Разработка конструкции и технологии изготовления типового элемента замены на печатной плате

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В техническом прогрессе электронно-вычислительных машин (ЗВМ) играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека В различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д. Конструирование - один из процессов проектирования ЭВМ, заключающийся в воплощении схемотехнических решений. Последовательность этапов конструирования определена единой системой конструкторских документаций (ЕСКД). Основная задача конструирования - реализация схемы, при которой обеспечиваются параметры устройства, установленные в техническом задании. Конструкция - это совокупность электрически и механически связанных элементов, В которой реализуется электрическая схема машины или системы.

Особенностями производства ЗВМ на современном этапе являются:

1) Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск этих элементов В больших количествах и высокого качества - одно из основных требований вычислительного машиностроения. Массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов, унификация элементов создают условия для автоматизации их производства.

2) Высокая трудоемкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения в следствии малых размеров.

3) Наиболее трудоемким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия.

4) Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЗВМ, что значительно облегчает процесс разработки, сокращает продолжительность всего технологического цикла. Основными достоинствами печатных плат являются:

1) Увеличение плотности монтажа и Возможность микроминиатюризации изделий.

2) Гарантированная стабильность электрических характеристик.

3) Повышенная стойкость к климатическим и механическим Воздействиям.

4) Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

5) Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ

Предмет курсового проектирования - разработка конструкции функционально и конструктивно законченного устройства.

В задании на курсовой проект содержатся: наименование и назначение устройства, условия эксплуатации, частные технические требования, исходные и справочные материалы, перечень материалов, представляемых студентом - исполнителем.

Курсовой проект завершается разработкой комплекта конструкторской документации, в который входит:

1) Схема электрическая принципиальная

2) Чертеж печатной платы

3) Сборочный чертёж

4) Групповая заготовка

5) Пояснительная записка

6) Спецификация

7) Технологические документы (маршрутные или операционные карты).

Задачей данного курсового проекта является:

1) Разработка конструкции и технологии изготовления типового элемента замены (ТЭЗ) на печатной плате

2) Выбор материала и метода изготовления печатной платы в соответствии с условиями эксплуатации ТЗЗ и заданной программой выпуска;

3) Определение габаритов групповой заготовки печатной платы.

В ходе выполнения курсового проекта необходимо:

1) Провести анализ принципиальной электрической схемы

2) Пронумеровать корпуса элементов, проставить номера выводов микросхем

3) Вычертить принципиальную электрическую схему в соответствии с требованиями ЕСКД, составить перечень элементов к принципиальной схеме

4) Выбрать размеры печатной платы

5) Указать примерное размещение элементов и вилки разъёма

6) Выбрать и оформить установочные эскизы элементов

7) В зависимости от вида конструкции печатной платы и технических требований к ней выбрать один из методов изготовления печатных плат

8) Привести основные этапы соответствующего типового технологического

9) Выбрать шаг координатной сетки и выполнить трассировку печатной платы

10) Оформить чертёж печатной платы, руководствуясь требованиями ЕСКД

11) В соответствии с требованиями ЕСКД разработать и оформить сборочный чертёж устройства на печатной плате и спецификацию к нему

12) Составить технологическую схему сборки устройства, базовым элементом которого является печатная плата

13) Выполнить выбор оборудования, инструмента и оснастки

Обратно ходовой преобразователь (flyback) - разновидность статических импульсных преобразователей напряжения с гальванической развязкой первичных и вторичных цепей.

Основным элементом обратноходового преобразователя является многообмоточный накопительный дроссель. Фаза накопления энергии дросселем от первичного источника электроэнергии и фаза разряда дросселя Во вторичную цепь (Вторичные цепи накопительный дроссель часто называют трансформатором, хотя это не правильно. Зарядка накопительного дросселя производится импульсами тока, протекающими 6 первичной обмотке при подключении её к источнику питания ключевым элементом (обычно транзистором). При запирании ключевого элемента (отключении первичной обмотки от источника питания) дроссель разряжается через Вторичную обмотку за счёт тока, питающего нагрузку. Импульсы тока в первичной цепи повторяются с частой от 1 кГц до 100 кГц (В зависимости от типа преобразователя). В результате во вторичной обмотке протекает ток пилообразной формы. Регулирование напряжения, питающего нагрузку осуществляется за счет изменения длительности импульсов тока в первичной обмотке.

