения напряжения на нем по следующей формуле:
(11)
где l - максимально допустимая длина проводника, определяемая диапазоном частот работы устройства, мм;
UDOP - допустимое падение напряжения, В;
ρi - удельное объемное сопротивление, Ом·мм;
hi - толщина i - го слоя проводника, мм.
Максимально допустимая длина проводника ориентировочно принимается равной не более 100 мм [5].
Величина же допустимого падения напряжения на печатном проводнике с целью обеспечения заданного порога помехоустойчивости и нормальной работы компонентов схемы устройства должна быть минимальной и ориентировочно соответствует 0,5 В [5].
Значение же удельного объемного сопротивления каждого из слоев, получаемых при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика по таблице 3.22 [8] принимаем равным: для медной фольги - 1,72·10-5 Ом·мм, для химической меди - не учитываем из-за ее малой толщины по сравнению прочими слоями, для гальванической меди - 1,90·10-5 Ом·мм, а для сплава типа "олово-свинец" - 1,20·10-5 Ом·мм.
Таким образом, минимально допустимая ширина печатного проводника будет равна:
мм
В результате, учитывая возможности технологии изготовления печатных плат с выполнением печатного рисунка схемы по заданному классу точности, выбираем значение ширины проводника печатного монтажа равным 0,5 мм с допуском на изготовление ± 0,1 мм.
Трассировка печатной платы с использованием волнового алгоритма
Большинство известных универсальных алгоритмов трассировки основываются на волновом алгоритме определения пути (трассы соединений элементов), минимизирующем некоторую многомерную функцию качества этого пути. На первом этапе работы волнового алгоритма на множестве дискретов рабочего поля (ДРП) от первого контакта трассируемой цепи (источника) ко второму контакту (приемнику) распространяется числовая волна. При этом последовательно шаг за шагом строится очередной фронт волны, в котором каждому ДРП присваивается вес по формуле pt=pt-1+ε, где pt и pt-1 – веса ДРП в t-м и (t-1)-м фронтах, ε - некоторая функция, в простейшем случае равная +1, t – фронт волны, распространяющийся из ДРП, принадлежащих (t-1)-му фронту, только на соседние ячейки, имеющие с ячейками предыдущего фронта общую сторону.
Чтобы исключить неопределенности в выборе веса ДРП, которые могут возникнуть при распространении числовой волны и при проведении трассы, вводят путевые координаты, задающие предпочтительное направление движения трассы, например вверх, направо, вниз, налево.
Процесс распространения волны продолжается до тех пор, пока ее расширяющийся фронт не достигнет второго контакта (приемника) или на каком-то шаге не найдется ни одной свободной ячейки, которая могла бы быть включена в очередной фронт, что соответствует невозможности проведения трассы при заданных ограничениях.
Если в результате распространения волны по свободным ДРП коммутационного пространства числовая волна достигнет второго контакта трассируемой цепи (приемника), то процесс распространения волны прекращается и начинается второй этап трассировки – проведение пути. Для этого необходимо, начиная от ДРП, в котором располагается второй контакт (приемник трассируемой цепи), двигаться в направлении, противоположном направлению распространения волны, последовательно переходя от ДРП с большим весом pt к соседнему ДРП с меньшим весом pt-1, следя за тем, чтобы значения веса монотонно убывали. Ячейки ДРП, выделенные в ходе указанного процесса, определяют искомое оптимальное соединение.
Погрешность расположения отверстия на печатной плате:
, (9)где δ0 - погрешность расположения отверстия относительно сетки координат, обусловленная точностью сверлильного станка, мм;
δБ - погрешность базирования печатной платы на станке, мм.
Значения погрешностей расположения отверстия относительно сетки координат и базирования печатной платы на станке выбираем соответственно 0,05 мм и 0,03 мм [7].
мм.Погрешность изготовления контактной площадки:
(10)где δш - погрешность контактной площадки на фотошаблоне, мм;
δЭ - погрешность расположения элементов при экспонировании, мм;
δР- погрешности, расположения базовых отверстий на фотошаблоне, мм;
δЗ
- погрешность расположения базовых отверстий на заготовке печатной платы, мм.
Значения погрешностей контактной площадки на фотошаблоне относительно за данных координат, расположения печатных элементов при экспонировании и проявлении рисунка, расположения базовых отверстий совмещения на фотошаблоне и расположения базовых отверстий совмещения на заготовке печатной платы выбираем равны- ми 0,05 мм, 0,03 мм, 0,03 мм и 0,05 мм соответственно [7].
мм.Таким образом, величина минимального диаметра контактной площадки:
мм; мм; мм; мм.С учетом проведенных выше вычислений и возможностей технологии изготовления печатных плат по заданным классам точности и плотности поверхностного монтажа принимаем номина
льные значения диаметров контактных площадок соответствующим их минимальным значениям, т.е. следующему ряду: 1,4; 1,5; 1,7 и 1,9 мм.
Расчет ширины печатных проводников
Суммарная толщина печатного проводника при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика печатной платы на основе фольгированного материала с толщиной фольги 35 мкм должна быть не менее 75 мкм (толщина самой фольги - 35 мкм, гальваническая медь - 25 мкм, химическая медь - от 2 до 5 мкм, сплав "олово-свинец" - 15 мкм). [6]
В итоге минимально допустимая ширина проводника по постоянному току:
мм.Поскольку при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика, получаемые печатные проводники состоят из нескольких слоев меди, нанесенных разными способами, и дополнительного покрытия, удельные объемные сопротивления которых различны, то минимально допустимую ширину печатного проводника рассчитывают также с учетом допустимого падения напряжения на нем по следующей формуле:
(11)где l - максимально допустимая длина проводника, определяемая диапазоном частот работы устройства, мм;
UDOP - допустимое падение напряжения, В;
ρi - удельное объемное сопротивление, Ом·мм;
hi - толщина i - го слоя проводника, мм.
Максимально допустимая длина проводника ориентировочно принимается равной не более 100 мм [5].
Величина же допустимого падения напряжения на печатном проводнике с целью обеспечения заданного порога помехоустойчивости и нормальной работы компонентов схемы устройства должна быть минимальной и ориентировочно соответствует 0,5 В [5].
Значение же удельного объемного сопротивления каждого из слоев, получаемых при методе изготовления химического травления фольгированного диэлектрика по таблице 3.22 [8] принимаем равным: для медной фольги - 1,72·10-5 Ом·мм, для химической меди - не учитываем из-за ее малой толщины по сравнению прочими слоями, для гальванической меди - 1,90·10-5 Ом·мм, а для сплава типа "олово-свинец" - 1,20·10-5 Ом·мм.
Таким образом, минимально допустимая ширина печатного проводника будет равна:
ммВ результате, учитывая возможности технологии изготовления печатных плат с выполнением печатного рисунка схемы по заданному классу точности, выбираем значение ширины проводника печатного монтажа равным 0,5 мм с допуском на изготовление ± 0,1 мм.
Трассировка печатной платы с использованием волнового алгоритма
Большинство известных универсальных алгоритмов трассировки основываются на волновом алгоритме определения пути (трассы соединений элементов), минимизирующем некоторую многомерную функцию качества этого пути. На первом этапе работы волнового алгоритма на множестве дискретов рабочего поля (ДРП) от первого контакта трассируемой цепи (источника) ко второму контакту (приемнику) распространяется числовая волна. При этом последовательно шаг за шагом строится очередной фронт волны, в котором каждому ДРП присваивается вес по формуле pt=pt-1+ε, где pt и pt-1 – веса ДРП в t-м и (t-1)-м фронтах, ε - некоторая функция, в простейшем случае равная +1, t – фронт волны, распространяющийся из ДРП, принадлежащих (t-1)-му фронту, только на соседние ячейки, имеющие с ячейками предыдущего фронта общую сторону.
Чтобы исключить неопределенности в выборе веса ДРП, которые могут возникнуть при распространении числовой волны и при проведении трассы, вводят путевые координаты, задающие предпочтительное направление движения трассы, например вверх, направо, вниз, налево.
Процесс распространения волны продолжается до тех пор, пока ее расширяющийся фронт не достигнет второго контакта (приемника) или на каком-то шаге не найдется ни одной свободной ячейки, которая могла бы быть включена в очередной фронт, что соответствует невозможности проведения трассы при заданных ограничениях.
Если в результате распространения волны по свободным ДРП коммутационного пространства числовая волна достигнет второго контакта трассируемой цепи (приемника), то процесс распространения волны прекращается и начинается второй этап трассировки – проведение пути. Для этого необходимо, начиная от ДРП, в котором располагается второй контакт (приемник трассируемой цепи), двигаться в направлении, противоположном направлению распространения волны, последовательно переходя от ДРП с большим весом pt к соседнему ДРП с меньшим весом pt-1, следя за тем, чтобы значения веса монотонно убывали. Ячейки ДРП, выделенные в ходе указанного процесса, определяют искомое оптимальное соединение.