Základné pravidlá návrhu topológie dosiek plošných spojov.
Tento modul uvádza základné požiadavky a doporučenia pre návrh dosiek plošných spojov
určených hlavne pre aplikáciu technológie povrchovej montáže (SMT). Dosky plošných
spojov (DPS) musia byť navrhovane tak, aby spĺňali požiadavky vyplývajúce z celého
komplexu použitých technologických operácií (osadzovanie, spájkovanie, kontrola atď.).
Návrh dosiek plošných spojov sa riadi tromi základnými doporučeniami:
1. Doporučenia vyplývajúce zo spôsobu spájkovania súčiastok.
2. Technologické možnosti výroby dosky plošných spojov.
3. Elektrická funkčnosť a testovanie osadených dosiek plošných spojov.
1. Doporučenia vyplývajúce zo spôsobu spájkovania súčiastok.
Už v štádiu návrhu dosky plošných spojov je potrebné určiť spôsob spájkovania (cínovou
vlnou alebo pretavením cínovej pasty), stranu a smer spájkovania cínovou vlnou.
V elektrotechnickej praxi sa používajú nasledujúce typy súčiastok a spôsoby ich spájkovania:
•
Vývodové (Through Hole - TH) – axiálne alebo radiálne, ktoré sa spájkujú
cínovou vlnou.
•
Vývodové súčiastky pre technológiu povrchovej montáže (SMD) – môžu sa
spájkovať pomocou cínovej vlny alebo pretavením cínovej pasty (v reflow peci).
•
Bezvývodové SMD – spájkované pretavením.
Z uvedených typov súčiastok a druhov spájkovaní vyplývajú tieto najčastejšie používané
možnosti osadzovania a spájkovania súčiastok.
1.1 Osadzovanie súčiastok na jednej strane DPS (Obr. 1):
A. Použité sú len vývodové - radiálne alebo axiálne súčiastky, ktoré sa spájkujú
cínovou vlnou.
1
B. Použité sú len SMD súčiastky, ktoré sa osadzujú do cínovej pasty s následným
pretavením cínovej pasty.
C. Kombinácia prvých dvoch možností. Ako prvé sa osadzujú SMD súčiastky do
cínovej pasty, pasta sa následne pretaví. V druhom kroku sa osadia vývodové
súčiastky a spájkujú sa cínovou vlnou.
Obr. 1 Možnosti osadzovania súčiastok na jednej strane DPS
1.2 Osadzovanie súčiastok na oboch stranách DPS (Obr. 2):
D.
Použitie súčiastok pre povrchovú montáž, pričom súčiastky sa osadzujú do
cínovej pasty a na jednej strane sa súčiastky osadia do lepidla, ktoré zabraňuje
odpadnutiu súčiastok pri pretavovaní.
E.
Použitie TH radiálnych alebo axiálnych vývodových súčiastok na vrchnej strane
DPS. Na spodnej strane sa osadia SMD komponenty do lepidla. Spájkovanie sa
realizuje cínovou vlnou.
F.
Použitie TH radiálnych alebo axiálnych vývodových súčiastok na vrchnej strane
DPS. Súčiastky pre povrchovú montáž sú použité na vrchnej aj spodnej strane
DPS. Najprv sa osadia SMD súčiastky na vrchnej strane do cínovej pasty.
Cínová pasta sa pretaví v reflow peci. Potom sa osadia SMT súčiastky na
2
spodnej strane do lepidla a na vrchnej strane sa osadia vývodové súčiastky. Tieto
sa potom pretavia v cínovej vlne.
Obr. 2 Možnosti osadzovania súčiastok na oboch stranách DPS
Doporučenia vyplývajúce zo spájkovania cínovou vlnou.
Na stranu DPS, ktorá sa bude spájkovať cínovou vlnou, by sa mali umiestňovať len SMD
súčiastky ktoré výrobca doporučuje spájkovať cínovou vlnou a vyhovujú podmienke teplotnej
odolnosti minimálne 260°C po dobu 10sekúnd. Sú napríklad tieto súčiastky:
o Rezistory keramické, MELF, MINIMELF,
o Kondenzátory monolitické,
o Prvky v puzdrach SOT, SOD, SOP s minimálnou roztečou vývodou 0,65mm,
3
o Premenné rezistory a kondenzátory, pokiaľ sú uoravené tak, aby pri spájkovní
nevnikla spájka do ich dutín.
