Расчет печатной платы: Расчет печатной платы — Студопедия

Основные правила конструирования печатных плат. — Студопедия

1. Максимальный размер стороны ПП не должен превышать 500 мм. Это ограничение определяется требованиями прочности и плотности монтажа.

2. Соотношения размеров сторон ПП для упрощения компоновки блоков и унификации размеров ПП рекомендуются следующие: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 3:2, 5:2 и т.д.

3. Выбор материала ПП, способа ее изготовления, класса плотности монтажа должны осуществляться на стадии эскизного проектирования, так как эти характеристики определяют многие электрические параметры устройства..

4. При разбиении схемы на слои следует стремиться к минимизации числа слоев. Это диктуется экономическими соображениями.

5. По краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5-2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий, а также печатных проводников в этой зоне не допускается.

6. Все отверстия должны располагаться в узлах координатной сетки. В крайнем случае, хотя бы первый вывод микросхемы должен располагаться в узле координатной сетки.

7. На печатной плате должен быть предусмотрен ориентирующий паз (или срезанный левый угол) или технологические базовые отверстия, необходимые для правильной ориентации платы.

8. Печатные проводники следует выполнять минимально короткими.

9. Прокладка рядом проводников входных и выходных цепей нежелательно во избежание паразитных наводок.

10. Проводники наиболее высокочастотных цепей прокладываются в первую очередь и имеют благодаря этому наиболее возможно короткую длину.

11. Заземляющие проводники следует изготовлять максимально широкими.

Конструктивные особенности ПП. Ширину печатных проводников рассчитывают и выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружаю­щей среды при эксплуатации. Края проводников должны быть ровны­ми, проводники без вздутий, от­слоений, разрывов, протравов, пор, крупнозернистости и трещин, так как эти дефекты влияют на сопро­тивление проводников, плотность тока, волновое сопротивление и скорость распространения сигналов.

Расстояние между элементами проводящего рисунка, расположенными на наружных или в соседних слоях ПП, зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сиг­налов и короткими замыканиями.

Координатная сетка чертежа ПП необходима для координации эле­ментов печатного рисунка. В узлах пересечений сетки располагаются мон­тажные и переходные отверстия. Основным шагом координат­ной сетки принят размер 0,5 мм в обоих направлениях. Если этот шаг не удовлетворяет требованиям конкретной конструкции, можно применять шаг, равный 0,05 мм. При использовании микросхем и элементов с шагом выводов 0,625 мм допускается применение шага координатной сетки 0,625 мм. При использовании микросхем зару­бежного производства с расстояниями меж­ду выводами по дюймовой системе допуска­ется использование шага координатной сетки, кратного 2,54 мм.

Диаметры монтажных и переходных отверстий (металлизированных и неметаллизированных) должны выбираться из ряда 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; U; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4;2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0. Монтаж­ные отверстия предназначены для установки микросхем и ЭРЭ, а переходные отверстия для электрической связи между слоями или сторонами ПП.

Размеры ПП, если они специально не оговорены в ТЗ, определяются с учетом количества устанавливаемых элементов, их установочных площадей, шага установки, зон установки разъема и пр. Соотношение линейных размеров сторон ПП должно составлять не более 3:1.

Кривизна ПП (цилиндрическое или сферическое искривление основа­ния) может появиться в результате воздействия высокой температуры и влажности. Допустимое значение изгиба ПП на длине 100 мм составляет для ОПП и ДПП 1,5 мм; для МПП — 2,0 мм.

Допустимая плотность тока для ОПП, ДПП и наружных слоев МПП — 20 А/мм²; для внутренних слоев МПП — 15 А/мм². Допустимое рабочее на­пряжение между элементами проводящего рисунка, расположенными в со­седних слоях ПП и ГПК, зависит от материала основания печатной платы и не должно превышать значений, указанных в таблице слева.

Допустимые рабочие напряжения между элементами проводящего ри­сунка, расположенными на наружном слое ПП, зависят от материала осно­вания ПП, условий эксплуатации и не должны превышать следующих зна­чений (см. в таблице ниже).

 

Расстояние между элементами проводящего рисунка, мм	Значения рабочего напряжения, В
Нормальные условия	Относительная влажность (93±3 )% при 40+2 °С в течение 48 ч	Пониженное атмосферное давление
400 мм рт. ст.	5 мм рт. ст.
ГФ	СФ	ГФ	СФ	ГФ	СФ	ГФ	СФ
От 0,1 до 0,2	—		—		—		—
От 0,2 до 0,3
От 0,3 до 0,4						ПО
От 0,4 до 0,7					ПО
От 0,7 до 1,2
От 1,2 до 2,0
От 2,0 до 3,5							ПО
От 3,5 до 5,0
От 5,0 до 7,5
От 7,5 до 10,0
От 10,0 до 15,0

Классы точности ПП. Отечественным стандартом ГОСТ 23751-86 предусматривается пять классов точности (плотности рисунка) ПП (см. таблицу). Выбор класса точности определяется достигнутым на производстве уровнем технологического оснащения. В КД должно содержаться указание на необходимый класс точности ПП.

Платы первого и второго классов точности просты в изготовлении, дешевы, не требуют для своего изготовления оборудования с высокими техническими показателями, но не отличаются высокими показателями плотности компоновки и трассировки.

Для изготовления плат четвертого и пятого классов требуется специализированное высокоточное оборудование, специальные материалы, безусадочная пленка для изготовления фотошаблонов, идеальная чистота в производственных помещениях, вплоть до создания «чистых» участков (гермозон) с кондиционированием воздуха и поддержанием стабильного температурно-влажностного режима. Технологические режимы фотохимических и гальвано-химических процессов должны поддерживаться с высокой точностью.

Массовый выпуск плат третьего класса освоен основной массой отечественных предприятий, поскольку для их изготовления требуется рядовое, хотя и специализированное оборудование, требования к материалам и технологии не слишком высоки.

Зарубежными стандартами установлена другая классификация точности ПП. Эта классификация увязана с шагом проектирования и шагом расположения контактов компонентов. В таблице можно видеть, что из элементов печатного рисунка нормированы только ширина проводника и зазоры. Что касается самой точности, то оказывается, что платы самого грубого нулевого класса по точности превосходят платы массового отечественного третьего класса. Данные по шагам проектирования и шагу выводов связывают точность плат с применяемой компонентной базой, в частности, с типами корпусов ИМ.

Размеры печатных плат. В общем случае типоразмеры ПП выбираются исходя из требований двух направлений — функционального и технологи­ческого.

Требования функционального направления в конструктивном плане выражаются плотностью компоновки, зависящей от размеров и количества корпусов микросхем и вида мон­тажа активных и пассивных связей электрической схемы.

Требования технологического направления определяют огра­ничения типоразмеров с точки зрения технологических воз­можностей и эффективности производства заготовок, разрешаю­щей способности фотолитографии, механической прочности, возможностей систем автоматизированного проектирования.

Требования к размерам ПП регламентированы отечественными и зарубежными стандартами, наиболее распространенные из которых фактически стали международными. Отечественный стандарт ГОСТ 10317-79 устанавливает следующие требования к размерам ПП:

1) предельный размер стороны не более 470 мм;

2) размеры сторон должны быть кратны:

• 2,5 мм при длине стороны не более 100 мм;

• 5,0 мм при длине стороны не более 350 мм;

• 10,0 мм при длине стороны более 350мм;

3) соотношение сторон не более 3:1;

4) шаг координатной сетки должен составлять 0,5 мм, 1,25 или 2,5 мм.

Последнее требование устарело, поскольку появились компоненты с шагом, меньшим 0,5 мм, и применяются зарубежные компоненты с шагом в долях дюйма. Отметим также, что САПР ACCEL P-CAD 2000/2001 даже при настройке на метрическую систему единиц использует внутреннее дюймовое представление всех размеров, округляя при выводе данных до миллиметрового размера с точностью в 0,001 мм. Точность позиционирования рабочих органов современных станков ЧПУ не препятствует использованию такой процедуры в САПР.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры ПП обычно координируются с той или иной системой базовой несущей конструкции (БНК). Известно множество систем БНК, и все они предполагают прямоугольную форму плат всех типов и размеров. Лишь в исключительных, технически обоснованных случаях допускается отступать от прямоугольной формы, применяясь к конкретным условиям установки и эксплуатации функционального узла.

Из «европейских» стандартов, нашедших широкое применение в отечественной практике, отметим два стандарта Международной электротехнической комиссии: стандарт МЭК 297 (ТЕС 297-3), и так называемый метрический стандарт МЭК 917 (IEC 917-2-2), который, по мысли его авторов, должен заменить стандарт МЭК 297.

Стандарт МЭК 297 носит название 19-дюймового, по размеру ширины передней панели базового модуля 2-го уровня. Геометрические размеры печатных плат в стандарте представляют гибрид метрических и дюймовых размеров. Базовый размер печатной платы составляет 100×100 мм. Единица приращения размера по высоте равна 1,75″=44,45 мм. Этой величине кратна высота передних панелей блоков. Значение этой кратности входит в обозначение ПП, хотя самого этого размера на плате нет. Единица приращения размера в длину (глубину) составляет 60 мм. Единица кратности по ширине передней панели составляет 0,2″=5,08 мм.

Существует отечественный стандарт ГОСТ 28601.3-90, в котором ряд типоразмеров для плат и других элементов конструкции модулей РЭА полностью соответствует стандарту МЭК 297. Четыре типоразмера плат из этого ряда образуют ряд унифицированных типовых конструкций УТК-2 и получили в отечественной практике название «Европлата». Под эти платы поставляются также все остальные конструктивные элементы БНК.

Маркировка ПП подразделяется на обязательную и дополнительную. К обязательной маркировке относится обозначение ПП по ГОСТ 2.201-80 («децимальный номер») или какой-либо условный шифр, даты изготовления и номера версии фотошаблона, а также технологические маркеры, вводимые в фотошаблон изготовителем платы. Дополнительная маркировка содержит обозначение заводского номера платы или партии плат, обозначение контуров мест установки и позиционные обозначения компонентов и другую информацию, служащую для удобства монтажа, регулировки и эксплуатации модуля.

Часть маркировки может быть выполнена травлением, одновременно с проводниками, но для этого на плате должно быть свободное место. При выполнении проекта средствами САПР маркировочные знаки, выполняемые травлением в слоях проводников, получают статус цепей, не имеющих подключенных компонентов, и САПР выдает сообщения об ошибках. Тем не менее, такая маркировка применяется для обозначения номера чертежа ПП или ее шифра, с тем, чтобы в массовом производстве можно было идентифицировать платы, поступающие с операций химической обработки, когда на них еще нет другой маркировки. Высота символов маркировки должна быть не менее 2,5 мм.

Дефицит свободного места на ПП не мешает выполнять маркировку способами офсетной печати (сеткографии, шелкографии и т.п.). Маркировка лишь не должна попадать на места пайки.

Проектирование рисунка проводников ПП. Искусство проектирования контактных площадок на ПП (знакоместа) связано с необходимостью обеспечения заданной плотности узла, что предполагает минимизацию топологии знакоместа. В то же время проектирование должно допускать оптимизацию рисунка коммутации и упрощать проектирование устройств путем, например, уменьшения количества слоев ПП и числа используемых межслойных переходов, а также повышать выход годных изделий в процессе изготовления.

Проектирование топологии знакомест обычно состоит из трех отдельных этапов: разработки рисунка контактных площадок, разработки рисунка для маскирующего покрытия и рисунка трафарета для нанесения припойной пасты.

Основное ограничение, налагаемое на ПП при поверхностном монтаже компонентов, связано с достижимым уровнем разрешения главных размеров — шага контактных площадок, шага «контактная площадка — коммутирующая дорожка» и шага коммутирующих дорожек. При малом шаге припойные площадки могут соединяться между собой перемычками припоя. С целью минимизации перемычек размер самих контактных площадок можно уменьшить, но для формирования надежного соединения необходимо, чтобы контактная площадка выступала из-под корпуса компонента на некоторое минимальное расстояние. В этом случае смачиваемые припоем поверхности будут иметь достаточную площадь для образования мениска (или галтели) припоя. Следует избегать попадания адгезива, используемого для фиксации компонентов при сборке, на контактные площадки знакомест компонентов.

Паяемость является ключевым аспектом проектирования для обеспечения воспроизводимости технологического процесса. Наибольшее влияние на выход годных плат во время первичных отбраковочных испытаний оказывает частота появления дефектов в процессе пайки и очистки. Сам по себе процесс пайки оплавлением дозированного припоя не порождает дефектов, они могут возникнуть, например, вследствие неоптимального проектирования топологии платы и в процессе нанесения припойной пасты через трафарет.

Проектирование контактных площадок для компонентов на ПП зависит от технологии пайки узла. В этом отношении пайка волной припоя и пайка расплавлением дозированного припоя существенно отличаются друг от друга.

Пайка волной припоя применима только к компонентам, монтируемым на поверхность и устанавливаемым с нижней стороны платы, которые могут выдержать погружение в ванну с припоем. Применение пайки волной припоя для поверхностных компонентов ограничивается из-за эффекта затенения корпусами компонентов контактных площадок, подвергаемых пайке. Для устранения эффекта затенения требуется увеличение топологических размеров знакомест компонентов, например в направлении движения ПП через ванну с припоем. То есть плотность компоновки платы (узла) зависит от типа применяемого процесса пайки.

