меди обычно зависит от величины протекающего тока, толщина покрытия обычно постоянная во всей схеме и не отражает требования к токонесущей способности каждого отдельного проводника. В результате правильно спроектированная печатная плата будет иметь большой запас по токонесущей способности.

Используя эти два фактора как основу для расчетов токонесущей способности, можно заключить, что если токонесущая способность паяного соединения равна или превышает токонесущую способность выводов компонентов

Рис. 11.2. Пайка круглой проволоки к плоской контактной площадке. Слева - весь ток проходит через сечение припоя. Справа - через припой лишь часть тока, остальной ток проходит в месте непосредственного контакта проволоки с площадкой.

И печатных проводников платы, то общие электрические характеристики всей схемы не ухудшаются.

Считая, что подводимые к точке пайки проводники обладают требуемой токонесущей способностью и не нагреваются выше допустимой температуры, рассмотрим и проанализируем электрические характеристики сопротивления паяного соединения. Изображения паяных соединений приведены на рис. 11.2.

Для анализа рассмотрим бесконечно тонкое поперечное сечение вьшода, перпендикулярное к направлению протекания тока. Сопротивление вьшода равно:

Rc = Рс(АШс). (1)

То же справедливо для такого же сечения в припое:

Rs == р. (AL/As), (2)

где R - сопротивление, ом; р - удельное сопротивление, mkmOmIcm; а - площадь сечения, перпендикулярного

направлению протекания тока, rf; AL - бесконечно малая толщина слоя, перпендикулярного направлению протекания тока.

Можно определить эквивалентную площадь поперечного сечения припоя, необходимую для пропускания тока, протекающего через определенное поперечное сечение вывода. Как установлено ранее, сопротивление проводника должно быть равно сопротивлению припоя на той же длине.

Поэтому

Rs =-Rc, Ps (MIAs) = p, (M/As), pJA =

-(Pc/c) (p/Pc) = As/Ac. (3)

Отношение между удельным сопротивлением припоя и вывода является важным параметром,который используется

Алюминии (/1-2,65)

Латунь (70:30р =6,2) Железо 9,71) Сплав аз 52 % никеля й *s% >нелеза{р-*ъ.г)

10/ 20 SO UfO SO 60

63STI- 2GSn-S0Sr-. fZSn-37РЬ еОРЬ SOIn seBi

Удепьное сопротивление приппа

Рис. 11.3. Отношение удельных сопротивлений шести основных металлов в зависимости от удельного сопротивления припои.

во многих вычислениях и называется дельта-отношением удельных сопротивлений:

б = р,/ре== Л./Лс. (4)

Значения этого параметра приведены на графике рис. 11.3. Затем, используя приведенную выше формулу, получаем:

Таким образом, при соединении внахлестку круглого вывода с плоским печатным проводником длина пайки Lj равна геометрической постоянной (я/4), умноженной на б и на диаметр вывода.

Аналогично можно получить формулы для любой конфигурации паяного соединения. Если материалы выводов в одном соединении разные, то расчеты должны производиться исходя из вьшода с большим удельным сопротивлением. Эти расчеты основаны на предположении, что весь ток проходит через паяное соединение. Но так бьшает не всегда. В реальном соединении между металлическими проводниками может существовать электрический контакт не только в месте пайки. В большинстве случаев невозможно заранее определить площадь контактирования этих проводников и нельзя, основываясь на этом факте, спроектировать их надежное электрическое соединение. Паяное соединение проектируется для наихудшего случая, т. е. с расчетом, что проводники не касаются друг друга. В результате всегда получается запас по току на надежность.

Хотя для расчета по наихудшему случаю имеется много формул, которые дают определенный запас на надежность, до сих пор не было сделано попытки определить величину коэффициента запаса. Такая попытка будет сделана после полного рассмотрения вопроса.

Расчет коэффициента запаса электрического паяного соединения определяется по общей методике, применяемой в других областях. Невозможно установить точные правила, поскольку имеется слишком много переменных: паяемость основных металлов, флюс, припой, способ пайки, время, температурный режим и т. д. Только ясное понимание каждого конкретного случая применения помогает при оценке необходимого коэффициента запаса по надежности. Для простых печатных плат (припой оловянисто-свинцовый 60/40, плата медная) расчет очень прост. Хорошие результаты для односторонних плат дает эмпирическая фюрмула

I = 9.

Для двухсторонних плат с металлизированными отверстиями или пистонами

/ = 5t,

где t - толщина печатного проводника; / - длина соединения пайкой.

Следует учесть, что формула расчета уже содержит соответствующий коэффициент запаса по надежности.

Механическая прочность соединения получается также удовлетворительной. Опыт и испытания показали, что пра-