Vzhľadom k smeru spájkovania cínovej vlny je potrebné brať do úvahy medzery medzi
jednotlivými súčiastkami SMD, ich orientáciu voči cínovej vlne ako výšku jednotlivých SMD
komponentov.
Súčiastky by mali byť natočené tak, aby vývody zvierali s vlnou pravý uhol, aby došlo
k dokonalému obmývaniu vývodov roztavenou spájkou. Túto požiadavku je možné splniť ak
používame súčiastky s vývodmi na dvoch protiľahlých stranách puzdra (SO, SOP, TSSOP...).
Spôsob orientácie SMD komponentov je znázornený na Obrázku 3.
Obr. 3 Doporučenia pre SMD súčiastky pri spájkovaní vlnou.
Pre spájkovanie vlnou je potrebné upraviť spájkovacie plôšky vývodov súčiastok s väčším
presahom. Pokiaľ sú plôšky veľmi krátke, nemusí vplyvom tieňového efektu dôjsť k zaliatiu
plôšky spájkou. Princíp je zobrazený na Obrázku 4.
4
Obr. 4 Doporučenia pre SMD súčiastky pri spájkovaní vlnou.
Medzery medzi vysokými súčiastkami (s výškou väčšou ako 3mm) musia byť také aby sa
eliminoval problém tieňového efektu, ktorý sa môže prejaviť až do vzdialenosti 2,5 násobku
výšky súčiastky (v smere spájkovania cínovou vlnou). Z tohto dôvodu je potrebné u týchto
súčiastok úmerne zväčšiť minimálne odstupy od týchto súčiastok.
Experimentálne bolo zistené, že skraty ktoré vznikajú pri spájkovaní integrovaných obvodov,
sa najviac objavujú na poslednom páre vývodov, ktoré ako posledné opúšťajú cínovú vlnu. Za
posledné spájkovacie plôšky je vhodné umiestniť tzv. záchytné plôšky (robber pads), ktoré
zabezpečia odber prebytočného cínu z posledne spájkovaných vývodov. Doporučenie je
zobrazené na Obrázku 5.
Obr. 5 Spôsob eliminovania skratov pri cínovaní vlnou.
Vznik skratov na posledných vývodoch je potrebné riešiť aj pre súčiastky s vývodmi na
všetkých stranách puzdra (QFP, PQFP, SQFP ...). Tieto je vhodné natočiť tak, aby puzdro
5
súčiastky zvieralo s cínovou vlnou 45° uhol. Taktiež je potrebné doplniť záchytné plôšky na
odber prebytočného cínu. Toto doporučenie je zobrazené na Obrázku 6.
Obr. 6 Natočenie puzdra QFP spájkované cínovou vlnou.
Doporučenia vyplývajúce zo spájkovania pretavením.
Ak používame na spájkovanie vývodov súčiastok metódu pretavenia cínovej pasty, vyhneme
sa problémom s natočením súčiastok. Tento spôsob spájkovania zväčšuje aj integráciu SMD
súčiastok na DPS. Nie je potrebné zohľadňovať výškové pomery jednotlivých SMD súčiastok
(tantalové kondenzátor, výkonové MELF odpory, výkonové tranzistor) a taktiež tento spôsob
je ako jediný vhodný pri spájkovaní SMD výkonových súčiastok s chladiacou plochou na
spodnej strane puzdra súčiastky. Ale aj pre tento spôsob spájkovania existujú určité
doporučenia.
6
Obr. 7 Počiatočné fázy tombstoningu
Nerovnováha spôsobená teplotnými rozdielmi.
