Размер печатной платы — это компромисс между техническими требованиями схемы, условиями производства и стоимостью. Ниже перечислены ключевые аспекты, которые помогут вам сориентироваться в данном вопросе.
От чего зависит размер печатной платы?
Итоговые габариты определяются ещё на этапе проектирования и зависят от нескольких факторов:
- Компонентная база.
Крупные разъемы, трансформаторы или микросхемы в больших корпусах (DIP) задают минимальную площадь. Использование миниатюрных компонентов (типоразмеры 0201, 01005) позволяет сделать печатную плату компактнее.
- Схемотехника и количество связей.
Сложные схемы с большим числом соединений требуют больше места для трасс. Часто проблему решают увеличением количества слоёв, что позволяет развести трассы компактнее, но удорожает печатную плату.
- Теплоотвод.
Мощные компоненты (усилители, процессоры) выделяют тепло, для отвода которого нужна свободная площадь вокруг них или массивные медные полигоны.
- Конструктив корпуса.
Главный ограничитель — это физическое пространство внутри устройства. Размер печатной платы должен точно соответствовать посадочным местам под винты и разъемы на корпусе.
Как правильно задать размер?
Процесс обычно выглядит так: сначала размещаются все ключевые компоненты (микросхемы, разъемы), а затем по их границам рисуется контур печатной платы, с добавлением технологических отступов.
Важные нюансы:
- Стандартные размеры.
Если нет жестких требований к корпусу, лучше опираться на стандартные размеры (например, евроформаты 160 x 100 мм или печатные платы для компьютеров) - это может быть дешевле.
- Технологические отступы.
Край печатной платы должен быть на расстоянии не менее 0,5-1 мм от проводников и компонентов (для фрезеровки).
- Соотношение сторон.
Хотя сейчас это не строгое правило, желательно избегать слишком длинных и узких печатных плат (рекомендуемое соотношение — не более 3:1), так как их сложнее изготавливать и транспортировать.
Сложности при производстве в зависимости от размера и толщины
Чем больше печатная плата или меньше её толщина, тем сложнее ее качественно изготовить.
Зависимость стоимости от размера
Существует прямая зависимость: чем больше площадь, тем выше цена. Стоимость сырья (стеклотекстолита и меди) — это основа цены.
Однако есть нюанс: стоимость за квадратный сантиметр не линейна.
- Для небольших печатных плат: основная часть цены — это технологическая оснастка (запуск производства, настройка станков). Поэтому две маленькие печатные платы по 5 см² могут стоить больше, чем одна большая на 10 см².
- Для крупных печатных плат: основная часть цены — материалы. Цена растет пропорционально площади. Также крупные печатные платы могут не поместиться в стандартные заготовки производителя, что вызовет удорожание.
Как уменьшить стоимость печатной платы?
Вот несколько практических советов, как сэкономить без потери качества:
- Уменьшайте площадь. Пересмотреть компоновку - возможно, можно «поджать» компоненты ближе друг к другу.
- Используйте стандартную толщину. Самая ходовая и дешевая толщина — 1,5 мм. Заказ печатной плат толщиной 1,0 мм или 2,0 мм может стоить дороже.
- Выбирайте прямоугольную форму. Печатные платы сложной формы с вырезами и скосами увеличивают время фрезеровки и количество отходов материала.
- Упрощайте требования. Если не нужна «идеальная» паяльная маска или высокоточная маркировка шелкографией, укажите это в заказе — можно сэкономить на классе точности.
Существуют ли стандарты на размеры?
Существуют, но их строгость зависит от области применения:
- ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» - исторический стандарт, предписывающий привязку к сетке 2,5 мм и соотношение сторон 3:1. Хотя формально он действует, в коммерческой разработке его рекомендуют, а не жестко соблюдают.
- Евростандарты (IEC 61188) - более актуальны. Определяют стандарты на посадочные места компонентов и допуски.
- IPC (IPC-2221) - международный стандарт, регулирующий не столько сам размер, сколько допуски на его изготовление (насколько миллиметров контур может отличаться от чертежа).
Согласно IPC, печатные платы делятся на классы:
Класс 1 (потребительская техника) - самые широкие допуски, дешево.
Класс 2 (спецоборудование) - стандартные допуски.
Класс 3 (авиация, медицина) - минимальные допуски, очень дорого.
Производство «ЭЛЕКТРОконнект» ориентируется на все три стандарта, обязательным из них является ГОСТ.
Резюме:
Лучшая стратегия — сначала спроектировать компоновку, а затем сделать печатную плату ровно настолько большой, насколько это необходимо, соблюдая технологические отступы и используя стандартную толщину 1,5 мм.