Обратноходовые преобразователи нашли широкое применение в качестве источников питания различной аппаратуры, мощностью до 200 Bт телевизоров, аудио-видео аппаратуры, периферийных устройств компьютерной техники. Применяются также в зарядных устройствах мобильных телефонов. На базе обратноходовых преобразователей изготавливают инверторные источники сварочного тока, так как нагрузочная характеристика обратноходового преобразователя резко падающая, что оптимально с точки зрения стабилизации дуги. Но такие преобразователи они характеризуются большими габаритами, па сравнению с прямо ходовыми.

Преимущества обратноходовых преобразователей:

1) существенно меньшие габариты и вес по сравнению с источниками питания, содержащими трансформатор на частоту 50 Гц

2) нечувствительность обратноходового преобразователя к короткому замыканию нагрузки

3) возможность регулирования Выходного напряжения в широких пределах, а также поддержание требуемого выходного напряжения в условиях изменения напряжения питающей сети ТЭЗ является составной частью ЗВМ - модулем второго уровня. В ЗВМ используют 5 модульных уровней, которые могут автономно корректироваться, изготавливаться и налаживаться.

Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, построенная по принципу совместимости модуля предыдущего с модулем последующим.

- Модули первого уровня: интегральная микросхема (ИМС), осуществляющая операции логического преобразования информации.

- Модули второго уровня: ТЗЗ, типовые элементы замены или ячейки, связующей основой которых, является ПП - печатная плата.

- Модули третьего уровня: панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗ или ячейки в конструктивный узел. На этом уровне может быть получена самостоятельно действующая мини-ЭВМ.

- Модули четвертого уровня: рамы или каркасы.

- Модули пятого уровня: объединение в стойки и шкафы.

Условия эксплуатации ЗВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЗВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды но работу ЗВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую.

Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот.



1. Анализ схемы электрической принципиальной

Проведенный анализ разрабатываемой печатной платы показал следующее. Микросхема представляет собой легкую конструктивную сложность, основание будет выполнено из стеклотекстолита, т.к. схема цифровая и низкочастотная. Выбор основания сделан из метода определения быстродействия для цифровых схем, т.к. скорость распространения сигнала обратно пропорционально диэлектрической проницаемости материалов. Плата имеет низкую рассеиваемую мощность, из этого следует не устанавливать никакой системы охлаждения.

2. Анализ электрической базы

При подсчете на принципиальной схеме присутствуют элементы

1) Резисторы R1 - R4 - МЛТ - 0,25 - 18 кОм ±10%

2) Резистор R5 - МЛТ - 0,25 - 6,8 кОм ±10%

3) Резистор R6 - МЛТ - 0,25 - 91 кОм ±10%

4) Резисторы R7, R8 - МЛТ - 0,25 - 100 Ом ±10%

5) Конденсаторы С1-С3 - К73-5 - 0,22 мкФ±10% ОЖ0.461.073ТУ

6) Конденсатор С4 - К73-5 - 2200 пФ±10%

7) Конденсатор С5 - К73-5 - 0,05 мкФ±10%

8) Дроссель DА - К140УД1А ЩИ4.106.013ТУ

Вся конструкция питается от источника питания 3336/1 с выходным напряжением питания 6В±5% , Iпот 30 мА, fгр = 250кГц

Таблица1 - Диаметры выводов радиоэлементов

Номер	Наименование ЭРИ	Диаметры выводов
1	Резисторы R1 - R4	d3 = 0,5мм
2	Резистор R5	d3 = 0,5мм
3	Резистор R6	d3 = 0,5мм
4	Резисторы R7, R8	d3 = 0,5мм
5	Конденсаторы С1-С3	d3 = 0,5мм
6	Конденсатор С4	d3 = 0,5мм
7	Конденсатор С5	d3 = 0,5мм
8	Дроссель DА	d3 = 0,5мм

По конструкции печатные платы делятся на следующие группы односторонние, двухсторонние и многослойные. При Выборе типа печатной платы для разрабатываемой конструкции следует учитывать технико-экономические показатели, стоимость деталей, трудоемкость изготовления и другие параметры.

Класс точности известен из задания - это 1 класс точности. Трудоемкость для данного класса точности составляет 0,1, на основании этого плотность отверстий-0,25. В результате выбираем одностороннюю печатную плату. На односторонних печатных платах проводники и печатные элементы располагаются с одной стороны диэлектрического основания. Они также характеризуются возможностью обеспечивать повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка,- установкой навесных элементов на поверхность платы без дополнительной изоляции, Возможностью использования объемных перемычек, а также малой трудоемкостью производства и низкой стоимостью конструкции. Возможно, механизировать и автоматизировать производство радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и применять групповые методы пайки.

3. Обоснование класса точности

ГОСТ 23715-86 устанавливает четыре класса точности печатных плат, каждый из которых характеризуется минимальным допустимым значением номинальной ширины проводника (t), расстояние между проводниками (S), расстоянием от края просверленного отверстия до края контактной площадки (ширины контактной площадки (L), отношение диаметра отверстия к толщине печатной платы в узком месте.

Расчет данной печатной платы производился с учетом 1 класса точности. Класс точности печатной платы представляет собой набор номинальных значений размеров основных параметров элементов конструкции печатной платы для узкого места. По точности выполнения элементов конструкции печатные платы делятся на 4 класса точности. Класс точности указывается на чертеже печатной платы.

Таблица 2 - Номинальные значения основных параметров

Основные параметры ПП	Класс точности
	1	2	3	4
t	0,16		0,25	0,15
S	0,60		0,25	0,15
	0,30	0,25	0,10	0,5
	0,15	0,10	0,05	0,3
	0,50	0,50	0,33	0,33

Поскольку класс точности известен из задания, то для расчетов принимаем следующие значения параметров элементов конструкции: \ = о.16 мм, S = 0,60 мм, ?? = 0,30 мм, ?? = 0,15 мм, а = 0,50 мм.

Узкое место печатной платы - это участок печатной платы, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояния между ними могут быть Выполнены только с минимальными допустимыми значениями. По 1 и 2 классу точности изготовляются более простые печатные платы, имеют минимальную стоимость, надежны и просты В эксплуатации.

Печатные платы 3, 4, 5, 6, 7 класса точности требуют использовать Высококачественные материалы сложных инструментов и оборудования. Данная курсовая работа разрабатывалась по 1 классу точности как это было сказано в техническом задании.



4. Выбор основания печатной платы

По конструкции печатной платы с жестким, гибким основанием в соответствии с ГОСТ 23751-86 делиться на типы :

1) Односторонняя печатная плата (ОПП) - это печатная плата на одной стороне которой элементы проводящего рисунка. Они просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой техники, блоков питания и устройств точности проводящего рисунка, установкой навесных элементов на поверхность платы со стороны противоположной пайки, без дополнительной изоляции.

2) Двухсторонняя печатная плата (ДПП) - это печатная плата, на обеих сторонах которой выполнены проводящие рисунки и все требующиеся соединения в соответствии с электрической принципиальной схемой. Электрическая связь между сторонами осуществляется с помощью металлизированных отверстий. Размещать электро - радио измерители (ЭРИ) можно на 1 и 2 сторонах. ДПП используется в измерительной технике. ДПП характеризуется возможностью обеспечить высокие требования в точности проводящего рисунка.

ДПП бывают без металлизированных контактных и переходных отверстий и с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Стоимость и надежность высокие.

3) Многослойная печатная плата (МПП) - печатная плата состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками. Они характеризуются высокой надежностью и плотностью монтажа, устойчивость к климатическим и механическим воздействиям, маленькими размерами и числом контактов. В следствии большой трудоемкости их изготовления, сложное получение большой точности рисунка и совмещение слоев, высокая стоимость и сложность технического оборудования, низкая ремонтопригодность, МПП применяются для обработанных конструкций ЭВМ авиационной и космической аппаратуры.

Существует несколько типов МПП:

- металлизация сквозных отверстий

- попарного прессования

- послойного прессования

- с открытыми контактными площадками

- с выступающими выводами.

В последнее время получили развитие гибкие ПП - качественно новые несущие конструкции, которые применяются в замен громоздким, тяжелым, жестким ПП.

В данном курсовом проекте разработанная печатная плата будет выполнена на односторонней печатной плате, так как принципиальная схема имеет мало элементов и небольшой проводящий рисунок.

Установочная площадь Syi определяется произведением длины и ширины каждого из ЭРИ, Взятых из справочника. Расстояние между двух корпусов соседних ЗРИ должно быть не менее 1 мм, а расстояние по торцу 1.5 мм. Зная площадь печатной платы можно определить ее размеры по ГОСТ 10317-79, содержание этого ГОСТ приведены в таблице 3

Таблица 3 - Линейные размеры печатных плат

Ширина, мм	Длина, мм	Ширина, мм	Длина, мм	Ширина, мм	Длина, мм	Ширина, мм	Длина, мм
20	30,40	60	60,80,90, 100, 140,160	110	150,170	160	170,200
30	40	75	75,90, 170	120	120,140, 150,160, 170,180	170	200,280
40	60	80	130,140	130	200	200	360
45	75,80	90	150,170	140	150,200
50	60,80	100,150	100	110,120	150 150,170, 180,200



Соотношение линейных размеров сторон должно быть 11, 21, 31. Максимальные размеры печатных плат не должны превышать для каждого класса точности следующих величин.

Таблица 4 - Максимальные размеры печатных плат

Вид платы	Класс точности
	1	2	3	4
ОПП	470x470	470x470	400x400	240x240
ДПП	470x470	470x470	400x400	180x180
МПП	470x470	470x470	400x400	180x180

Толщина печатной платы определяются толщиной исходного материала и выбирается в зависимости от используемой элементной базы и действующих механических нагрузок.

Предпочтительно номинальных толщин ОПП и ДПП является: од 1Д- 1,5; 2,0. Толщина с допуском - на величину допуска устанавливают по ГОСТ 23751-79. По конфигурации рекомендуется разрабатывать печатную плату прямоугольной формы конфигурацию отличную от прямоугольной следует применять в технически обоснованных случаях. Так как разрабатываемая печатная плата была разработана с первым классом точности, то ее габаритные размеры составляют 50x60.

5. Выбор материала оснований печатной платы

В качестве материала применяемого Эля изготовления основания печатной платы используется слоистый диэлектрик с одной или двух сторон фольгированные, или не фольгированные диэлектрики с одной или двух сторон фольгированные медной фольгой или не фольгированные диэлектрики. К фольгированным и не фольгированным диэлектрикам предъявляют следующие требования:

1) Высокое поверхностное и высокое удельное объемное сопротивление.

2) Высокая электрическая прочность изоляции, которая определяется величиной напряжения постоянного тока при котором происходит пробой диэлектрика.

3) Низкие значения диэлектрической проницаемости тангенсом угла диэлектрических потерь, которые могут возникнуть при передаче высокочастотных сигналов.

4) Стабильность электрических характеристик при повышенной влажности и температуре.

5) Стабильность линейных размеров по осям X, Y, Z.

6) Высокая теплоустойчивость.

7) Обрабатываемость при резке, сверлении, зачистки.

8) Устойчивость к агрессивным срезам, кислотам, щелочам, растворителям.

9) Хорошая прочность сцепления фольги и основания.

10) Негорючесть.

11) Низкое водопоглащение.

12) Плоскостность.

13) Низкая стоимость.

Таблица 4 - Материалы для изготовления ОПП и ДПП

Материал	Марка	Толщина, мм
1	2	3
Гетинакс фольгированный	ГФ-1-35	1,0; 1.5; 2.0; 2,5; 3,0
Гетинакс фольгированный с гальваностойкой фольгой	ГФ-1-35Г ГФ-2-35Г ГФ-1-50Г ГФ-2-50Г
Стеклотекстолит фольгированный	СФ-1-35 СФ-2-35 СФ-1-50 СФ-2-50	0,5; 1.0; 1,5; 2.0; 2,5; 3.0
Стеклотекстолит фольгированный с гальваностойкой фольгой	СФ-1-35Г СФ-2-35Г СФ-1-50Г СФ-2-50Г
Стеклотекстолит теплостойкий, фольгированный	СТФ-1-35 СТФ-2-35 СТФ-1-18 СТФ-2-18	0.05; 0,1; 0,15; 0.2; 0,25; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2; 3
Диэлектрик фольгированный общего назначения с гальваностойкой фольгой	ДФО-1-35 ДФО-2-35	0.5; 1,0; 1.5; 2.0; 2,5; 3.0
Стеклотекстолит фольгированный с повышенной нагревостойкостью	СФПН-1-50 СФПН-2-50	0,5; 1.0; 1,5; 2.0; 2,5; 3.0
Стеклотекстолит Фольгированный общего назначения	СОНФ-1	0,15; 0,2; 0,6; 0,8; 1; 1,5; 2, 2,5; 3
	СОНФ-2	0,35; 0,5; 0,8; 1; 2,5; 3
	СОНФ-У

В настоящее время для производства электронной техники требуется разнообразные материалы для производства ПП. При выборе материалов необходимо обратить внимание на предполагаемые механические воздействия, которые может получить проектируемое электронное устройство - удары, вибрации и т.д. В марках материалов буквы указывают:

Т - теплостойкость;

Н - негорючесть;

С - стеклотекстолит

Ф - фольгирование

Г - гетинакс

Д - диэлектрик

О - повышенная опасность возгорания

П - прокладочный

В разработке печатной платы был выбран материал СТФ-1-35 (стеклотекстолит теплостойкий, фольгированный) толщиной 1,0 мм.