Spájkovacie plôšky SMD súčiastok môžu byť menšie ako pri spájkovaní vlnou, ale musia
zasahovať pod celý priestor vývodu súčiastky. Pri nedodržaní rozmeru plôšky môže dôjsť
k efektu tzv. Tombstoning (Obrazok 7), to znamená, že vplyvom nerovnováhy síl sa súčiastka
zdvihne (hlavne u dvojvývodových súčiastok – odporov, kondenzátorov, diód..). Doporučenia
pre návrh spájkovacích plošiek (puzdier) pre SMD súčiastky spájkovateľné pretavením
cínovej pasty sú zhrnuté v prílohe 1.
Spájkovanie pretavením cínovej pasty sa najčastejšie používa len na jednej strane DPS, ale je
možné aj obojstranné spájkovanie SMD súčiastok pretavením. SMD súčiastky na spodnej
strane sa musia zaistiť lepidlom (Obr. č. 8), ktoré zabráni odpadnutiu súčiastky pri pretavení
cínovej pasty. V tomto prípade musí návrhu DPS obsahovať aj informáciu pre nanášanie
lepidla.
Obr. 8 Osadzovanie SMD súčiastok do lepidla.
7
2. Technologické možnosti výroby dosky plošných spojov.
Doska plošných spojov musí byť navrhnutá tak, aby ju bolo možné vyrobiť. To znamená, aby
návrh DPS vyhovoval technologickým možnostiam výrobcov dosiek plošných spojov. Pred
návrhom DPS sa musí špecifikovať počet vodivých vrstiev plošného spoja, ktorý závisí od
hustoty vodivých prepojení elektrických súčiastok a veľkosti DPS. Návrh topológie DPS
(vodivých obrazcov pre jednotlivé vrstvy) musí zohľadňovať obmedzenia „tried presnosti“
(TP) výrobcov dosiek plošných spojov, ktoré odzrkadľujú technologické možnosti výroby
DPS.
Jedným z určujúcich parametrov pre návrh dosky plošného spoja je rozteč vývodov
elektronických súčiastok. S nástupom integrovaných obvodov sa začali používať puzdra
s označením DIL (dual in line), resp DIP (dual in package), ktoré majú rozteč vývodov
100mil (2,54mm). Voľba rastra (kroku) návrhu DPS vychádzala z predpokladu, aby medzi
dvoma vývodmi puzdra DIL bolo možné umiestniť jeden vodivý prepoj (Obr. 9). Raster
návrhu DPS s použitím puzdier typu DIL sa preto volí 50mil. S nástupom technológie
povrchovej montáže a vývojom puzdier s menšou roztečou vývodov je potrebné raster návrhu
DPS zmenšovať.
Obr. 9 Definovanie základných parametrov návrhu DPS
8
Triedy presnosti môžeme charakterizovať týmito parametrami (Obr. 9):
-
minimálnou šírkou vodivých prepojení - W,
-
minimálnou šírkou izolačnej medzery medzi vodivými prepojeniami - I,
-
minimálnym priemerom vŕtanej diery - D.
V tabuľke Tab. 1. sú uvedené minimálne hodnoty parametrov zobrazených na Obrázku 7 pre
triedy presnosti TP4, TP5 a TP6. Všetky údaje sú v jednotkách [mil] (1mil = 0,001inch =
0,0254mm). Hodnoty v tabuľke sú získané zhrnutím podkladov od rôznych výrobcov DPS.
Pred začatím návrhu topológie DPS je vhodné obrátiť sa na konkrétneho výrobcu DPS
a vyžiadať si aktuálne parametre tried presnosti.
