2015-01-30
1945
ПП появились на западе в начале 50 ых годов, у нас – в середине шестидесятых.
ПП – это элемент конструкции, состоящий из диэлектрического основания с нанесенными на ее поверхность плоскими проводниками, в виде участков металлизированного покрытия обеспечивающих соединение электрической цепи.
ПП с размещенными на ней навесными элементами называется печатным узлом.
Основанием ПП может являться диэлектрик – стеклотекстолит, гетинакс, керамика или металлический лист, покрытый диэлектриком. При конструировании ПП необходимо использовать четыре критерии:
- габаритный (а);
- плотность рисунка и толщина проводящего слоя (б);
- число слоев (в);
- материал основания (г).
а) Основные размеры а, b ПП общего назначения выбирают по ГОСТ 10317-92. Платы печатные. Основные размеры.
Причем до 100 мм можно принимать кратные 2,5. До 350 мм – кратные 5, а свыше 350 мм – кратные 10. Наибольший размер не должен превышать 470 мм в любом направлении, а отношение сторон – не более 1:4. Предпочтительным является размер 170×27 мм (170 мм со стороны разъема).
|
|
|
б) В соответствии с ГОСТ 23751-86 для ОПП, ДПП, МПП, ГПП установлено пять классов точности рисунка:
| Класс | |||||
| номинальная ширина проводника b мм | 0,75 | 0,45 | 0,25 | 0,15 | 0,1 |
| расстояние между проводниками δ мм | 0,75 | 0,45 | 0,25 | 0,15 | 0,1 |
Разрешающая способность рисунка – это число полос (линий) равной ширины, которое указывается на 1 мм. В рисунке ПП за линию принимается проводник.
в) По числу слоев различают односторонние ПП (ОПП) – 1, двухсторонние ПП (ДПП) – 2 и многосторонние ПП (МПП) – 3.
1 – печатный проводник;
2 – диэлектрическое основание;
3 – монтажное отверстие;
4 – металлизированное отверстие.
МПП применяются, если в качестве навесных компонентов используются интегральные схемы с большим числом выводов и малым шагом (1,25 мм). В этом случае для прокладки большого числа проводников и применяют МПП. Необходимо отметить, что себестоимость МПП значительно выше ОПП.
г) Материал основания и его толщина оказывают влияние на следующие свойства ПП:
- жесткость;
- собственная емкость;
- теплопроводность.
1. Для оснований из диэлектрического материала – стеклотекстолита, гетинакса – приняты следующие толщины основания ПП: (0,1 – 0,2 – 0,4 – гибкие основания) – (0,8 – 1,0 – 1,5 – 2,0 – 3,0 – жесткие основания).
Пример маркировки: СФ - 1(2) - 35(5) – стеклотекстолит фольгированный, одно или двух стороннее фольгирование 35 мкм или 50 мкм толщина слоя меди.
2. ПП на основе полиамидной пленки. Полиамид – термостойкое высокомолекулярное соединение (t = -200 … +400ºC) марки ПИ-40, ПМ. Токопроводящий проводник на пленку наносят методом металлизации. Рисунок проводников получают аддитивным методом.
|
|
|
3. керамические основания – используют в основном для многослойных ПП (классическая технология – термовакуумное осаждение проводников, диэлектрика и резистивного слоя – это трехслойные ПП). Материал подложек – ситал СТ50-1 основной размер 48×60 мм и кратные ему; боросиликатные стекла С48-3: для плат высокой мощности – керамика «поликор» - 96% окись Al, сапфир.
4. платы на металлическом основании. Применяют медь, алюминий, сталь толщиной 0,5 мм с покрытием из полиамидной пленки δ = 0,15 мм. Применяют в тех случаях, когда требуется, хороший теплоотвод.
Металлическое основание ПП в четыре раза снижает перегрев и допускает 5 ÷ 10 кратное превышение плотности тока по сравнению со стеклотекстолитовым основанием.
Для плат СВЧ устройств материалом диэлектрического основания служит фторопласт.
Расчет элементов ПП
Основные элементы ПП – это проводники, контактные площадки, монтажные и переходные отверстия. Как отмечали размеры проводников, и расстояние между ними определяют класс точности ПП (установлено пять классов точности).
Диаметры монтажных отверстий выбирают из ряда: 0,7 – 0,9 – 1,1 – 1,3 – 1,5 мм; диаметры переходных отверстий: 0,7 – 0,9 – 1,1 мм.
Площадь ПП определяется суммарной установочной площадью ЭРЭ. Это 
умножается на коэффициент К = 1,5 … 3. Затем к этой площади добавляют площади вспомогательных зон. Размеры этой площади (так называемой краевой) зависит от типа соединителя, формы выводов элементов и направляющих, наличием контрольных гнезд и их количества
Далее округляется в большую сторону до значения размера ПП по ГОСТ. Максимальные габариты связаны с обеспечением жесткости конструкции.
Электрические характеристики ПП
Электрические параметры ПП зависит от целого ряда факторов. Параметры печатных проводников не оказывают существенного влияния на работу схемы. С увеличением быстродействия схемы все больше значение приобретают вопросы высокочастотной связи между элементами ПП.
В первом случае учитывают при расчетах параметры проводников, такие как сопротивление, емкость, индуктивность, а в другое (при увеличении быстродействия) – взаимоиндукцию и паразитную емкость.
Расчет ПП по постоянному току
Режим постоянного тока в печатном проводнике характеризуется сопротивлением проводника
S – поперечное сечение проводника
l – длина, м
- удельное электрическое сопротивление проводника Ом∙мм2/м. Оно зависит от способа изготовления и колеблется от 0,0175 до 0,05 Ом∙мм2/м.
Требуемая площадь поперечного сечения проводника:
I – ток, А
l – длина проводника, м
Un – допустимое падение напряжения (обычно не выше уровня статической помехоустойчивости интегральных микросхем ≈ 0,4 ÷ 0,5 В).
Допустимое рабочее напряжение между расположенными рядом печатными проводниками зависит от зазора между ними. Эта зависимость для стеклотекстолита выглядит следующим образом:
