Составляем матрицу параметров:
Параметры в матрице X должны соответствовать такому виду, чтобы большему значению параметра соответствовало лучшее качество ИС. В данном случае ничего не пересчитываем.
Получаем такую матрицу Y:
После этого параметры матрицы Y нормируют по формуле (1.2)
В результате нормирования получим матрицу A (в ней есть обязательно хотя бы один нуль). Матрица А имеет такой вид:
Для обобщенного анализа системы параметров элементов вводят оценочную функцию (1,3). Весовые коэффициенты приведены в таблице 5.3.1.
Определим оценочные функции (приведем их в матричном виде):
По полученным значениям оценочной функции можно сказать, что транзистор BC548 наиболее подходящий для нашей схемы (этому транзистору соответствуем минимальное значение оценочной функции).
Существует 5 типов ПП:
1. Односторонние ПП (ОПП);
2. Двухсторонние ПП (ДПП);
3. Многослойные ПП (МПП);
4. Проводниковые ПП (ППП);
5. Гибкие ПП (ГПП).
ОПП просты в конструировании и экономичны в изготовлении. Они характеризуются: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установки навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной пайке, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек из проводникового материала. Обычно, ОПП применяют для монтажа бытовой ЭВА, в силовой электронике, в НЧ устройствах.
МПП состоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящих рисунков, соединенных клеевыми прокладками в многослойную структуру путем прессования. Характеризуется повышенной плотностью монтажа; высокими коммутационными свойствами; устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям, сложностью технологии и конструирования, а также относительно высокой стоимостью.
ППП представляют собой диэлектрическое основание, на котором выполняют печатный монтаж или его отдельные элементы (КП, ШП, ШЗ …). А необходимые электрические соединения проводят изолированным проводником. Трехслойная проводная плата эквивалентна 4 плотности монтажа 11 слойной МПП. Проводниковый монтаж позволяет получить минимальную длину связей, т.е. минимальные паразитные параметры. Так же позволяет вносить изменения в схему при незначительном изменении монтаже. Однако ППП имеют большие сложности с технологией и автоматизацией производства.
ГПП - свернутые в рулон платы, при раскрытии может занимать значительное место. Характеризуются: устойчивостью к ударам и вибрации, сложностью технологии, относительно большой стоимостью. ГПП широко применяются в системах перемещающихся объектов
Выбираем тип печатной платы ДПП. Т.к. применение ДПП позволит значительно облегчить трассировку, уменьшить габариты платы, уменьшить расход материала (в сравнении с ОПП), обеспечить надежность соединений (в сравнении в ППП).
Существует пять классов точности изготовления печатных плат (от 1 до 5). Первые два класса (1 и 2) характеризуются простотой исполнения, большими габаритами, низкой стоимостью, надежностью и т.д. Печатные платы остальных классов точности (3, 4 и 5) характеризуются высокой плотность монтажа, применением современного оборудования и высококачественных материалов, высокой ценой и трудоемкостью изготовления.
Выбираем 4-й класс точности, т.к. он является оптимальным по всем параметрам. Основные характеристики 4-го класса точности представлены в таблице 5.
Табл.5. Основные характеристики 4-го класса точности [10].
Класс плотности
Плотность монтажа
Мин. ширина проводников
Мин. расстояние между проводниками
Разрешающая способность
Ширина пояска КП
4
высокая
0,15 мм
3,3
0,05 мм
Материал ПП должен соответствовать ряду требований:
высокие электроизоляционные свойства;
механическая прочность;
обрабатываемость;
стабильность параметров под воздействием агрессивной среды;
себестоимость.
Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества - гетинакс и стеклотекстолит.
Гетинакс - спрессованные слои электроизоляционной бумаги пропитанные фенольной смолой.
Стеклотекстолиты - прессование слои стеклотканей пропитанные эпоксидной смолой. Оба материала имеют малую водопроницаемость (0,2-0,8 % при Т = 260 ºС); большое поверхностное сопротивление (104 МОм); термостойкость материала в течении 1000 часов. Стеклотекстолит превосходит гетинакс по всем электромеханическим параметрам, но уступает по экономическим показателям. Согласно техническому заданию экономические показатели не учитываются и, следовательно, целесообразно применить стеклотекстолит.