Tab. 1
Objekt návrhu DPS
TP 4
TP 5
TP 6
Šírka vodivého spoja
W[mil]
12
8
6
Veľkosť izolačnej medzery
I [mil]
12
8
6
Priemer prekovenej diery
D [mil]
20
16
12
Priemer spájkovacej plôšky
P[mil]
D + 24
D + 20
D + 16
Priemer nespájkovateľnej masky
M [mil]
P+8
P+6
P+4
Raster (krok)
G[mil]
50/50
20/25
10/10
TH/SMT
Poznámka: parameter D - priemer prekovenej diery označuje konečnú veľkosť. Výrobca DPS
spravidla vŕta tieto otvory pri výrobe viacvrstvových DPS s nástrojom o 4mil (0,1mm)
väčším, ako je požadovaná veľkosť diery, pričom konečný priemer sa dosiahne v procese
galvanického prekovenia otvorov. Pri návrhu viacvrstvových dosiek plošných spojov (počet
vrstiev 4 a viac) je potrebné naviac zadefinovať izolačné medzery a priemery kontaktných
plošiek vo vnútorných vrstvách. V závislosti na presnosti laminovania jednotlivých vrstiev
9
a presnosti vŕtania, výrobca požaduje zväčšenie týchto parametrov oproti štandardným
hodnotám o 4mil až 8mil.
Obr. 10 Definovanie veľkosti spájkovacích plošiek
Veľkosť spájkovacej plôšky sa doporučuje voliť podľa Obrázku 10, aby sa zabezpečilo
spoľahlivé spájkovanie vývodu súčiastky a medenej plôšky. V návrhu DPS by sa mali
používať doporučené rozmery spájkovacej plôšky, aby nedochádzalo k mechanickému
uvoľneniu medenej plôšky od nosného materiálu DPS napríklad pri otrasoch a vybráciach.
Na Obrázku 11 sú znázornené možnosti umiestnenia vodivých spojov pre jednotlivé triedy
presnosti a pre vývodové TH súčiastky a SMD súčiastky.
10
Obr. 11 Ukážka vedenia vodivých spojov v rôznych triedach presnosti
Na Obrázku 12 je znázornené doporučené umiestnenie prekovených otvorov a pripájanie
spájkovacích plošiek vývodov súčiastok k vodivým cestám.
Obr. 12 Doporučené používanie prekovených otvorov.
Ak sa v návrhu DPS budú používať SMD súčiastky v puzdre BGA (Ball Grid Array), musí sa
návrh DPS prispôsobiť hlavne doporučeniam pre tento typ puzdra. Vo väčšine prípadov sa
bude musieť použiť trieda presnosti TP6 a podstatná zmena v návrhu DPS je prechod od
11
dvojstrannej DPS k viacvrstvovej DPS. Počet vrstiev je závislý od počtu vývodov BGA
puzdra a ich usporiadaniu. Vo väčšine prípadov nám postačí štvor- resp. šesť-vrstvová DPS.
Puzdro PBGA sa stalo v odvetví najpopulárnejším variantom v oblasti vývodových zariadení
integrovaných obvodov. Jeho výhod v porovnaní s ostatnými viac vývodovými puzdrami
(viac ako 280 vývodov) je nespočetné množstvo. Tým, že sa žiaden vývod nemusí ohýbať
PBGA významným spôsobom znížila koplanárne problémy a minimalizovala problém
s prispôsobovaním. Počas spätného toku sa zváracie guľôčky samo centrujú (až do 50%
podložky)a tak významne znižujú problém rozmiestňovania počas povrchovej montáže. Za
normálnych okolností, vďaka väčším rozstupom guľôčok (najčastejšie 1.27 mm) v BGA
puzdre v porovnaní s puzdrami typu QFP alebo PQFP, môžu byť výsledky súboru ako celku
lepšie. Z hľadiska výkonu, tepelné a elektrické charakteristiky môžu byť lepšie ako v prípade
tradičných puzdier QFP alebo PQFP. PBGA disponuje zlepšeným časom cyklu návrh-výroba
a môže byť použitá vo viacčipových puzdrách (FCP) a moduloch (MCM). Puzdrá BGA sú
k dispozícii vo viacerých variantoch od plastových BGA (označovaných PBGA) cez flexi
BGA
(označované
TBGA),
BGA
s teplovzdorným
kovovým
krytom
(HLPBGA)
a teplovzdorné BGA (H-PBGA).
Puzdrovanie BGA sa môže použiť pri vysokovýkonných aplikáciách s vysokými teplotnými
a elektrickými nárokmi. Tieto puzdrá dokážu obsiahnuť integrované obvody na menšom
pôdoryse, znižujú rozstupy použitím systému spajkovaných guľôčkových prepojení. Toto
umožňuje dosiahnuť vyššiu hustotu I/O spojení ako v prípade tradičných QFP alebo PGA.