Ориентация компонентов не менее важна для эффективной пайки волной припоя некоторых классов приборов. Лучшие результаты наблюдаются в том случае, когда продольная ось корпуса параллельна направлению движения платы при пайке. Такая ориентация способствует уменьшению образования перемычек из припоя. Этому также способствует, как показала практика, создание дополнительной, неиспользуемой пары площадок на конце посадочного места корпуса компонента в направлении движения платы. Эти площадки действуют как «ловушки припоя», препятствующие его накапливанию на концевых площадках по-

садочного места компонента. Простые корпуса типа SO или прямоугольные могут быть ориентированы параллельно или перпендикулярно потоку волны.

При пайке оплавлением дозированного припоя требуется повышенная точность позиционирования компонентов и нанесения припойной пасты при повышенной плотности монтажа. Надо учитывать эффект скольжения компонента по расплавленному припою. Этот эффект является результатом действия сил поверхностного натяжения жидкого припоя (при оплавлении), которые стремятся затянуть компонент в центр припойной площадки, что обычно приводит к необходимости повышения точности позиционирования компонента.

По этой же причине важно, чтобы контактные площадки были одинаковы по форме и размерам, особенно для чип-компонентов. В противном случае неравенство сил поверхностного натяжения на каждой контактной площадке будет способствовать смещению компонента с установленной позиции. Если длина контактных площадок значительно превышает их ширину, то компонент может сдвинуться и занять только одну из них, что приводит к образованию разомкнутой электрической цепи. В случае, когда площадки слишком широки, компонент может легко потерять требуемую ориентацию. Существуют также специфические проблемы, которые могут возникать, когда контактные площадки под чип-компонент соединяются одна с другой. Если большая контактная площадка спроектирована в виде одного топологического элемента, то во время пайки оплавлением дозированного припоя каждый компонент будет притягиваться к центру этой площадки вследствие большей величины сил поверхностного натяжения припоя. Целесообразнее вместо одной большой площадки проектировать две меньшего размера, соединенных узкой коммутирующей дорожкой, что ограничивает количество аккумулируемого припоя.

При необходимости повышение величины коммутируемых токов рекомендуется увеличивать число дорожек, а не увеличивать ширину одной дорожки, поскольку для широкой коммутирующей дорожки вероятны аккумулирование припоя под компонентом и смещение компонента. Если разводка коммутации под компонентом все же необходима, одну широкую дорожку следует разделять на несколько параллельных меньшей ширины. Нежелательный эффект скольжения может проявиться также тогда, когда два параллельных чип-компонента расположены очень близко друг к другу. В процессе пайки скользящий компонент может фактически вступить в контакт с припоем под корпусом соседнего компонента. Зазор не менее 0,635 мм, а еще лучше 1,27 мм, уменьшает вероятность этого скольжения.

Хороший практический результат дает соединение между собой зон больших контактных площадок с помощью узких или зауженных коммутирующих дорожек. Это относится к контактным площадкам, соединенным со сквозными межслойными переходами, которые в противном случае могут быть обеднены припоем.

Расчет электрических параметров ПП. Печатные проводники проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеют относительно малые линейные размеры сечения. С увеличением быстродействия РЭА все большее значение приобретают вопросы учета параметров проводников и высокочастотных связей между ними.

Сопротивление проводника определяется выражением

R=rl/(bd),

где: r — удельное объемное электрическое сопротивление проводника; l — длина проводника; b — ширина проводника; d — толщина проводника.

Величина r различается для проводников, изготовленных различными методами. Так, для медных проводников, полученных электрохимическим осаждением, r равно 0,02-0,03 мкОм/м, а для медных проводников, полученных методом химического травления r равно примерно 0,0175 мкОм/м.

Постоянный ток в проводниках. Величина тока в печатных проводниках определяется, в первую очередь, ограничением на максимально допустимую плотность тока для конкретного материала g. Для медных проводников, полученных электрохимическим осаждением g равна около 20 А/мм², и около 30 А/мм² для проводников, полученных методом химического травления фольги. Исходя из этого, допустимый ток в печатных проводниках определяется как

I = 10-3 gbd,

а ширина должна отвечать следующему условию:

b ³ 103 I/(gd).

Падение напряжения на печатных проводниках определяется как:

DU = r[l/(bd)].

Переменный ток в печатных проводниках. В отличие от постоянного тока распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно. Это обусловлено наличием поверхностного эффекта, возникающего при протекании по проводнику высокочастотного переменного тока.

При этом внутри проводника образуется магнитное поле, приводящее к возникновению индукционного тока, взаимодействующего с основным. Вследствие этого происходит перераспределение тока по сечению проводника, и в результате его плотность в периферийных областях сечения возрастает, а ближе к центру уменьшается. На высоких частотах ток во внутренних слоях проводника уменьшается практически до нуля.

Емкости. Емкость (пф) между двумя параллельными печатными проводниками одинаковой ширины b (мм), расположенными на одной стороне платы определяется как

C = 0.12 el/{lg[2a/(b+d)]},

где: l — длина участка, на котором проводники параллельны, мм; e — диэлектрическая проницаемость среды; a — расстояние между параллельными проводниками.

Емкость (пф) между двумя параллельными проводниками шириной b (мм), расположенными по обе стороны печатной платы с толщиной диэлектрика а (мм) определяется как

C = 0,008842 e l b/a [1+a/(pb) (1+lg(2pb/a))].

Приведенные выражения позволяют произвести оценку емкости (пф) печатных проводников с точностью ±(20-30)%.

На высоких частотах возникает необходимость оценивать индуктивность и взаимную индуктивность печатных проводников.

Тест-контроль печатных плат. Большинство проблем, связанных с тест-контролем в процессе изготовления изделия и на более поздних стадиях его жизненного цикла, становятся решаемыми, если им уделяется достаточное внимание на этапе проектирования устройств.

Техника поверхностного монтажа требует прецизионных технологических процессов, поскольку ремонт изделий на порядок сложнее и дороже, чем в случае традиционной технологии. Это предполагает высокое качество сборки, распознавание видов и причин появления дефектов на различных технологических переходах для оперативного исправления брака. Анализ дефектов обычно включает статистическую обработку результатов контроля параметров качества, выдаваемых функциональными испытательными системами. Даже если выход годных плат по результатам предварительных испытаний составляет 90% и более, все равно необходимо предусмотреть возможность внутрисхемного контроля для обеспечения эксплуатационной надежности этих изделий.

Исходя из экономических соображений, предварительные испытания должны быть функциональными, а последующие, внутрисхемные испытания должны проводиться выборочно и включать анализ дефектов на бракованных платах. Несмотря на то, что внутрисхемный контроль, судя по прогнозам, будет играть второстепенную роль, он все еще продолжает оставаться неотъемлемой частью технологического процесса, поскольку именно такой контроль позволяет осуществлять обратную связь «изделие — технологический процесс».

В сложных системах тестовые (испытательные) площадки, безусловно, снижают плотность монтажа, а также увеличивают затраты на испытательную оснастку и программное обеспечение процесса контроля. Выбранные тест-площадки должны обеспечивать контроль достаточного набора электрофизических параметров для оценки функциональной способности устройства с применением минимального количества площадок. Удачный выбор тест-площадок, не снижающих плотности монтажа, позволяет уменьшить до 40% затраты на испытания.

Основные рекомендации по проектированию тест-контроля можно представить следующим образом.

· Зондовый контакт контрольного приспособления должен осуществляться только с тестовыми площадками либо площадками межслойных переходов, а не с выводами компонентов.

· Нельзя осуществлять контроль с двух сторон платы. В случае необходимости вывода испытательной точки на требуемую поверхность платы следует использовать межслойные переходы.

· Площадь по периферии платы должна быть свободной. Для надежного прижима испытательной оснастки к плате достаточна свободная полоса шириной не менее 3 мм.

· Зондовые измерения не должны сосредоточиваться в одной зоне платы, поскольку плата может деформироваться во время испытаний под действием зондов.

· В современной практике минимальным расстоянием между двумя зондами считается размер 1,27 мм, что следует учитывать при проектировании топологии тест-площадок. Можно реализовать и меньшее расстояние, но за счет ощутимых дополнительных затрат на испытательную оснастку.

· Высота компонентов, установленных на плате со стороны зондирования, не должна превышать 6,35 мм.

· Допуски на размещение тест-площадок не должны превышать ±0,05 мм относительно направляющих технологических отверстий платы. Допуск на диаметр технологического отверстия платы составляет 0÷0,0762мм.

Автоматизация проектирования печатных плат. Высокая сложность современных схем приводит к необходимости автоматизации задач размещения, трассировки, расчета тепловых режимов, электромагнитного взаимодействия компонентов на печатной плате.

По существу, задача размещения и трассировки сводится к перебору (полному или частичному) возможных вариантов размещения соединяемых элементов и нахождения оптимального. Критерием оптимальности является минимальная сумма длин всех размещаемых на плате печатных проводников (либо более сложные целевые функции).

Содержание работы

1. Ознакомление с краткими теоретическими сведениями и анализ выданного варианта задания.

2. Подбор необходимых справочных данных.

3. Разработка вариантов конструкции.

4. Расчет параметров ПП.

5. Выбор метода изготовления печатной платы.

 

Оценка индуктивности элементов топологии печатных плат / Хабр

Предисловие

В поисках ответов на вопросы, возникающие при проектировании печатных плат, мною был изучен значительный объём литературы – как больших монографий, так и отдельных технических статей. За исключением, наверное, нескольких статей, это была англоязычная литература. Я подумал, а почему бы не оформить накопившийся опыт в виде практического руководства, которое может оказаться полезным как начинающим, так и, надеюсь, более опытным отечественным разработчикам. Начиная, я думал о распространении ценной информации, а краем мысли и о вкладе в отрасль в целом. Настоящая публикация открывает целую серию статей, в которых с практической точки зрения будут рассмотрены основные задачи, возникающие при разработке печатных плат, и в систематизированном виде изложены ключевые рекомендации с обязательным указанием их физических основ и условий применимости.Последние два фактора очень важны, так как рекомендация отдельно, сама по себе может принести вреда больше, чем пользы. В условиях ускорения вывода радиоэлектронной продукции на рынок производители микросхем стремятся дать потребителю готовые решения в виде отладочных и оценочных плат, инструкций в документации, а также выпускают руководства, содержащие набор рекомендаций разработчикам с краткими пояснениями (например, [1] от Texas Instruments). Эти рекомендации перетекают из руководства в руководство, теряя свои основы и границы применимости и в итоге, как говорится в одной из статей [2] на сайте LearnEMC:

Худшие печатные платы, что нам доводилось видеть, были разработаны инженерами, которые пытались обеспечить соответствие всем пунктам списка рекомендаций по повышению ЭМС печатных плат.

Ряд рекомендаций противоречит друг другу, а некоторые продолжают использоваться, несмотря на то, что они устарели. Вот почему я призываю экспертное сообщество к обсуждению, обратной связи как положительной, так и отрицательной, к конструктивной критике, основанной на реальном опыте проектирования печатных плат. С одной общей максималистской целью – докопаться до истины, до базовых практических принципов.

Индуктивность и электромагнитная индукция

Первая публикация не случайно посвящена индуктивности. Понимание физических основ индуктивности критически важно, так как с индуктивностью (а точнее, с паразитной индуктивностью) топологии печатной платы связаны многие проблемы ЭМИ и ЭМС, о которых будет говориться в последующих статьях цикла. О сложности вопроса можно судить по нечёткой терминологии, когда одним термином «индуктивность» называют величины хоть и связанные, но имеющие совершенно разный математический и физический смысл: индуктивность выводов корпуса, индуктивность катушки, паразитная индуктивность конденсатора ESL, индуктивность петли и т.п.

Согласно классическому определению [3] индуктивность – это коэффициент пропорциональности между силой постоянного тока в тонком замкнутом проводящем контуре и магнитным потоком через этот контур. Первое, на что необходимо обратить внимание, – индуктивность определена для замкнутого контура. В определении также говорится о полном магнитном потоке, разберёмся с ним. Движущийся электрический заряд порождает магнитное поле, а магнитное поле вокруг электрического тока – суперпозиция (векторная сумма) магнитных полей отдельных зарядов. Для наглядного изображения магнитных полей используются силовые линии. Направление касательной к силовой линии в каждой точке совпадает с направлением вектора магнитного поля в этой точке. Например, для тока в длинном прямолинейном проводе силовые линии – это концентрические окружности, плоскость которых перпендикулярна проводу, а направление определяется известным «правилом правой руки» (рис. 1). С помощью силовых линий можно судить и об относительной напряжённости магнитного поля – она тем выше, чем выше плотность силовых линий (число линий через единицу перпендикулярной им площади). Далее, поток магнитного поля B – это поверхностный интеграл напряжённости магнитного поля:

где поверхность S определяется контуром тока. Следовательно, поток магнитного поля пропорционален числу силовых линий магнитного поля через поверхность S и определение индуктивности можно привести к более удобному с практической точки зрения виду:

Индуктивность пропорциональна числу силовых линий магнитного поля, которые пересекают поверхность, определяемую контуром тока, при величине тока в 1 А.

Изменение силы тока приводит к пропорциональному изменению напряжённости магнитного поля, которое условно можно представить как изменение количества силовых линий вокруг проводника. Такой подход к пониманию индуктивности, описанный Эриком Богатиным [4, 5], был подвергнут аргументированной критике со стороны не менее авторитетного автора, Клэйтона Пола [6, 7]. Действительно, силовые линии – это абстракция и никто не определяет индуктивность с помощью подсчёта их количества (которое, очевидно, бесконечно). Однако такое наглядное представление упрощает понимание многих закономерностей, связанных с магнитным полем. В то время как теоретическая физика стремится к поиску универсального уравнения, описывающего все взаимодействия, для практических целей ищутся приближённые аналитические соотношения, обладающие невысокой вычислительной сложностью. На практике никто не начинает анализ электрической цепи с составления уравнений Максвелла для её участков. Даже несмотря на появление САПР, снимающих вопрос вычислительной сложности, необходимость упрощённых соотношений сохраняется, так как они дают качественное понимание основных закономерностей и позволяют выполнять первоначальные оценочные инженерные расчёты.

Следует сделать одно важное замечание: индуктивность не зависит от величины тока и определяется конфигурацией линий тока в проводнике. Часто в подобной формулировке говорится об определяющем значении геометрии проводника, но такая формулировка не учитывает тот эффект, что распределение тока в проводнике не всегда равномерное – на него влияет частота тока (скин-эффект) и близость других проводников с током. Наиболее простой для получения аналитических соотношений случай – это равномерное распределение тока по сечению проводника и все известные аналитическое соотношения получены с учётом этого предположения. На практике указанные эффекты мало влияют на значение индуктивности и использование этих формул расчёта индуктивности обеспечивает достаточную для практических задач точность.

Рассмотрим физическое явление, связанное с индуктивностью, которое и определяет её основополагающую роль в вопросах ЭМС и ЭМИ. Открыто оно Майклом Фарадеем и носит название электромагнитной индукции. Согласно одноимённому закону, при изменении потока магнитного поля Φ_B через замкнутый контур в нём возникает ЭДС:

В терминах силовых линий это означает (помним об условности этого подхода):

Изменение количества силовых линий через замкнутый контур приводит к возникновению в нём напряжения ЭДС.

Изменение это может быть вызвано любой из причин: изменение силы тока в самом проводнике, изменение силы тока в соседнем проводнике, изменение геометрии контура или его ориентации в магнитном поле, нахождение контура в переменном магнитном поле, изменение расстояния до другого контура с током и т.п.

Частичная индуктивность – удобный инструмент

Прежде чем перейти к формулам, проведём разграничение между разными типами «индуктивностей» и уточним терминологию (рис. 2). Если рассчитывается магнитный поток через контур, вызванный только током в самом контуре, то говорят о собственной индуктивности контура L (англ. loop inductance, self-inductance). Если учитывается магнитный поток через контур, вызванный только током в другом контуре, то это взаимная индуктивность контуров M (англ. loop mutual inductance, mutual inductance). С практической точки зрения важен вопрос, чему равно напряжение ЭДС индукции на конкретном участке контура электрической цепи. Но для этого нужно связать с этим участком значение индуктивности, а индуктивность контура в этом смысле неделима. Поэтому был разработан математический аппарат расчёта частичной собственной индуктивности участка контура L^P (англ. partial self-inductance) и частичной взаимной индуктивности двух участков одного или разных контуров M^P (англ. partial mutual inductance). Они рассчитываются так, что учитывается магнитное поле, вызванное только током этого участка, словно остальная часть контура не существует. Иначе это можно представить следующим образом – остальная часть контура замещается бесконечно длинными подводящим проводами и контур, через который вычисляется магнитный поток, определяется так, как на рис. 2.
Зная значения частичных собственных и взаимных индуктивностей отдельных участков контура может быть получено значение индуктивности любой их комбинации, в том числе и всего контура:
здесь L_i^P – собственная индуктивность i-го участка, M_ij^P – взаимная индуктивность i-го и j-го участков, знак которой положителен, если токи в участках сонаправлены и отрицателен в противном случае. Взаимная индуктивность обладает свойством симметрии, то есть M_ij^P = M_ji^P, для участков, перпендикулярных друг другу, взаимная индуктивность равна нулю. Если в расчёте учитывается только ток рассматриваемого составного участка, то указанная формула даёт его частичную индуктивность, если же во второй сумме учитывается влияние всего контура, то полученное значение – полная индуктивность участка (англ. total inductance, net inductance) (рис. 3).
Именно полная индуктивность определяет падение напряжение на участке при изменении тока I в контуре:
Из формулы для полной индуктивности участка прямоугольного контура L₁^NET на рис. 3 видно, что это значение тем меньше, чем больше взаимная индуктивность этого участка с противоположным ему M₁₃^P. Именно поэтому сближение сигнальной дорожки и опорного слоя рекомендуется как мера снижения шумов в опорном слое.

Частичная индуктивность параллельного соединения двух участков рассчитывается по формуле:

которая только в случае, когда взаимная индуктивность пренебрежимо мала (значительно удалённые проводники), превращается в известную формулу для параллельного соединения катушек индуктивности. В случае идентичных проводников (например, два одинаковых переходных отверстия) формула принимает вид:
то есть индуктивность уменьшается в два раза только для проводников, расстояние между которыми достаточно велико, чтобы пренебречь их взаимной индуктивностью.

Расчётные формулы

В таблице 1 на схематических изображениях стрелкой указано направление тока, распределение которого равномерно по сечению. Так как именно распределение тока определяет индуктивность, важно соотносить распределение тока в рассматриваемой структуре печатной платы с указанной в таблице. Другим условием применимости формул, о котором нельзя забывать, является требование малости характерных размеров проводника l по сравнению с длиной волны λ (по крайней мере, l<λ/10), так как при этом ток во всех точках проводника можно считать одинаковым. К слову, точно такое же ограничение накладывается и на применимость модели электрических цепей с сосредоточенными параметрами.

Таблица 1. Формулы для оценки индуктивности элементов топологии печатной платы¹.

Примечания к таблице 1:
1. Для среды с относительной магнитной проницаемостью μ_r = 1.
2. В расчёте на единицу длины.
3. Формула иногда применяется для оценки собственной индуктивности переходного отверстия между двумя сплошными слоями в предположении, что возвратный ток смещения равномерно распределён вокруг отверстия.
4. Формула может применяться для оценки собственной индуктивности пары переходных отверстий (например, обеспечивающих соединение блокировочного конденсатора).
5. Формула может применяться для оценки собственной индуктивности переходного отверстия.
6. Формула может применяться для оценки взаимной индуктивности параллельных переходных отверстий.
7. Габариты сплошных проводящих слоёв должны быть достаточно велики, чтобы не ограничивать распределение тока между переходными отверстиями.

Примеры

С использованием математического аппарата частичной индуктивности участков цепи и приведённых приближённых аналитических формул можно проводить оценку индуктивности участков топологии печатной платы и варьировать их геометрические параметры для снижения паразитной индуктивности. А следовательно, снижения искажений сигнала, шумов и ЭМИ – вопросов, которые будут рассматриваться в последующих статьях цикла. Полезно также произвести расчёт для типовых применяемых элементов топологии печатной платы, чтобы в дальнейшем при трассировке с ними ассоциировалось оценочное значение паразитной индуктивности. Для примера в таблице 2 представлены значения паразитной индуктивности элементов топологии соединения конденсатора подсистемы питания при различных параметрах геометрии (рис. 4).

Литература

[1] PCB Design Guidelines For Reduced EMI. Texas Instruments, 1999.
[2] Why You Should Be Cautious about Using EMC Design Rules. LearnEMC, 2017.
[3] Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. III. Электричество. Изд. 4-е. М.: Физматлит, 2004.
[4] Bogatin E. What is Inductance? Printed Circuit Design & Manufacture, 2007.
[5] Bogatin E. Signal and power integrity — simplified. 2 nd ed. Pearson, 2004.
[6] Paul C. R. What Do We Mean By “Inductance”? Part I: Loop Inductance. IEEE Practical Papers, 2007.
[7] Paul C. R. Inductance: loop and partial. Wiley, 2010.

Статья была впервые опубликована в журнале «Компоненты и технологии» 2017, №11. Публикация на «Geektimes» согласована с редакцией журнала.

ГОСТ 29137-91

ГОСТ 29137-91

Группа Э02

МКС 31.180

Дата введения 1993-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Минрадиопромом СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 28.11.91 N 1832

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2004 г.


Настоящий стандарт распространяется на формовку выводов и установку изделий электронной техники (далее — ИЭТ) на печатные платы.

Стандарт устанавливает общие требования и нормы конструирования по формовке выводов и установке ИЭТ на печатные платы при конструировании и производстве радиоэлектронных средств (РЭС).

Требования, установленные настоящим стандартом, являются рекомендуемыми.

Стандарт не распространяется на формовку выводов ИЭТ, отформованных изготовителем ИЭТ, и на установку ИЭТ в аппаратуре СВЧ.

Термины, применяемые в стандарте, и их пояснения — по ГОСТ 20406 и приложению 1.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. ИЭТ, предназначенные для автоматизированной сборки аппаратуры, должны отвечать требованиям нормативно-технической документации.

1.2. Печатные платы, предназначенные для установки ИЭТ, должны отвечать требованиям конструкторской документации (КД) на них и ГОСТ 23752.

1.3. Для каждого вывода ИЭТ, устанавливаемого на плату, должно быть предусмотрено отдельное монтажное отверстие или контактная площадка.

Допускается устанавливать в отверстие, армированное арматурой типа ПТ по ГОСТ 22318, не более двух выводов ИЭТ.

1.4. При формовке выводов ИЭТ размером от корпуса ИЭТ до места изгиба вывода считают размер от корпуса ИЭТ до центра окружности изгиба вывода, как указано на черт. 1.

Черт.1

1.5. При установке ИЭТ на печатные платы размером от корпуса до места пайки вывода считают размер от корпуса ИЭТ вдоль оси вывода до места приложения паяльника или зеркала припоя (размер, определяющий расстояние между точками и вдоль оси вывода, как указано на черт.1), в том числе при пайке вывода в металлизированное отверстие.

1.6. Минимальный размер от корпуса ИЭТ до места изгиба при формовке выводов , мм:

	для резисторов, конденсаторов	0,5
	для микросхем и других ИЭТ в корпусах типа 4 по ГОСТ 17467	1,0
	для полупроводниковых приборов	2,0
	для дросселей	3,5

1. 7. Минимальный внутренний радиус изгиба выводов , мм:

	для выводов диаметром или толщиной до 0,5 мм включительно	0,5
	для выводов диаметром или толщиной свыше 0,5 до 1,00 мм включительно	1,0
	для выводов диаметром или толщиной свыше 1,0 мм	1,5

В технически обоснованных случаях допускается уменьшать внутренний радиус изгиба выводов до 0,3 мм.

1.8. Минимальный размер от корпуса ИЭТ до места пайки — 2,5 мм.

Допускается уменьшение указанного размера при условии обеспечения теплоотвода в процессе пайки.

1.9. Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов ИЭТ, устанавливаемых в монтажные отверстия, — ±0,2 мм, а на контактные площадки — ±0,1 мм. Остальные размеры формовки выводов ИЭТ, приведенные в настоящем стандарте без указания предельных отклонений, не контролируются и должны быть обеспечены инструментом.

1.10. Установочные размеры для ИЭТ, устанавливаемых в отверстия печатных плат, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 мм или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317.

Основной шаг координатной сетки — 2,5 мм.

1.11. При механизированной и автоматизированной формовке выводов отклонение от симметричности расположения корпуса ИЭТ относительно установочного размера должно обеспечиваться оснасткой и быть не более суммы допусков на корпус ИЭТ и на установочный размер.

1.12. Формовку выводов ИЭТ и установку их на печатные платы следует проводить так, чтобы маркировка ИЭТ просматривалась в процессе контроля.

При механизированной и автоматизированной формовке выводов и установке ИЭТ допускается произвольное расположение маркировки.

1.13. При расположении печатных проводников и металлизированных отверстий под корпусами ИЭТ, устанавливаемых вплотную, а также под шинами необходимо предусмотреть их электроизоляционную защиту эмалью. Допускается для электроизоляционной защиты применение электроизоляционных прокладок с приклейкой их к печатным платам.

1.14. Требования к формовке выводов и установке ИЭТ на печатные платы указывают в КД со ссылкой на настоящий стандарт.

2. ВАРИАНТЫ ФОРМОВКИ ВЫВОДОВ И УСТАНОВКИ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ НА ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

2.1. Формовку выводов и установку ИЭТ на печатные платы следует проводить в соответствии с вариантами, приведенными в табл.1.