Выбирем стеклотекстолит фольгированный марки СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78. Как видно из обозначения, толщина фольги - 35 мкм, толщина основания - 1,5 мм. Стеклотекстолит общего назначения. Сочетает в себе хорошие диэлектрические и адгезионные свойства. Применяется для изготовления одно - и двухсторонних печатных плат в относительно несложной радиоэлектронной аппаратуре.
Печатная плата состоит из двух основных компонентов, это основа - изоляционный материал (несущая часть) и собственно печатный монтаж. Печатным монтажом называют систему плоских проводников, нанесенных на изоляционную основу, которые обеспечивают необходимое электрическое соединение всех элементов схемы. Как основной материал для печатных проводников употребится медь с содержимым примесей не выше 0,05%. Этот материал имеет высокую электрическую проводимость, относительно стойкий относительно коррозии, хотя и требует защитного покрытия. Механические свойства печатных проводников довольно высокие. Отсутствие пористости и посторонних включений исключает опасность обрыва цепи. Проводники печатных плат изготовляют из материала, который имеет хорошую адгезию к материалу основы печатной платы.
Изготовление печатной платы содержит в себе такие этапы:
механическая обработка печатной платы (резание заготовки, штампование, фрезирование, сверление);
нанесение печатных проводников (печатные проводники можно получать химическим (субтрактивным), электрохимическим (аддитивным) и комбинированным методами);
монтаж элементов (пайка);
заключительные операции (защитное покрытие, лакирование и т.д.).
Субтрактивный процесс - это получение проводниковых рисунков путем селективного пищеварения участков фольги из пробильных мест.
Аддитивный процесс - получение проводникового рисунка путем выборочного осаждения проводникового материала на нефольгированый материал основы.
Для двусторонних печатных плат на фольгированой основе наиболее технологическим есть комбинированный позитивный метод.
Этот метод заключается в получении проводников путем пищеварения фольгированного диэлектрика и металлизации отверстий электрохимическим способом.
При положительном процессе диэлектрик находится в больше благоприятных условиях, так как фольга предохраняет его от действия электролита. Однако в этом случае происходит пассивация поверхности металла внутри отверстий при пищеварении, которое утрудняет пайку, так как металл не смачивается припоем. Комбинированный способ особенно целесообразно применять при использовании как основы фольгированого стеклотекстолита для получения двусторонних печатных плат.
К преимуществам комбинированного метода можно отнести:
объединяет в себе преимущества химического (субтрактивного) и электрохимического (аддитивного) методов;
существенным образом повышается надежность паянных соединений за счет того, что припой при соответствующем выборе диаметра заполняет все отверстие, при этом достигается электрическая и механическая стабильность при малом диаметре контактной площадки;
прочность на разрыв припаянных выводов выше прочности самых выводов.
Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току равна:
(7.1.1.1)
jдоп = 48 A/мм2 - допустимая плотность тока для печатных плат изготовленных комбинированным позитивным методом;
tп - толщина проводника:
t =hф + hхм + hгм (7.1.1.2)
hф = 0.035 мм
hхм - 0,055 мм толщина химически осаждённой меди;
hгм - 0,0065 мм толщина гальванически осаждённой меди;
Исходя из формулы (7.1.1.2):
tп = 0,035+0,055+0,0065=0,0965 мм.
Imax - максимальный постоянный ток в проводнике определяем из анализа схемы:
В нашей схеме основными потребителями являются:
микросхема LM324, 3 мА., резисторы R1-R27, ≈20 мА.
=3 + 20 = 23 мА.
= = 0,005 мм.
Вычисленная ширина меньше минимальной ширины проводника 4-го класса точности (0,15 мм). Это означает, что можно сделать минимальную ширину проводника, которая будет соответствовать 4-му классу точности.
Для дальнейших расчетов примем минимальную ширину проводника такой, которая будет соответствовать 4-му классу точности, т.е.0,15 мм.
(7.1.2.1)
где r - объемное удельное сопротивление фольги для данного метода изготовления проводника, r = 0,0175 Ом × мм2/м;
lпр - самый длинный проводник, lпр = 0,1 м; t п = 0,0965 мм; Imax = 23 мA;
Uдоп - допустимое напряжение определяем по формуле:
Uдоп = 5% Епит; (7.1.2.2)
Uдоп = 0,05·9В = 0,45 В;
мм.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