Výsledkom je teda podstatne menšia finálna veľkosť. Vo všeobecnosti tieto puzdrá vykazujú
kratšie dĺžky elektrických ciest čo v konečnom dôsledku znižuje indukčnosť. Mechanické
problémy ako krehké vývody sa v tomto prípade neobjavujú. Väčšie rozstupy medzi
spajkovacími plôškami poskytujú náležitú toleranciu pre spoľahlivejšiu povrchovú montáž.
Prostredníctvom substrátu je možné zvládnuť istú tepelnú stratu. Všetky tieto vlastnosti robia
toto puzdro vhodným na použitie v širokej škále zariadení: microprocesori/mikroradiče. ASIC
pamäte, zostavy PC čipov, a iné. Tenký profil a malý pôdorys robia z puzdra BGA vhodný
nástroj predovšetkým v prípadoch keď priestor na doske zohráva dôležitú rolu. Malé puzdra
BGA sa svojou veľkosťou približujú k veľkosti čipových setov používaných v priestorovo
obmedzených aplikáciách.
12
Väčšina BGA puzdier využíva podložky definované spajkovacou maskou na puzdrovej strane
spajkovacej guľôčky. Veľkosť podložky PCB je zvyčajne približná alebo sa zhoduje
s veľkosťou puzdrovej podložky. To umožňuje vyrovnávať tlak počas tepelných cyklov, ktoré
pomáhajú predlžovať únavovú životnosť.
Podložka definovaná nespajkovou
Podložka definovaná spajkovou
maskou
maskou
Obr. 13 Dva druhy podložiek v BGA puzdrách
Podložka definovaná nespajkovou maskou (kovovou alebo medenou)
Podložka definovaná nespajkovou maskou (niekedy označovaná ako kovová alebo medená)
zobrazená na obrázku 13 má otvor v spajkovacej maske väčší ako medená plocha. Jej veľkosť
je kontrolovaná kvalitou leptania medi. Tento spôsob sa vo všeobecnosti považuje za menej
presný ako fotokontrola spajkovacej masky. Veľkosti podložiek definovaných nespajkovou
maskou sa rôznia viac ako je tomu v prípade podložiek definovaných spajkovacou maskou.
Avšak keďže medené okraje sa pod spajkovacou maskou nepotrebujú zväčšiť, môže byť
podložka väčšia alebo môže poskytnúť viac priestoru medzi podložkami. Zápis vzorov je
rovnako presný ako v prípade medenej umeleckej práce, ktorá je vo všeobecnosti presnejšia
ako tvar spajkovacej masky. Záznam na medených rámových značkách definuje presnú
13
pozíciu miesta. V prípade použitia podložiek SMD môže nesprávny výber spajkovacej masky
posunúť pozíciu celého miesta vzhľadom na viditeľné rámové značky.
Podložka definovaná spajkovacou maskou
V prípade podložky definovanej spajkovacou maskou (viď obr.13), meď pre oblasť podložky
je menšia ako požadovaná pristávacia veľkosť. Otvor v spajkovacej maske je menší ako
v medenej oblasti a tým vytvára montážnu podložku. K niekoľkým bodom, ktoré je potrebné
zvážiť patria:
•
Existuje výhoda v tom, že presah spajkovacej masky ponad meď zlepšuje
prilínavosť medi k laminátovému povrchu. V prípade, že sa používa živica, kde je
adhézia nízka, je toto veľmi dôležitý predpoklad.
•
Jednou z nevýhod podložky definovanej spajkovacou maskou je, že únavová
životnosť bola počas testovania dlhodobej spoľahlivosti nižšia ako v prípade
podložiek definovaných nespajkovacou maskou. Vďaka tomu bol uhol spajkovacej
masky zmenšovaný na ďalších nových puzdrových návrhoch tak, aby sa zabránilo
narazeniu masky na spajkovaciu guľôčku.