Таблица 1

Типовое конструктивное исполнение		Обозначение варианта формовки и установки	Номер чертежа	Шифр позиции ИЭТ	Характеристика ИЭТ
1.		010	2	0201-0221 по табл.2;	Резисторы, конденсаторы, диоды, дроссели в цилиндрических и прямоугольных корпусах с двумя осевыми выводами
		011		0301-0341 по табл.3
2.		020	7	0401-0407 по табл.4	Конденсаторы, резисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной и каплевидной формами корпуса; резисторы, конденсаторы, дроссели в цилиндрических корпусах с двумя однонаправленными выводами; полупроводниковые приборы в прямоугольных и цилиндрических корпусах с двумя-тремя однонаправленными выводами
		021
3.		030			Конденсаторы в прямоугольных и дискообразных корпусах с двумя несимметрично расположенными однонаправленными выводами
		031
4.		040	2	0201-0221 по табл.2; 0301-0341 по табл.3	Конденсаторы и терморезисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной формой корпуса с двумя несимметрично расположенными выводами; диоды в каплевидных корпусах с двумя осевыми выводами
		041
5.		050	2	0201-0221 по табл.2; 0301-0341 по табл.3	Диоды в цилиндрических и каплевидных корпусах с двумя несимметрично расположенными выводами
		051
6.		060			Конденсаторы в прямоугольных корпусах с двумя несимметрично расположенными выводами
		061
7.		070	4	0501-0512 по табл.5; 0601-0610 по табл.6; 0701-0708 по табл.7	Резисторы, конденсаторы, диоды, дроссели в цилиндрических и прямоугольных корпусах с двумя осевыми выводами
		071
8.		080	8	0901-0903 по табл.9	Конденсаторы, резисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной и каплевидной формами корпуса; резисторы, конденсаторы, дроссели в цилиндрических корпусах с двумя однонаправленными выводами; полупроводниковые приборы в прямоугольных и цилиндрических корпусах с двумя-тремя однонаправленными выводами
		081
9.		090	8	0901-0903 по табл.9	Конденсаторы в прямоугольных и дискообразных корпусах с двумя несимметрично расположенными однонаправленными выводами
		091
10.		100	4	0501-0512 по табл.5; 0601-0610 по табл.6; 0701-0708 по табл.7	Конденсаторы и терморезисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной формой корпуса с двумя несимметрично расположенными выводами; диоды в каплевидных корпусах с двумя осевыми выводами
		101
11.		110	4	0501-0512 по табл.5; 0601-0610 по табл.6; 0701-0708 по табл.7	Диоды в цилиндрических корпусах с двумя несимметрично расположенными выводами
		111
12.		120	5	—	Предохранители в цилиндрических корпусах с двумя плоскими однонаправленными выводами
13.		130	4	0501-0512 по табл.5; 0601-0610 по табл.6; 0701-0708 по табл.7	Конденсаторы в прямоугольных корпусах с двумя несимметрично расположенными выводами
		131
14.		140	2	0201-0221 по табл.2; 0301-0341 по табл.3	Резисторы, конденсаторы, диоды, дроссели в цилиндрических и прямоугольных корпусах с двумя осевыми выводами
15.		150	2	0201-0221 по табл.2; 0301-0341 по табл.3	Конденсаторы и терморезисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной формой корпуса с двумя несимметрично расположенными выводами; диоды в каплевидных корпусах с двумя осевыми выводами
16.		160			Диоды в цилиндрических и каплевидных корпусах с двумя несимметрично расположенными выводами
17.		170	6	—	Предохранители в цилиндрических корпусах с двумя плоскими однонаправленными выводами
18.		180	—	—	Конденсаторы, резисторы в прямоугольных корпусах, окукленные с дискообразной и каплевидной формой корпуса; конденсаторы, резисторы, дроссели в цилиндрических корпусах; полупроводниковые приборы в прямоугольных корпусах с двумя однонаправленными выводами
19.		190	—	—	Транзисторы в прямоугольных и цилиндрических корпусах с тремя однонаправленными выводами
20.		200	—	—	Конденсаторы в прямоугольных корпусах имеющих опорные выступы с двумя однонаправленными выводами
21.		211	—	—	Конденсаторы, резисторы, дроссели, полупроводниковые приборы в прямоугольных и цилиндрических корпусах с двумя однонаправленными выводами
22.		220	3	0401-0407 по табл.4	Резисторы, конденсаторы, диоды, дроссели в цилиндрических и прямоугольных корпусах с двумя осевыми выводами
23.		230	9	1001-1004 по табл.10	Транзисторы в цилиндрических корпусах с однонаправленными выводами
24.		240
		241
25.		250	10	0401-0407 по табл.4	Транзисторы в цилиндрических корпусах с однонаправленными выводами
		251
26.		261
27.		270	11	—
		271
28.		280	8	0901-0903 по табл.9	Транзисторы в цилиндрических корпусах с однонаправленными выводами
		281
29.		290	12-15	—	Микросхемы в корпусах типа 3 по ГОСТ 17467
30.		301
31.		310	16, 17	—	Микросхемы в корпусах типа 3 по ГОСТ 17467
32.		320	—	—	Микросхемы и другие ИЭТ в корпусах типа 1 по ГОСТ 17467
33.		330	—	—	Микросхемы и другие ИЭТ в корпусах типа 2 по ГОСТ 17467
34.		341	—	—	Микросхемы и другие ИЭТ в корпусах типа 1 по ГОСТ 17467
35.		351	—	—	Микросхемы и другие ИЭТ в корпусах типа 2 по ГОСТ 17467
36.		360	18	1101-1113 по табл.11	Микросхемы и другие ИЭТ в корпусах типа 4 по ГОСТ 17467
		361
37.		370
38.		380
		381
39.		390	—	—	Трансформаторы, резисторы, конденсаторы, фильтры в прямоугольных, цилиндрических и дискообразных корпусах с тремя и более однонаправленными выводами
40.		400	—	—	Реле, трансформаторы, резисторы, конденсаторы, фильтры в прямоугольных, цилиндрических и дискообразных корпусах с тремя и более однонаправленными выводами
		401
41.		410	—	—	Реле
42.		420	—	—	Трансформаторы, фильтры в прямоугольных корпусах с тремя и более однонаправленными выводами
		421

2.2. Для обозначения варианта формовки выводов и установки ИЭТ на печатные платы устанавливают следующую структуру условных обозначений.

2.2.1. Необходимость использования дополнительного крепления следует обозначать третьим знаком кода обозначения варианта формовки и установки: нулем или единицей, например: 240 — крепление не используется, 241 — крепление используется.

2.2.2. Для обозначения дополнительной формовки устанавливаются следующие шифры: зиг — 01, зиг-замок — 02, замок — 03.

2.2.3. В случае отсутствия какого-либо из показателей при обозначении ИЭТ в структуре условных обозначений вместо цифр, определяющих эти показатели, записывают нули.

Пример условного обозначения варианта формовки выводов и установки резистора, соответствующего исполнению 14 с длиной корпуса 10,8 мм при использовании зиг-замка:

140.02.0

203.00.02

Примечание. При обозначении номеров чертежей, состоящих из одной цифры, перед этой цифрой записывают нуль.


Пример условного обозначения варианта формовки выводов и установки диода, соответствующего исполнению 7 с длиной корпуса 7,5 мм, диаметром корпуса 3,0 мм, диаметром выводов 0,6 мм при использовании дополнительного крепления и глубины формовки =1,2 мм:

071.04.0

602.12.00

Примечание. При обозначении выбранной глубины формовки левая цифра обозначает единицы, а правая цифра — десятые доли миллиметра.


Пример условного обозначения варианта формовки выводов и установки микросхем в 12-выводном корпусе типа 3 по ГОСТ 17467, соответствующего исполнению 30, в квадрат 7,5х7,5 мм:

301.14.0

000.00.00

2.3. В технических требованиях сборочного чертежа печатного узла следует указывать варианты формовки выводов и установки ИЭТ на печатные платы в соответствии с табл.1 настоящего стандарта.

Пример записи вариантов формовки выводов и установки ИЭТ, имеющих согласно спецификации поз.1, 2, 3:

Установку ИЭТ проводить по ГОСТ 29137:

поз.1 — вариант 140.02.0203.00.02,

поз.2 — вариант 071.04.0602.12.00,

поз.3 — вариант 301.14.0000.00.00.

2.4. Установку ИЭТ на печатные платы следует проводить в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технических условий на конкретные ИЭТ (далее — ТУ) в монтажные отверстия или контактные площадки.

2.5. ИЭТ крепятся к печатной плате пайкой выводов в монтажные отверстия или на контактные площадки, а в случае необходимости путем дополнительного крепления при помощи хомутов, скоб, держателей, заливки компаундом, установки на клей.

Необходимость и способы дополнительного крепления ИЭТ на печатных платах следует выбирать исходя из требований ТУ, их массогабаритных и конструктивных характеристик, а также условий эксплуатации аппаратуры. Способ крепления ИЭТ должен быть указан в КД.

2.6. Детали для крепления ИЭТ следует выбирать в соответствии с действующими стандартами или конструировать их (при необходимости) с учетом особенностей конструкции ИЭТ и допустимых механических и климатических воздействий.

2.7. При применении деталей дополнительного крепления (подставок, скоб и т.п.) формовка выводов, а также высота установки ИЭТ над платой для вариантов 240, 241, 250, 251, 261, 280, 281 определяются конструкцией детали дополнительного крепления.

2.8. Варианты 140, 150, 160, 170, 180, 190, 220, 230, 290, 310, 320, 330, 370, 390, 410 следует использовать в аппаратуре без применения дополнительного крепления, в том числе с помощью клея.

2.9. Для обеспечения возможности групповой пайки ИЭТ, установленных выводами в монтажные отверстия печатной платы, необходимо предусмотреть один из следующих видов их крепления:

1) формовка выводов с использованием зига, зиг-замка или замка;

2) подгибка выводов на обратной стороне платы;

3) расплющивание выводов на обратной стороне платы;

4) подгибка специальных фиксирующих элементов, предусмотренных в конструкции корпуса ИЭТ;

5) крепление клеем, кроме вариантов по п.2.8.

2.10. При установке ИЭТ, соответствующих 14-16, 18 типовому конструктивному исполнению по табл.1 (далее — ИЭТ исполнения …) по вариантам 140, 150, 160, 180, и ИЭТ исполнения 22 по варианту 220 для обеспечения зазора между корпусом ИЭТ и печатной платой следует применять технологические прокладки, формовку выводов с использованием опорного зига и зиг-замка.

2.11. Расчет размеров формовки выводов с использованием зига, зиг-замка или замка приведен в приложении 2.

2.12. Подогнутые на обратной стороне платы выводы ИЭТ не должны выходить за пределы контактных площадок, а длина подогнутого конца вывода должна быть не менее 2 мм для плат с неметаллизированными монтажными отверстиями.

Подогнутые выводы рекомендуется располагать вдоль печатных проводников, а при отсутствии проводников — в направлении, противоположном ближайшему из соседних проводников.

Допускается выход подогнутых выводов ИЭТ за пределы контактных площадок при обеспечении расстояния между соседним печатным проводником и выводом в соответствии с ГОСТ 23751.

2.13. Выводы ИЭТ диаметром более 0,7 мм, а также выводы многовыводных и подборных ИЭТ не подгибают. Допускается для многовыводных ИЭТ подгибка двух диагонально противоположных выводов при отсутствии соответствующих ограничений в ТУ.

В технически обоснованных случаях допускается подгибка выводов диаметром более 0,7 мм.

2.14. Высота выступающих концов выводов (подогнутых и неподогнутых) должна быть в пределах от 0,5 до 2 мм. Угол подгибки выводов от плоскости платы должен быть от 0° до 45°.

При невозможности подрезки выводов максимально допустимую высоту выступающих концов выводов следует указывать на чертеже печатного узла.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМОВКЕ ВЫВОДОВ И УСТАНОВКЕ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ НА ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

3.1. Минимальный установочный размер в миллиметрах для ИЭТ исполнений 1, 4-6, 14-16 (черт.2) следует рассчитывать по формуле

, (1)

где — максимальная длина корпуса, мм;

— минимальный размер до места изгиба вывода, мм;

— радиус изгиба вывода, мм;

— номинальный диаметр вывода ИЭТ, мм.

Черт.2

Установочные размеры ИЭТ исполнений 1, 4-6, 14-16 в зависимости от длины корпуса ИЭТ приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2

Размеры, мм

Шифр позиции ИЭТ	Длина корпуса			Установочный размер при шаге сетки 2,5 мм
	резистора, конденсатора	полупроводникового прибора	дросселя
0201	До 6,0 включ.	До 3,0 включ.	—	10,0
0202	Св. 6,0 до 8,5 «	Св. 3,0 до 4,0 «	—	12,5
0203	» 8,5 » 11,0 «	» 4,0 » 6,5 «	—	15,0
0204	» 11,0 » 13,5 «	» 6,5 » 9,0 «	—	17,5
0205	» 13,5 » 16,0 «	» 9,0 » 11,5 «	До 10,0 включ.	20,0
0206	» 16,0 » 18,5 «	» 11,5 » 14,0 «	Св. 10,0 до 12,5 «	22,5
0207	» 18,5 » 21,0 «	» 14,0 » 16,5 «	» 12,5 » 15,0 «	25,0
0208	» 21,0 » 23,5 «	» 16,5 » 19,0 «	» 15,0 » 17,5 «	27,5
0209	» 23,5 » 26,0 «	» 19,0 » 21,5 «	» 17,5 » 20,0 «	30,0
0210	» 26,0 » 28,5 «	» 21,5 » 24,0 «	» 20,0 » 22,5 «	32,5
0211	» 28,5 » 31,0 «	» 24,0 » 26,5 «	» 22,5 » 25,0 «	35,0
0212	» 31,0 » 33,5 «	» 26,5 » 29,0 «	» 25,0 » 27,5 «	37,5
0213	» 33,5 » 36,0 «	» 29,0 » 31,5 «	» 27,5 » 30,0 «	40,0
0214	» 36,0 » 38,5 «	» 31,5 » 34,0 «	» 30,0 » 32,5 «	42,5
0215	» 38,5 » 41,0 «	» 34,0 » 36,5 «	» 32,5 » 35,0 «	45,0
0216	» 41,0 » 43,5 «	» 36,5 » 39,0 «	» 35,0 » 37,5 «	47,5
0217	» 43,5 » 46,0 «	» 39,0 » 41,5 «	» 37,5 » 40,0 «	50,0
0218	» 46,0 » 48,5 «	» 41,5 » 44,0 «	» 40,0 » 42,5 «	52,5
0219	» 48,5 » 51,0 «	» 44,0 » 46,5 «	» 42,5 » 45,0 «	55,0
0220	» 51,0 » 53,5 «	» 46,5 » 49,0 «	» 45,0 » 47,5 «	57,5
0221	» 53,5 » 56,0 «	» 49,0 » 51,5 «	» 47,5 » 50,0 «	60,0

Таблица 3

Размеры, мм

Шифр позиции ИЭТ	Длина корпуса			Установочный размер при шаге сетки 1,25 мм
	резистора, конденсатора	полупроводникового прибора	дросселя
0301	До 6,00 включ.	До 3,00 включ.	—	10,00
0302	Св. 6,00 до 7,25 «	Св. 3,00 до 3,50 «	—	11,25
0303	» 7,25 » 8,50 «	» 3,50 » 4,00 «	—	12,50
0304	» 8,50 » 9,75 «	» 4,00 » 5,25 «	—	13,75
0305	» 9,75 » 11,00 «	» 5,25 » 6,50 «	—	15,00
0306	» 11,00 » 12,25 «	» 6,50 » 7,75 «	—	16,25
0307	» 12,25 » 13,50 «	» 7,75 » 9,00 «	—	17,50
0308	» 13,50 » 14,75 «	» 9,00 » 10,25 «	—	18,75
0309	» 14,75 » 16,00 «	» 10,25 » 11,50 «	До 10,00 включ.	20,00
0310	» 16,00 » 17,25 «	» 11,50 » 12,75 «	Св. 10,00 до 11,25 «	21,25
0311	» 17,25 » 18,50 «	» 12,75 » 14,00 «	» 11,25 » 12,50 «	22,50
0312	» 18,50 » 19,75 «	» 14,00 » 15,25 «	» 12,50 » 13,75 «	23,75
0313	» 19,75 » 21,00 «	» 15,25 » 16,50 «	» 13,75 » 15,00 «	25,00
0314	» 21,00 » 22,25 «	» 16,50 » 17,75 «	» 15,00 » 16,25 «	26,25
0315	» 22,25 » 23,50 «	» 17,75 » 19,00 «	» 16,25 » 17,50 «	27,50
0316	» 23,50 » 24,75 «	» 19,00 » 20,25 «	» 17,50 » 18,75 «	28,75
0317	» 24,75 » 26,00 «	» 20,25 » 21,50 «	» 18,75 » 20,00 «	30,00
0318	» 26,00 » 27,25 «	» 21,50 » 22,75 «	» 20,00 » 21,25 «	31,25
0319	» 27,25 » 28,50 «	» 22,75 » 24,00 «	» 21,25 » 22,50 «	32,50
0320	» 28,50 » 29,75 «	» 24,00 » 25,25 «	» 22,50 » 23,75 «	33,75
0321	» 29,75 » 31,00 «	» 25,25 » 26,50 «	» 23,75 » 25,00 «	35,00
0322	» 31,00 » 32,25 «	» 26,50 » 27,25 «	» 25,00 » 26,25 «	36,25
0323	» 32,25 » 33,50 «	» 27,25 » 29,00 «	»

Расчет площади печатной платы

 

Для дальнейшей работы следует определить по справочникам или информации из интернета габаритные размеры радиоэлементов схемы. В идеальном случае, необходимо произвести замер приобретенных ЭРЭ, например, с помощью штангенциркуля.

Площади установочных поверхностей элементов, используемых в разрабатываемом устройстве, сводят в таблицу 2.

 

Таблица 2 — Площади установочной поверхности ЭРЭ

Элементы	Вариант установки	Габаритные размеры	Площадь одного элемента, мм2	Количество элементов	Общая площадь, мм2
L, мм	B, мм
Диод КД103А VD1-VD10

 

В столбец 1 заносят элементы в соответствии с перечнем элементов и их обозначение. Рекомендуется в отдельные строки заносить элементы разных типоразмеров, а одинаковые – группировать.

В столбец 2 прописывают вариант установки элемента в соответствии с ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».

В столбцы 3 и 4 заносят длину и ширину элемента, округляя значения в большую сторону. При этом площадь, занимаемую элементом, заменяют прямоугольником, в который может быть вписан данный элемент вместе с устройствами крепления и монтажа. Установочные размеры для элементов, устанавливаемых в отверстия печатной платы, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры», либо в соответствии с ГОСТ Р 51040-97 «Платы печатные. Шаги координатной сетки».

Для получения значения столбца 5 определяют по формуле:

S= L · B,

 

где L и B – габаритные размеры элемента, занесенные в столбцах 3 и 4.

В столбце 6 указывают количество элементов данного типоразмера.

Общая площадь группы элементов (столбец 7) получают произведением чисел столбцов 5 и 6.

По окончании заполнения таблицы производят расчет площади, занимаемой всеми элементами на печатной плате. Для этого используют выражение:

 

где S_i – площадь одного элемента (столбец 5),

N – количество ЭРЭ одного типа, устанавливаемых на печатную плату (столбец 6).

К полученному значению следует прибавить площадь, занимаемую крепежными отверстиями.

 

Далее, определим коэффициент заполнения К_S печатной платы из следующих соображений:

— если К_S менее значения 0,3, то, следовательно, компоновка плохая;

— если значение К_S более 0,8, то усложняется обеспечение теплового режима и электромагнитной совместимости.

Далее, с учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади для конкретного типа РЭА, получим значение площади печатной платы S_ПП:

 

 

Далее, задаваясь, например, значением длины платы, определяют ширину в соответствии с ГОСТ 10317-79:

— размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине до 350 мм; 20 при длине более 350 мм;

— максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470 мм;

— соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбирается из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5;

— толщину плат определяют исходя из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного блока, с учетом метода изготовления; рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

 

 

Рассмотрев несколько возможных вариантов соотношения сторон печатной платы и по ГОСТ 10317-79 выбирают окончательный вариант, определив итоговую площадь печатной платы.

 

Для определения объема печатной платы необходимо знать ее высоту H, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ плюс толщина основания ПП.

Таким образом,

 

Далее, используя размеры печатной платы и варианты установки элементов, производят компоновку печатной платы, например, с помощью программы DipTrace. Затем студенты выполняют сборочный чертеж печатного узла.

 

Расчетное задание

1. Составьте таблицу, аналогичную таблице 2 для заданной схемы.

2. Произведите расчеты по формулам (4) – (8).

3. Оформите расчеты и сделайте выводы.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Печатные платы. Классификация и самостоятельное изготовление.

Warning: file(http://www.radioingener.ru/wp-content/uploads/Книга1.txt): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 152

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 211

Warning: array_shift() expects parameter 1 to be array, null given in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 215

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 216

Современный мир невозможно представить без электроники. Основой любых сложных механизмов являются печатные платы. На них устанавливаются элементы радиоэлектроники, которые отвечают за различные функции, выполняют определённые задачи. Начинающим радиолюбителям нужно знать какие виды оснований существуют, как их можно сделать самостоятельно.

Что такое печатная плата?

Плата представляет собой один или несколько слоев диэлектрика, на которых нанесён токопроводящих рисунок. Проводящих рисунков может быть два или из них составлена сеть. Она является основанием для закрепления отдельных элементов радиоэлектроники, чтобы соединить их вместе. Чтобы соединять отдельные детали с токопроводящим рисунком используется припой или паяльная паста.

Технические характеристики

Чтобы иметь общее представление о возможностях, конструкции, предназначении оснований для создания электроники, необходимо знать их технические характеристики:

* тип — многослойные, однослойные, гибкие, жёсткие;

* проводящие слои — до 18 штук;

* максимальные габариты — для многослойных 610х470 мм, односторонние 1200х457 мм, гибкие 5000х340 мм;

* максимальная плотность — 3,2 мм;

* ширина токопроводящих дорожек — от 25 до 75 мкм;

* максимальная плотность наружных слоёв фольги — 400 мкм;

* максимальная плотность внутренних слоёв фольги — 105 мкм;

* допустимый диаметр для сверления — 6.35 мм.

Существует несколько видов финишных покрытий, которые выбираются зависимо от предназначения основания, требуемых характеристик. К ним относятся:

* лужение свинцом;

* лужение без свинца;

* иммерсионное серебро;

* органическое покрытие;

* иммерсионное золочение;

* иммерсионное олово.

Контакты покрываются гальваническим золотом.

 

Виды печатных плат

Основания для изготовления электроники разделяются на несколько видов. Они отличаются по конструкции, характеристикам, предназначению. Разновидности плат:

1. Односторонние — конструкции представляющие собой диэлектрические пластинки, на которые с одной стороны нанесён токопроводящий рисунок. Для соединения отдельных контактов на верхнем диэлектрическом слое закрепляются металлические перемычки. Односторонние основания используются при изготовлении недорогой бытовой техники. Связано это с их малой надёжностью, недолговечностью, хрупкой конструкцией.

2. Двухсторонние — на диэлектрическим слое с двух сторон наносятся токопроводящие рисунки, что позволяет устанавливать на основание большее количество электрических элементов, расширить функционал, технические характеристики платы. Отверстия имеют металлизированные вставки. Благодаря им прочность скрепления отдельных деталей с основанием становится надёжнее. Двухсторонние

пластинки считаются наиболее популярными при изготовлении бытовой электроники, компьютеров.

3. Однослойные — элементарная конструкция, состоящая из одной пластинки, прослойки покрытой металлом.

4. Многослойные — сложные конструкции, которые используются при изготовлении сложных приборов, механизмов. Несколько слоёв, расположенных в определённой последовательности, позволяют надёжно закреплять основные компоненты. Количество слоёв выбирается зависимо от требуемых характеристик. Максимальное количество — 40. У многослойных оснований есть ряд недостатков. Это сложности во время изготовления, сложный процесс починки, дороговизна расходных материалов.

5. Гибкие — могут быть односторонними, двухсторонними, иметь несколько слоев. Изготавливаются на гибком основании. Предназначены для соединения отдельных элементов электрического оборудования. Могут заменять собой кабеля.

6. Гибко-жесткие — конструкция представляет собой шлейф, на котором в определённых местах закрепляются жесткие пластинки, с нанесёнными на них токопроводящими рисунками. Используются для соединение жестких плат между собой. Обеспечивают надёжную связку.

7. Жёсткие — плитки, выполненные из жёстких слоев, которые не дают платам деформироваться. Простой пример жёсткого основания — материнская плата, устанавливаемая в компьютерах.

8. Теплопроводные — другие названия этих пластинок ВЧ, СВЧ. Во время изготовления основания используется керамика, чтобы оно выдерживало воздействие высоких температур. Дополнительно керамика повышает жёсткость конструкции.

Зависимо от вида плат изменяются их характеристики, внешний вид, размер, возможности.

 

Принципы выбора готовых плат: цены и производители

Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники. При покупке важно учитывать некоторые факторы:

1. Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него.

2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.

3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.

4. Двухсторонний или односторонний рисунок.

5. Гибкое или жёсткое основание.

Платы нужны для всех устройств. Ниже представлены усредненная стоимость и производители на примере материнских плат для компьютера:

 

Нет смысла переплачивать за известный бренд, если собрать нужно простой электроприбор. Однако самая дешёвая плата быстро выйдет из строя и может привести к появлению возгорания. При выборе нужно проверять работоспособность электрических дорожек, целостность конструкции.

 

Материалы для изготовления плат

Существует несколько видов материалов, которые используют при изготовлении оснований для электроники:

1. Главная часть конструкции должна изготавливаться из диэлектрического материала. Это может быть стеклотекстолит, гетинакс.

2. Второй вариант изготовления плат — металлическое основание, на которое наносится диэлектрический слой. Чаще всего используется анодированный алюминий.

3. Для изготовления термоустойчивых оснований применяется фторопласт. Его дополнительно армируют стеклотканью. В состав добавляется керамика для повышения механических характеристик.

4. Чтобы сделать гибкую плитку, применяется каптон.