Nasledujúce state sa venujú rozvrhnutiu puzdra BGA a obsahujú usmernenia pre veľkosť
a smerovanie podložky. Je dôležité, aby sa v požadovanom okolí puzdra BGA zachoval
prázdny priestor pre uľahčenie prípadných opráv.
Smerovanie a veľkosť podložky
Mnohé puzdrá BGA obvodového typu zvyčajne obsahujú štyri alebo päť radov spajkovacích
guľôčok. Tým je možné smerovať jednu alebo dve stopy medzi podložky a tak riadiť signály
vo štvorvrstvovej doske.
•
V prípade smerovania jednej stopy medzi podložky, výrobcovia uprednostňovali
šírku pásu a technológia tvorby medzier sa stala limitujúcim faktorom.
•
Ak sa medzi podložkami smerujú dve stopy, pre podložku o veľkosti 24 mil sa
vyžadujú 5 mil stopy a 5 mil medzery. V prípade podložky o veľkosti 20 mil sa
14
môžu použiť 6mil stopy a medzery. Ktorákoľvek z uvedených možností je prípustná
a konečné rozhodnutie teda závisí od preferencií výrobcu vo vzťahu k dĺžke stopy
a technológie tvorby medzier.
•
Ak sa vyžadujú stopy s väčšou dĺžkou, jednou z možností je smerovať 5/5 alebo 6/6
(mil medzera /mil stopa) v rámci BGA podložiek a následne po vyčistený BGA
súčiastky, napojiť na stopu s vyššou dĺžkou.
Pri použití smerovacej schémy zobrazenej na obrázku 14 sa prvé dva rady guľôčok smerujú
na vrchnú signálnu vrstvu a vnútorné dva rady na spodnú stranu substrátu puzdra. V tomto
prípade sa medzi BGA podložkami vyžadujú premostenia.
Obr. 14 Prvé dva rady (R1, R2) sú smerované na stranu súčiastky, zatiaľ čo vnútorné dva rady
(R3, R4)sú smerované na spajkovaciu stranu dosky. Tento príklad ukazuje stopy o šírke 6 mil.
Ak sa použije smerovacia schéma zobrazená na obrázku 15, prvé tri guľôčkové rady sa
smerujú na hornú signálnu vrstvu a vnútorný rad sa smeruje na spodnú stranu dosky. V tomto
prípade nie je potrebné využiť premostenie medzi plôškami BGA.
15
Obr. 15 Prvé tri rady (R1, R2, R3) sú smerované na stranu súčiastky, zatiaľ čo vnútorná rada
(R4) je smerovaná na stranu spajkovaciu stranu dosky. Tento príklad ukazuje stopy o šírke 5
mil.
Na Obrázku 16 je znázornené riešenie prepojenia šesť radového BGA puzdra realizované na
štvorvrstvovej DPS. Signálové vodiče z R6 sú vedené vo vnútornej vrstve DPS.
16
Obr. 16 prvé tri rady sú smerované (R1, R2, R3) na stranu súčiastky, zatiaľ čo vnútorné dve rady
(R4, R5) sa smerujú na spajkovaciu stranu dosky a posledný rad (R6) je smerovaný na vnútornú
vrstvu. Tento príklad ukazuje stopy o šírke 5 mil.
Všetky premostenia umiestnené medzi guľôčkovými podložkami BGA sa musia pokryť
spajkovacou maskou. Odporúča sa, aby boli pokryté aspoň premostenia na hornej strane.
Spodná strana sa môže zakryť tiež. Obr. 17 ukazuje spojenie medzi guľôčkovou plochou
BGA a premostením. Tomuto prepojeniu sa zvykne hovoriť „dogbone footprint“.
Obr. 17 Spojenie medzi BGA podložkou a premostením.
17
3. Elektrická funkčnosť a možnosť testovania osadenej DPS
Ďalším z určujúcich parametrov, ktorý ovplyvňuje návrh DPS je prúdová zaťažiteľnosť a
napäťové zaťaženie vodičov plošného spoja, na základe ktorých je potrebné správne
dimenzovať šírku vodivého spoja a šírku izolačnej medzery medzi vodivými spojmi.
Prúdová zaťažiteľnosť vodičov DPS je pomerne veľká v porovnaní s drôtovými vodičmi,
pretože plošný vodič disponuje oveľa väčšou ochladzovacou plochou ako vodič drôtový.
Medený drôt s priemerom 0,07mm2 sa pretaví pri prúde 15A, pričom medená fólia plošného
spoja sa pretaví pri prúde 60A. Táto hodnota odpovedá prúdovej hustote 850A/mm2. Avšak
trvalá prevádzková zaťažiteľnosť je menšia približne 100A/mm2. Maximálna prevádzková
teplota DPS je závislá od takzvaného bodu mäknutia základného materiálu a pre najčastejšie
používaný materiál FR4 má hodnotu 125°C. Z tohto dôvodu je potrebné dimenzovať šírku
vodičov tak, aby nedochádzalo k prehrievanie základného nosného materiálu.
Veľkosť prípustného napätia medzi vodivými spojmi na DPS (vodivými plochami) závisí od
mnohých faktorov. Sú to napríklad: veľkosť izolačnej medzery, typ použitého základného
materiálu DPS, použitie nespájkovateľnej masky a v neposlednom rade prevádzkové
a predpísané bezpečnostné požiadavky pre používanie DPS. Nespájkovateľná maska
napomáha zachovaniu základných vlastností DPS, ak je doska vystavená pôsobeniu
nepriaznivých vplyvov, ako sú napr. prach a vlhkosť.
Rozlišujeme prierazné napätie
a maximálne prevádzkové napätie. Veľkosti týchto napätí a spôsoby ich skúšania sú
predmetom noriem. Niektoré hodnoty napätí podľa IEC512-2 sú uvedené v nasledujúcej
tabuľke.
Izolačná medzera Prierazné napätie
Prevádzkové napätie
0,5mm
850V
380V
0,3mm
650V
300V
0,2mm
520V
240V
0,1mm
380V
170V
18
Na základe znalosti funkcie elektronického obvodu, pre ktorý sa navrhuje plošný spoj, musí
byť zvolené správne rozmiestnenie súčiastok na DPS. Návrh topológie DPS musí riešiť aj
otázku presluchov medzi spojmi, impedančného prispôsobenia, vhodné zemnenie, odvod
tepla a problematiku elektromagnickej kompatibility.
Z hľadiska elektrického testovania osadenej DPS je potrebné v návrhu topológie vodivých
obrazcov doplniť testovacie plôšky (body), ku ktorým sa môžu mechanicky pripojiť
testovacie ihly (Obr. 18). Je treba dodržať vhodnú vzdialenosť od obrysu súčiastok s ohľadom
na priemer použitých testovacích ihiel. Testovacie body je doporučené umiestňovať v rastri
50mil alebo 100mil. Je možné umiestniť testovací bod aj mimo rastra, treba ale dodržať
minimálnu vzdialenosť medzi dvoma stredmi testovacích bodov, ktorá je daná priemerom
testovacích ihiel.
Obr. 18 Možnosti umiestnenia testovacích bodov.
Rozmiestnenie súčiastok na DPS by malo vyhovovať potrebám aj vizuálnej kontroly. Za
týmto účelom je potrebné zachovávať minimálne vzdialenosti medzi súčiastkami.
Doporučené minimálne vzdialenosti umiestňovania súčiastok na DPS je potrebné dodržiavať
aj z hľadiska osadzovania pomocou osadzovacích automatov (minimálna vzdialenosť od
okraja dosky, ktorý slúži na uchytenie dosky do automatu) resp. ručného osadzovania
(veľkosť pinzety, ktorá môže spôsobiť odsunutie súčiastky na vedľajšej pozícii). Doporučené
vzdialenosti sú zrejmé z Obrázku 19.
19
Obr. 19 Doporučené vzdialenosti umiestňovania súčiastok na DPS.
20
This Module is part of:
Funded by:
21
Download

1 Základné pravidlá návrhu topológie dosiek plošných spojov