Материалы можно купить в любом магазине радиоэлектроники.

Изготовление печатной платы своими руками

Самостоятельно изготовить основание для электроприборов легко. Для этого нужно изучить теорию, подготовить расходные материалы, инструменты, выполнить определённый порядок действий. Для изготовления понадобятся:

1. Текстолит — должен иметь слой фольги. Может быть двухсторонним или односторонним. Изготовление фольгированного материала займёт много времени, лучше купить готовую плитку.

2. Утюг, промышленный фен с регулятором температур.

3. 3-д принтер.

4. Ножницы по металлу.

5. Фотобумага с глянцевым покрытием.

6. Зубная щётка.

7. Медицинский спирт.

8. Наждачная бумага мелкой фракции.

9. Скотч, маркер.

10.Сверлильный станок, бормашинка, гравер.

11.Хлорное железо.

К дополнительным инструментам можно отнести паяльник, припой и флюс для монтажа электронных компонентов.

Этапы изготовления платы:

1. На листе текстолита отметить размеры будущей пластинки. Ножницами по металлу вырезать её.

2. Использую наждачную бумагу мелкой фракции, зашкурить стороны текстолита до появления блеска. Обработать торцы, чтобы избавиться от неровностей.

3. Намочить отрезок ткани спиртом, протереть пластинку. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы не пачкать жирными пальцами рабочие поверхности.

4. Заранее нарисовать на компьютере рисунок будущих токопроводящих дорожек. Просчитать соединительные узлы, места стыковки дополнительных компонентов, перемычки.

5. Получившийся рисунок проводников распечатать на фотобумагу.

6. Положить распечатку изображением вниз на текстолит. Подключить утюг к сети, подождать пока он разогреется. Медленными движениями разглаживать бумагу по твердой пластинке. Когда она начнёт желтеть, убрать утюг.

7. Отнести плату с припаянной бумагой к умывальнику. Опустить под струю воды. Зубной щёткой оттереть остатки бумаги.

8. Расположить пластинку под ярким светом чтобы она просохла.

9. Подготовка состава для травления. Понадобится хлорное железо, которое продаётся порошком в магазинах радиоэлектроники. Взять ёмкость из пластика, налить в неё три части воды, добавить одну часть хлорного железа. Тщательно перемешать раствор.

10.Сухую плату опустить в готовую смесь для травления. На скорость обработки платы влияет качество реактивов, температура состава, толщина фольгированного слоя. Для ускорения процесса жидкость можно разогреть. Однако слишком высокая температура повредит рисунок. Чтобы ускорить процесс безопасно, можно присоединить к ёмкости моторчик от телефона. Лёгкие вибрации воздействуют на травление.

11.После травления, плату нужно промыть под проточной водой. Протереть тряпочкой, смоченной в спирте.

12.Следующий процесс обработки — сверление. Для этого желательно использовать специальный станок, гравер или бормашинку. Инструмент закрепляется неподвижно с помощью тисков, чтобы можно было делать точные отверстия. По рисунку происходит сверление. После изготовления отверстий, по поверхности платы нужно пройти наждачной бумагой, удалив заусенцы.

13.Лужение основания. Плата смачивается медицинским спиртом. Его нужно нанести тряпкой лёгкими движениями без прижимов. Смочить другую тряпку в растворе для травления. Смазать стороны платы. Нагреть паяльником припой, быстрыми движениями нанести его на электрические каналы.

14.Наждачной бумагой с мелкой фракцией пройтись по сторонам плитки.

Лужение считается необязательным этапом при изготовления плат. Однако его делают из-за нескольких преимуществ:

1. Увеличивается показатель устойчивости к коррозии.

2. Толщина токопроводящего слоя увеличивается, благодаря чему снижается сопротивление, улучшается эффективность платы.

3. Проще припаивать радиодетали.

При соблюдении правил проведения работы сборка самодельной платы не покажется сложным процессом. Перед закреплением других деталей важно провести проверку токопроводящих рисунков.

Более подробно про различные способы изготовления печатных плат почитайте в нашей статье

 

Типичные ошибки при конструировании плат

При сборке самодельных оснований люди допускают различные ошибки. К наиболее часто встречаемым относятся:

1. Неправильно выбранная ширина токопроводящих дорожек. Это приводит к потере напряжения, перегреву проводников, низкой механической прочности. Чтобы не столкнуться с такими проблемами, необходимо делать максимально допустимую ширину токопроводящих дорожек.

2. Неправильное проектирование цепей питания. Приводит к снижению выходящего напряжения, большие пульсации на выходе, помехам

вместо постоянного напряжения. Решение проблемы — максимальная ширина дорожек, подающий конденсатор из керамики.

3. Проблемы заземления. Использование обычного проводника минимальной ширины. Приводит к нестабильности рабочего процесса, перегреву основания. Решение — использование отдельного слоя изоляции для разводки.

4. Небольшой зазор между медными проводниками, нанесёнными на плату. Приводит к нарушению целостности основания. Необходимо увеличить расстояние между проводниками, чтобы справиться с проблемой.

5. Большое количество соединительных отверстий на одной пластинке. Это приводит к увеличения токопроводящих дорожек, повышению сопротивления. Использовать максимум два отверстия на пластинках малого размера.

Существуют и другие проблемы. Однако они менее популярны и требуют вмешательства специалистов.

Печатные платы являются основанием электрических приборов, механизмов. На них напаиваются ключевые элементы, которые выполняют определённые функции. Собрать основание можно своими руками. Для этого нужно определиться с тем, где оно будет использоваться, нарисовать чертёж, подобрать рисунок, выполнить определённую последовательность действий.

Но печатные платы это лишь основа для изделий на нее припаиваются диоды или стабилитроны или транзисторы или другие элементы радиоэлектронных схем, о который вы можете прочесть на нашем сайте — ссылка на оглавление.

PCB Trace — Важность следов PCB в печатных платах

Когда дело доходит до печатных плат, трассировка относится к сети проводки, меди, изоляции и даже предохранителей, составляющих печатную плату.

Почти во всех случаях, если есть что-то неисправное с почти любым данным электронным устройством, велика вероятность того, что есть несоответствия, связанные с трассировкой печатной платы.

Вы теряете время и силы, пытаясь починить печатную плату, не зная, какие вычисления выполнять?

Вы ищете руководство, которое точно покажет вам, к какому типу вычислений обращаться (если меры даже необходимы) при обнаружении сопротивления следов?

Если да, читайте дальше.Вы найдете всю необходимую информацию прямо здесь.

Ⅰ. Что такое PCB Trace?

Как и ток, след является неотъемлемой частью почти каждой печатной платы. Если он не обнаружен или не рассчитан правильно, в лучшем случае может потребоваться много времени и ресурсов. В худшем случае это может вызвать ошибки на любом устройстве в системе.

Печатные платы

состоят из множества компонентов, поэтому важно точно знать, какие детали и материалы необходимы для ремонта или сборки печатной платы.Знание того, какие формулы и функции следует выполнять, также может быть ошеломляющим.

Ⅱ. Толщина следа печатной платы

Толщина печатной платы имеет огромное значение для дизайнера в процессе проектирования печатной платы. Консистенция имеет существенную тяжесть. Если игнорировать это, плата PCB может не работать или может привести к повреждению или искрам, что также может вызвать повреждение компонентов, подключенных к плате. Поскольку на рынке существуют односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы, толщина этих плат также зависит от типа печатной платы.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт

https://www.wellpcb.com/pcb-trace-thickness.html.

Ⅲ. Сопротивление следов печатной платы — что это такое и как использовать

Каждый материал во Вселенной обладает сопротивлением наряду с другими паразитическими свойствами. Сопротивление следов печатной платы — один из важнейших факторов, который необходимо рассчитать и проанализировать на этапе проектирования. Хотя медь является наиболее часто используемым материалом для изготовления печатных плат, она имеет разные состав и свойства.Сопротивление следа печатной платы может привести к различным проблемам при проектировании и реализации. Проблемы возрастают с увеличением сложности схемы.

1. Расчет сопротивления следа печатной платы

Вычислить сопротивление следа печатной платы так же просто, как использовать закон Ома с известными параметрами. Большинство дизайнерских костюмов и сред разработки имеют встроенный калькулятор сопротивления следа печатной платы, который может оценить сопротивление окончательного медного следа на плате, предоставив необходимые и производственные профили.Калькулятор использует стандартную формулу для вычисления противодействия, поэтому оно всегда будет постоянным.

Где L, W и T представляют физическую площадь следа, то есть высоту, ширину и длину. ΡCB представляет собой удельное сопротивление материала, а α представляет собой температурный коэффициент меди. Но весь этот расчет может определить только достаточно близкое приблизительное значение. Физическая стоимость после изготовления будет незначительно отличаться.

2.Калькулятор сопротивления следа печатной платы — как рассчитать сопротивление следа?

Печатные платы с определенными формулами имеют общие общие черты для работы на базовом уровне. Если какая-либо часть этой формулы неверна, значит, нет даже никакого сопротивления слежению. Одна из распространенных ошибок, которые допускают люди при обнаружении сопротивления следов печатной платы, заключается в том, что они не знают, как его рассчитать.

2.1 Визуализация печатной платы

Прежде чем раскрывать и анализировать эту формулу, нам нужно знать, как выглядит обычная печатная плата или, по крайней мере, на поверхности.Наиболее распространенные печатные платы имеют тонкий слой меди толщиной 0,009 мм и 0,38 мм. Наиболее распространенные следы на печатной плате имеют вес либо 1 унцию, либо высоту 0,03 мм.

2.2 Уравнение сопротивления следа печатной платы

Теперь, когда мы знаем, как выглядит стандартная печатная плата, мы можем представить формулу и собрать ее вместе. Метод расчета любого проводника:

R = P × площадь. Каждой переменной присваивается следующее:

Р — Сопротивление.

P — удельное сопротивление любого материала.

Воспользуемся этой формулой для определения сопротивления чистой меди, нагретой до 25 ° C.

Удельное сопротивление чистой меди при данной температуре составляет 1,724. Зная это, нам нужно умножить его на площадь, которая может колебаться в пределах 6-10 Ом на сантиметр.

Вот другой пример. Допустим, у нас есть площадь 0,375 мм. Если мы умножим это на удельное сопротивление, мы получим сопротивление 100 Ом, что даст 20 Ом на сантиметр.Это небольшое значение, но поскольку эта формула не идеальна, она может привести к некоторым отклонениям. Это одна вещь, которая может повлиять на точность измерений трассировки печатной платы.

2.3 Применение уравнения сопротивления следа печатной платы

Другой пример того, как это может происходить, — схемы измерения тока на основе сопротивления в энергосистемах. Если сопротивление резистора составляет 1 Ом, и вы используете ту же кривую 0,025 мм, система будет измерять сопротивление на уровне 1100 Ом вместо предпочтительных 1000 Ом.Это большая разница, и это может привести к более слабой валюте, чем ожидалось или даже было необходимо.

Существуют способы работы с шириной следа, не требующие сложных вычислений. Эти решения могут сэкономить много времени, и вам следует подумать, прежде чем выполнять более сложные вычисления. Вы можете использовать эти параметры для определения ширины дорожки без необходимости вычислять ширину дорожки печатной платы.

Первый из них можно сделать, просто взглянув на ширину и увеличив или уменьшив ее, чтобы увидеть, какие цепи правильно подключены к ней.Он сделает пару вещей. Во-первых, это увеличит площадь меди, что даст вам немного больше возможностей для экспериментов с разными уровнями сопротивления. Во-вторых, это снизит сопротивление меди на плате. Это также позволит провести немного больше тестов, чтобы определить правильную ширину трассы.

Для пакетов с сеточным массивом это не вариант. Здесь можно использовать более толстый слой меди и разместить его вместе с исходной платой. Это увеличит площадь и снизит сопротивление.Одна вещь, о которой следует знать об этом, заключается в том, что использование более толстого слоя меди требует приобретения надлежащих материалов, необходимых для создания более липкого слоя меди. Это будет стоить денег.

3. Потеря мощности и помехи

Основная проблема сопротивления трассы — потеря мощности. Печатная плата с малым сигналом будет иметь лишь незначительное влияние на сопротивление трассировки печатной платы. Но силовые цепи, с другой стороны, будут иметь значительное влияние даже при небольшом изменении сопротивления.Потеря мощности в конечном итоге приведет к повышению температуры и снижению проводимости.

В цепях питания нескомпенсированные сопротивления следа печатной платы могут действовать как предохранитель при скачке напряжения и сжигать след, оставляя следы с необратимым повреждением. В высокоскоростных цифровых платах сопротивление следа печатной платы и паразитная емкость могут создавать колебания и вызывать электромагнитные помехи в схеме. Длинные дорожки на печатной плате также могут привести к увеличению количества переизданий.

4. Оптимизация конструкции

Самый эффективный способ компенсировать сопротивление следа печатной платы — заплатить за сопротивление за счет увеличения площади следа.Инструменты дизайна можно настроить для компоновки трасс достаточной ширины, чтобы избежать таких проблем. А в силовых цепях используются дополнительные методы, отличные от полной трассировки печатных плат, такие как паяльные перемычки, для уменьшения потерь мощности и увеличения текущей емкости. Напротив, чувствительные схемы имеют подсхемы компенсации, чтобы избавиться от влияния сопротивления проводов печатных плат. И высокоскоростные цепи имеют согласованные линии, чтобы нейтрализовать потенциальные помехи, которые могут возникнуть из-за колебаний.

Ⅳ.Калькулятор ширины следа печатной платы — полное руководство по защите печатных плат

Знаете ли вы, что вам необходимо определить ширину дорожек печатных плат, иначе они могут сгореть? Знаете ли вы, что ширина следа связана с величиной тока, который он может переносить?

Вы должны знать много вещей, и если вы не сделаете все в соответствии с инструкциями и установленными стандартами, вы рискуете получить печатную плату, которая не работает или выйдет из строя. Вот почему мы создали это удобное руководство, чтобы помочь вам определить ширину дорожки вашей печатной платы с помощью калькулятора ширины дорожки.

Мы также раскроем формулу, чтобы вы могли рассчитать ширину самостоятельно!

1. Что такое калькулятор ширины следа печатной платы

Ширина дорожек имеет большое значение при проектировании печатной платы. Разработчики печатных плат должны определить соответствующую ширину клочкам, чтобы уберечь их от повреждений из-за повышения температуры, которое определяется пропускной способностью платы по току.

Дорожки на печатной плате рассчитаны на максимальную нагрузку по току до выхода из строя.Когда вы пропускаете через путь большее количество тока, он начинает выделять тепло. Через некоторое время, когда текущая нагрузка превысит максимальный предел, дорожка выгорит или разрушит ламинат печатной платы, что приведет к необратимому повреждению.

На картинке ниже вы видите следы электрического соединения различных компонентов и разъемов.

Вы можете думать о следах как о проводах, соединяющих различные компоненты с нулевым сопротивлением, но это не так.Все дорожки на печатной плате имеют определенное сопротивление, которое является важным фактором при выборе ширины дорожек. Вы должны знать сопротивление и допустимую нагрузку по току, чтобы определить, какую ширину использовать.

Ширина следа будет определяться на основе повышения температуры, применимого к печатной плате. Повышение температуры указывает на то, что дорожка становится более горячей, когда вы пропускаете через нее ток, по сравнению с тем, когда он не используется. Проще говоря, это разница между рабочей температурой и максимальной рабочей температурой.

Похоже, много работы и вычислений, чтобы найти необходимую ширину следа. Однако есть еще один простой способ — воспользоваться калькулятором ширины следа.

1.1 Особенности калькулятора ширины следа

Вы можете использовать калькулятор ширины следа, чтобы определить ширину следа на основе амперной емкости. Вам необходимо указать свои проектные характеристики в калькуляторах ширины дорожки, которые включают максимальный ток в амперах, который будет протекать через дорожку, общую длину дорожки, повышение температуры из-за сопротивления дорожки и т. Д.

После того, как вы укажете спецификации, калькулятор вычислит ширину следа. Калькулятор ширины дорожки позволяет определить минимальную ширину, необходимую для соответствия введенным вами проектным спецификациям.

Расчетная ширина позволяет безопасно пропускать ток, не повреждая печатную плату. Вы можете обнаружить, что ширина следа внутренних слоев больше, чем у внешних слоев, поскольку они склонны выделять больше тепла. Внешние слои не нагреваются из-за конвекции.

В целях безопасности рекомендуется использовать ширину внутренних дорожек для всей печатной платы.

1.2 Приложения калькуляторов ширины следа

Калькуляторы ширины дорожки

удобны при проектировании печатной платы. Вы можете использовать их для определения минимальной ширины дорожек, которые могут безопасно пропускать необходимое количество тока, не повреждая печатную плату.

Калькулятор ширины следа запросит ваши проектные параметры для расчета окончательной требуемой ширины.Возможно, вам придется ввести ток, который будет проходить в амперах, толщину дорожки, повышение температуры, температуру окружающей среды и длину дорожки.

Калькулятор предоставит результаты для внутренних и внешних следовых слоев в воздухе. Затем вы можете применить значения к своей конструкции печатной платы, чтобы обеспечить надлежащую функциональность платы и конечного устройства или устройства.

Это поможет определить минимальную ширину трассы для сигналов высокой мощности и трассировки мощности.Однако, как правило, дорожки на печатной плате переносят вызовы, которые потребляют незначительное количество тока. Для них нужно учитывать другие параметры печатной платы, чтобы узнать необходимую ширину.

Мы обсудили, что такое калькулятор ширины следа и приложения этого инструмента. В следующей главе мы рассмотрим различные типы калькуляторов, которые вы можете использовать для расчета ширины дорожек на печатной плате.

1.3 Зачем нужно рассчитывать ширину дорожки печатной платы?

Для точного определения сопротивления следа может быть недостаточно вычислить общую дорожку печатной платы или использовать простую формулу или операцию.Однако, чтобы убедиться, что дорожки печатной платы правильно включаются, необходимо не только рассчитать дорожки печатной платы, но также рассчитать ширину дорожек печатной платы. Расчет и значительное увеличение ширины дорожек печатной платы помогает снизить сопротивление любой данной дорожки печатной платы.

1.4 Что нужно знать перед расчетом ширины следа

Расчет ширины дорожки намного сложнее, чем расчет любого конкретного проводника. Прежде чем рассчитывать ширину дорожки печатной платы, вы должны знать много вещей.Среди входов вам необходимо знать максимальный ток, на котором может работать схема, то есть единицу измерения трассы, толщину трассы, то, насколько высока температура доказательства, и температура окружающей среды трассы. Он определит входные диапазоны ширины.

Когда вы вставите эти числа в этот калькулятор, вы получите выходные числа. Эти значения ширины следа включают ширину следа (измеренную в амперах), температуру следа (измеренную в градусах Цельсия), сопротивление (измеренное в омах), падение напряжения (измеренное в вольтах) и рассеиваемую мощность (измеренную в ваттах).Эти числа точно скажут вам, какова ширина следа.

Вся входная информация должна быть видна на физической печатной плате или в таблице данных самой печатной платы. Здесь не должно быть никаких догадок; на любой печатной плате вся эта информация должна отображаться на ярком дисплее. Если вы не введете точные числа и измерения, которые вы видите, калькулятор, указанный выше, не позволит вам выполнить расчет. Поскольку печатные платы крошечные, вам, вероятно, понадобится увеличительное стекло, чтобы снимать вводимую информацию.

1,5 Цифры, которые нужно запомнить

После того, как вы получили всю эту информацию и у вас есть выходные числа, снимите их и отложите в сторону. Теперь у вас есть измерения как для дорожки печатной платы, так и для ширины дорожки печатной платы. Вы также знаете, что существуют методы тестирования отдельных компонентов дорожки печатной платы, чтобы увидеть, существует ли диапазон ширины. Вооружившись этой информацией, теперь вы можете начать процесс восстановления следа вашей печатной платы.

2.Калькулятор ширины следа печатной платы Тип

Все калькуляторы, которые вычисляют ширину следа, основывают свои вычисления на отраслевых стандартах. Наиболее распространенными стандартами, используемыми в коммерческих и промышленных приложениях, являются IPC 2221 и IPC 2152. Оба стандарта были разработаны Association Connecting Electronics Industries, торговой ассоциацией, которая устанавливает стандарты для производства и сборки электронного оборудования.

Давайте узнаем больше об этих калькуляторах.

2.1 Калькулятор IPC 2221

IPC 2221 происходит от старого стандарта, ранее называвшегося IPC-D-275. Он был разработан в 1954 году на основе графиков и измерений.

Калькулятор

IPC 2221 использует один график и уравнение для определения тока дорожки, обозначенного 1. Уравнение выглядит следующим образом:

I = kΔTbAc

Где k имеет значение 0,048 для видимых следов и 0,024 для внутренних дорожек. ΔT представляет собой повышение или изменение температуры, измеренное в градусах Цельсия.B имеет значение 0,44, тогда как A означает площадь поперечного сечения, выраженную в мил2. C имеет значение 0,725.

Вы должны помнить, что вы можете использовать только диапазон значений в калькуляторах IPC 2221, чтобы получить точные результаты для ширины следа. Сила тока составляет 0-35 ампер, ширина меди 0,5-3 унции, ширина дорожки 0-10,16 мм, а повышение температуры составляет от 10 до 100 градусов по Цельсию. Если вы используете значения за пределами определенного диапазона, результаты могут быть ошибочными.

Калькулятор считает, что длина дорожки достаточно велика, а концевые соединители или компоненты не влияют на рассеивание тепла. По этой причине калькулятор может быть не в состоянии рассчитать параметры для соединений терморазгрузочного типа, в которых в качестве переходного отверстия используется медная заливка.

Калькулятор также предполагает, что вы не используете переходное отверстие в длине дорожки.

Пропускаемый ток принимается постоянным или постоянным. Однако вы можете использовать среднеквадратичное значение в случае импульсного тока, когда импульсы достаточно часты.

Вы должны помнить, что температура печатной платы всегда должна быть в пределах относительного теплового индекса (RTI) используемого вами материала. В UL746B вы найдете определение температуры, которая позволяет сохранить 50% свойств материала через 100 000 часов.

2.2 Калькулятор МПК 2152

Вычислители IPC 2152 основывают свои вычисления на гораздо более новом стандарте IPC 2152. Это более точный способ определения максимальной пропускной способности по току следа за счет усовершенствованного технического подхода.

В калькуляторах IPC 2152 не используются простые уравнения, как в калькуляторах IPC 2221; они должны сначала использовать универсальную диаграмму для определения нескорректированной площади поперечного сечения.

Затем калькулятор использует множество параметров для получения ряда коэффициентов или модификаторов. Используемые параметры включают толщину печатной платы, теплопроводность платы, толщину дорожки прохождения тока, расстояние между существующими дорожками прохождения и медной плоскостью и т. Д.

Теперь калькулятор определит скорректированную площадь поперечного сечения путем умножения коэффициентов на нескорректированную площадь поперечного сечения. Тогда вы сможете получить необходимую ширину из калькулятора.

2.3 IPC 2221 Vs. МПК 2152

IPC 2221 был разработан много лет назад и не обеспечивал надежного метода расчета ширины дорожки печатных плат. Стандарт не учел многие параметры, необходимые для правильного измерения ширины следа.

Например, IPC 2221 не учитывает толщину и материал платы. После нескольких исследований и экспериментов в 2009 году был выпущен IPC 2152, что сделало его более точным способом расчета текущей емкости и ширины дорожек.

IPC 2152 учитывает несколько параметров, таких как внутренние и внешние дорожки, расположение теплоотводящих плоскостей, толщину платы и другие, чтобы обеспечить более точный результат. Вы также можете использовать его для многослойных печатных плат во времена IPC 2221; такой технологии для создания многослойных плат не существовало.

Вы узнали о различных типах калькуляторов ширины трассы, основанных на стандартах IPC 2221 и IPC 2152. Теперь мы взглянем на формулу калькулятора ширины трассы.

3. Формула калькулятора ширины дорожки печатной платы / Как рассчитывается ширина дорожки печатной платы?

3.1 Таблица ширины следа печатной платы

Таблица ширины дорожек печатной платы может помочь вам определить ширину дорожек вашей печатной платы. Это также дает вам представление о допустимой нагрузке по току, а также о влиянии повышения температуры.Держите таблицу ширины следа под рукой для использования в ваших приложениях. Для удобства ниже представлена ​​таблица —

3,2 Ширина дорожек на печатной плате и расстояние между ними

Вы знаете, как рассчитать ширину следа с помощью калькулятора ширины следа. Вам понадобится веревка по многим причинам, например,

.

• Текущая пропускная способность трассы
• Шаг и размер контактных площадок компонентов, которые будет соединять трасса.
• Разрыв между дорожками

Помимо ширины дорожек, важно также учитывать расстояние между дорожками. Это предотвратит короткое замыкание и оставит максимальное пространство между атомами для правильного функционирования.

Печатные платы

обычно имеют небольшие размеры, что связано со стоимостью производства. Однако, если плата слишком мала, вам может быть трудно развести следы и поддерживать надлежащий интервал между ними. Вы можете сохранить интервал от 6 до 30 миль, что достаточно для большинства сигналов ширины трассы.2] / (Толщина [oz] * 1,378 [мил / унция])

Формулу можно использовать для тока от 0 до 35 ампер, при этом она допускает повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия. Он обеспечивает ширину следа 400 мил, а вы можете использовать от 0,5 до 3 унций меди.

Приведенная выше формула используется в качестве отраслевого стандарта и считается точной. Он может не подходить для всех дизайнов, и веб-сайт не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате использования формулы.

В следующей главе мы расскажем вам общие рекомендации, которым нужно следовать при определении ширины дорожки для вашей печатной платы.

4. Рекомендации по ширине дорожек на печатной плате

4.1 Простое правило ширины следа печатной платы

Ширина дорожек вашей печатной платы будет зависеть от технических характеристик конструкции и величины тока, который вы хотите пропустить через дорожки. Существует общее практическое правило, которому вы можете следовать для большинства приложений.

Минимальная ширина трассы для нанесения составляет 1,0 мм / A. Он применим для толщины меди 1,0 унц / фут2, обычно используемой для различных печатных плат.

Мы почти подошли к концу нашего гайда. В заключение мы расскажем о калькуляторах ширины следов.

5. Часто задаваемые вопросы о калькуляторе ширины следа

5.1 Есть ли у вас ограничение на количество тока, которое калькулятор использует для определения ширины трассы?

A: Вы можете использовать только токи до 35 ампер, повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия, медь от 0,5 до 3 унций на квадратный фут и ширину следа до 400 мил.Это ограничения, основанные на стандартах IPC 2221. Использование любого значения за пределами этого диапазона может привести к неточным результатам.

5.2 Вообще мы думаем, что ширина следов во внутренних слоях.

Их будет меньше, чем видимых следов, поскольку они могут повредить плату при значительном нагреве. Однако калькулятор показывает обратный результат. Какова причина?

A: Следы на внешних слоях могут более эффективно передавать тепло, поскольку они контактируют с воздухом.Тепло рассеивается за счет конвекции, и атомы не сильно нагреваются. Однако следы на внутренних слоях не проводят тепло так эффективно, как внешние слои.

Поскольку калькулятор предназначен для предотвращения чрезмерного повышения температуры, он увеличивает ширину внутренних следов, поскольку они накапливают больше тепла. Когда вы используете герметичную сборку или схему в вакууме, вам следует использовать ширину внутренних слоев, поскольку внешние слои не могут передавать тепло.

5.3 Что показывает калькулятор по повышению температуры?

A: Повышение температуры означает разницу между рабочей температурой печатной платы и максимальной рабочей температурой материала платы. Медные дорожки выделяют тепло, когда вы пропускаете через них больше тока. При разработке печатной платы вы можете учесть создаваемое ею дополнительное тепло и выбрать соответствующую ширину в соответствии с ней.

Вы можете повысить температуру на 10 градусов Цельсия, так как это безопасно для большинства применений.

Ⅴ. Ремонт следов печатной платы

1. Что необходимо знать перед попыткой ремонта

Перед тем, как пытаться исправить любую форму следа печатной платы, вы должны знать точные измерения сопротивления следа печатной платы, а также ширину следа печатной платы. Поскольку теперь вы работаете с физическими объектами, а не с измерениями, вы сэкономите много времени, денег и сэкономите на поездках туда, где вы покупаете оборудование, если вы знаете свои измерения.

2. Если вы не знаете сопротивление и ширину следа

Замеры или есть идея, и вы выполняете ремонт на риск собственного времени и денег. Если вы чувствуете, что можете сделать обоснованное предположение о сопротивлении следа печатной платы и ширине следа печатной платы выбранного вами электронного устройства, и если вы думаете, что это может сэкономить ваше время, выполняя догадки с проводами, вы будете измерять и подключать, тогда не стесняйтесь сделать это.

3.Когда нужен ремонт?

Ремонт трассировки печатной платы необходим, если с устройством, к которому он подает ток, произошли следующие события:

• Метод по-прежнему работает, но есть проблемы с изображением.
• Батарея согласно изобретению свежая и полностью заряжена, но устройство не включается
• Если устройство издает звук, например динамик, музыка искажается (динамик не подвергался физическому воздействию)

Если какая-либо из этих вещей влияет на устройство с питанием от печатной платы, вероятно, необходимо отремонтировать след от печатной платы.

Печатные платы соединяются с медью, предохранителями, проводкой и изоляцией для всех трех. Вы должны много знать о том, как переплетаются проводка и изоляция, когда дело касается этих вещей. Это краткое руководство может предоставить некоторую информацию и уменьшить осложнения.

4. На что обращать внимание при попытке ремонта

Одна вещь, на которую следует обратить особое внимание, — это максимальный ток, на который может работать плата.

Если мощность подаваемого тока будет слишком велика, произойдет короткое замыкание и вы рискуете потерять печатную плату при проверке ремонта.Ошибка на стороне подключения провода, который имеет более низкий ток для печатной платы.

Опять же, вот почему так важно знать сопротивление следа и ширину печатной платы. Понимание тока следа печатной платы — следующий шаг в понимании того, как обращаться с неисправной печатной платой.

Ⅵ. Ток трассировки печатной платы

1.Источник питания тока

Печатные платы используют постоянный ток в качестве источника питания. Это означает, что есть только один поток подарка, который проходит через проводку и медь печатной платы, где электроны идут прямо к батарее, которая затем питает любое данное устройство. Он сильно отличается от трассировки печатной платы, которая показывает, как проводка и другие проводники взаимодействуют для обеспечения этого тока.

Токи следа

на печатной плате критически важны для распознавания, так как они так же необходимы при создании печатной платы, как сопротивление следа и ширина следа.Более того, если в какой-либо печатной плате нет тока, нет и питания. След и ширину следа любой печатной платы можно измерить правильно, но если есть только одна ошибка в токе следа печатной платы, устройство работает неправильно и требует серьезного ремонта.

2. Какие токи влечет за собой

При расчетах любых заданных электрических токов используются проводники и изоляторы. В примере с печатными платами в большинстве из них в качестве проводника используется медь, а в качестве изолятора — резина.Отношение между этими двумя параметрами является сбалансированным: если надлежащая изоляция не защищает проводник, будет генерироваться слишком много энергии и может произойти короткое замыкание.

Если изолятор печатной платы слишком велик, произойдет обратное: будет генерироваться недостаточно энергии, что приведет к некачественной производительности любого данного электронного устройства, в котором используется печатная плата.

Электрические заряды и токи на печатной плате обычно измеряются в амперах.В большинстве случаев существует определенный предел мощности, которую может позволить любая печатная плата, прежде чем произойдет короткое замыкание. Это то, что заслуживает пристального внимания.

3. Что нужно знать перед расчетом тока

При расчете заряда или тока необходимо установить соотношение между ампер, вольт (измеренное напряжение) и ом (определенное сопротивление). Эта взаимосвязь изображена в формуле, полученной из закона Ома, который гласит, что энергия равна произведению тока и сопротивления.

Из закона Ома можно создать простую формулу, обратную этому. Разделив напряжение на сопротивление, мы определим, каким должен быть правильный ток печатной платы.

4. Пропускная способность трассировки печатной платы — что вы должны знать

Раньше мы использовали печатные платы для соединения схем малой мощности. И схема высокой мощности была сделана с использованием перемычек точка-точка, чтобы компенсировать потребность в высоком токе.

По мере развития плат слой меди оптимизируется за счет растекания. Он занимает достаточно места и имеет изоляцию с высоким разрешением от шин малой мощности.

4.1 Емкость трассировки печатной платы / Какой ток может выдержать трассировка печатной платы?

Пропускная способность трассировки печатной платы не может превзойти правильную медную проводку. Но это может значительно сократить потребление пространства. Различные аспекты конструкции и свойства материалов определяют ток трассировки печатной платы.

Например, наиболее распространенное использование меди в 1 унцию обеспечивает примерно 500 мОм на квадратный дюйм. Таким образом, вы можете увеличить пропускную способность за счет увеличения воздействия на текущий путь.

Пропускная способность трассировки печатной платы рассчитывается на этапе проектирования печатной платы. И следы выложены соответственно.

Большинство комплектов для проектирования печатных плат имеют встроенный калькулятор ширины дорожки или эквивалентную опцию для определения толщины дорожки в соответствии с текущими потребностями.Толщина меди платы рассчитана.

Однако вам необходимо провести более сложное моделирование, чтобы изучить влияние высокого тока на другие схемы и факторы рассеивания тепла. Потому что, в отличие от более толстого медного провода, небольшой скачок напряжения может привести к плавлению следа, что приведет к полному повреждению платы.

При расчете текущей емкости платы

необходимо также учитывать целостность и потерю мощности. Для прогнозирования максимального предела и максимальной рабочей температуры.

Расчет текущей емкости трассировки печатных плат должен быть оптимизирован, чтобы предотвратить рост стоимости производства печатной платы.

Ⅶ. Зависимость ширины дорожки печатной платы от токов: таблица

Следующая таблица объединит все воедино путем сравнения ширины дорожки печатной платы и тока печатной платы. В этих цифрах есть сходство и есть различия. Знание разницы между шириной дорожки на печатной плате и токами, протекающими внутри печатной платы, значительно облегчит вам задачу, если вы решите отремонтировать и устранить неисправность любой данной печатной платы.

Лучшее, что нужно сделать перед ремонтом печатной платы, — это выяснить ширину дорожки и ток, а затем найти подходящие предохранители, провода и медные пластины, которые все правильно сочетаются.Когда вы точно знаете ширину дорожки и ток печатной платы, действовать проще.

Ⅷ. Вывод:

Печатные платы

являются основой различных электронных компонентов и устройств. При разработке печатной платы следует учитывать несколько факторов. Я надеюсь, что приведенная выше информация о PCB Trace будет вам полезна.

Численный расчет влияния ЭМС на печатные платы Buch

Andere Kunden interessierten sich auch für

Vorbestellen

Erschienen am 08.01.2003

Voraussichtlich lieferbar в 5 Tag (en)

In den Warenkorb

Erschienen am 17.07.2015

Lieferbar

In den Warenkorb

Erschienen am 19.05.2017

Lieferbar

In den Warenkorb

Erschienen am 06.01.2017

Lieferbar

In den Warenkorb

Erschienen мне 29.11.2012

Lieferbar

Vorbestellen

Jetzt vorbestellen

Vorbestellen

Erschienen am 06.07.2005

Voraussichtlich lieferbar в 5 Tag (en)

In den Warenkorb

Erschienen am 12.12.2012

Lieferbar

Vorbestellen

Jetzt vorbestellen

In den Warenkorb

Lieferbar

Vorbestellen

Erschienen am 17.09.1999

Voraussichtlich lieferbar в 5 Tag (en)

In den Warenkorb

Erschienen am 03.07.2008

Lieferbar

pcb: печатная плата — определение

Примеры предложений с «pcb: печатная плата», память переводов

патент-wipoA разъем платы PCB (печатная плата) и соединительная структура платы PCB.Обычное сканирование Обмотки вытравлены по желаемому рисунку на печатной плате .patents-wipoA Многоконфигурационное устройство процессора-памяти для подключения к интерфейсу PCB (печатная плата). плата) и метод их изготовления патенты-wipo Плоский соединительный зажим, печатная плата (печатная плата), включая ее, и метод их изготовления Обычное сканирование PCB Elect Export — европейское подразделение продаж печатных плат (печатных плат).Patents-wipo Элемент (3) адаптирован для присоединения к печатной плате (2) соединительного устройства. patents-wipoМногоконфигурационное интерфейсное устройство для подключения различных типов графических процессоров (графических процессоров) к печатной плате ( Печатная плата). Обычное сканирование Если что-то не так в соединениях печатной платы, стимулятор будет невозможно использовать. WikiMatrix В основном, в случае светодиодных подложек возможны три варианта: PCB (печатная плата) , литье пластмасс под давлением и SCB.Новые 3G-решения предлагают наименьшую в отрасли площадь на печатной плате и занимают меньше места на 40 процентов. WikiMatrix Чтобы помочь читателям создавать избранные проекты, Elektor также предлагает печатные платы (печатные платы) многих из своих разработок, а также комплекты и модули. patents-wipo Способ включения совместимых контактов в датчик давления, который использует печатную плату (PCB) и запрессован в соответствующие контакты. patents-wipo Изобретение относится к: способу изготовления прокладки ( 1) на печатной плате (2) и печатной плате, содержащей прокладку.Патенты-wipo Модуль дисплея включает в себя панель, печатную плату (PCB), гибкую печатную плату (FPCB) и опорный элемент. patents-wipo Блок задней подсветки включает в себя световодную пластину, множество излучающих свет бокового типа устройств, печатной платы (печатной платы) и отражающей пластины. Common crawlBartels AutoEngineer (BAE) — это полностью интегрированная программная система EDA с мощными программными модулями CAE / CAD / CAM для проектирования схем, разводки печатных плат и IC / Дизайн ASIC.Патенты-wipo Разъем обеспечивает изоляцию от тепловых и электрических помех для сенсорной микросхемы от связанных цепей датчиков, которые установлены на общей подложке, такой как печатная плата (печатная плата) .patents-wipo Таким образом, она может использоваться как оптическая пленка замедляющая пленка, защитная пленка для поляризатора, POF (пластиковое оптическое волокно), PCB (печатная плата) или изоляторы электронных устройств. патенты-wipo Устройство для регулировки ширины бокового конвейера (10) используется для регулировки расстояния между обоими рельсами (11a, 11b) бокового конвейера в соответствии с шириной печатных плат.Patents-wipoПредоставляется многослойная печатная плата (PCB), которая включает в себя множество отдельных печатных плат. patents-wipo Крепежное устройство усилителя мощности используется для фиксации усилителя мощности (40) на PCB (печатной плате) (50), и содержит U-образный срез (30), который изготовлен из электрически и теплопроводящего материала. Patents-wipo Раскрыт метод проверки полупроводникового устройства, который повышает точность проверки внешних дефектов, позволяющую определить, есть ли шарики или печатные платы (печатные платы) полупроводникового прибора имеют внешние дефекты.