6. Размещение навесных элементов

Осуществляется с отраслевыми стандартами 0СТ4.Г0.010.030, 0СТ4.Г0.010.009. Предусматривается автоматическая установка элементов на ПП, то используется ГОСТ выбор вариантов с заданными условиями эксплуатации, размещение навесных элементов выполнен в соответствии со следующим.

1) Принципиальная электрическая схема разбивается на функциональные связанные группы. В каждой группе элементов, имеющих внешних связей, размещенных внутри соединения.

2) Группа элементов, имеющие наибольшие число связей.

3) Элементы с большей массой устанавливают в близи мест механического крепления платы.

Механическое крепление платы при необходимости рекомендуется устанавливать на навесные элементы под теплоотводящие шины или радиаторы. печатная плата преобразователь техпроцесс

Выбор варианта установки элементов на плату производится в соответствии с заданными условиями эксплуатации и другими требованиями к конструкции печатного узла и аппаратуры, в которую входит данная печатная плата. При расположении навесных элементов можно руководствоваться следующими правилами:

1) Принципиальная электрическая схема разбивается на функционально связанные группы, производится размещение элементов в каждой группе, составляется таблица соединений групп.

2) Группа элементов, имеющая наибольшее количество Внешних связей размещается вблизи соединителя, а группа элементов, имеющая наибольшее число связей с уже размещенной группой размещается рядом.

3) При необходимости производится корректировка в размещении отдельных навесных элементов или замена отдельных связей.

4) При размещении необходимо учитывать тепловой режим, т.е. элементы, выделяющие большое количество тепла нужно размещать отдельно, либо на теплоотводах. Также необходимо обеспечивать минимальные значения длин связей; должно быть минимальным количество переходов печатных проводников со слоя на слой,- должно быть минимальное количество паразитных связей между навесными элементами.

5) Необходимо выполнять равномерное распределение масс навесных элементов. Элементы с большой массой размещают вблизи мест механического крепления платы. шаг координатной сетки выбирается в соответствии с таблицей 5.

Таблица 5 - шаг координатной сетки

Класс точности	1	2	3	4
Шаг координатной сетки	2,5	2,5	1,25; 2,5	1,25; 0,5

Поскольку по заданию класс точности 1, то шаг сетки будет равен 2,5 мм. Диаметр выводов элементов принимаем равным 0,9 мм.

7. Расчет элементов проводящего рисунка

Расчет диаметра монтажных отверстий

Для выполнения этого пункта необходимо знать диаметры навесных элементов взятые из справочника.

н.о

где d3 - максимальное значение диаметра вывода навесного элемента.

г- разность между минимальным значением отверстия и максимальным диаметром вывода установленного элемента. Эту величину выбирают от 0,1...0,4мм при ручной установке, и от 0,4- 0.5мм при автоматической.

Ad - Нижнее предельное отклонение диаметра отверстия. Оно определятся по таблице 6.

Таблица 6.

Диаметр отверстий	наличие	Предельное отклонение по классам точности
		1	2	3	4	5
До 1,0 включительно	Без металлизации	±0,1	±0,1	±0,05	±0,05	±0,025
	С металлизацией без оплавления	+0,05 -0,15	+0,05 -0,15	0, -0,1	0, -0,1	0, -0,075
	С металлизацией с оплавлением	+0,05 -0,18	+0,05 -0,12	0, -0,13	0, -0,13	0, -0,13
Свыше 1,0	Без металлизации	±0,15	±0,15	±0,1	±0,1	±0,1
	С металлизацией без оплавления	+0,1 -0,2	+0,1 -0,2	+0,05 -0,15	+0,05 -0,15	+0,05 -0,15
	С металлизацией с оплавлением	+0,1 -0,23	+0,1 -0,23	+0,05 -0,18	+0,05 -0,18	+0,03 -0,18

Диаметр выводов радиоэлементов на разрабатываемой печатной плате составляет 0,5 мм, и выводы будут металлизированные без оплавления. С этими данными рассчитаем по формуле 1 диаметры монтажных отверстий.

Расчет по формуле:

d3 = 0,5мм; R= 0,2 (так как сборка ручная);

Ad_и.о = +0,05 (взято из таблицы 6),

из этого следует:

d = 0,5 + 0,2 + 0,05,

d = 0,75мм.

8. Выбор типа производства

Типы производства: (см. таблицу 7)

- Единичным называется такое производство, при котором изделие выпускается единичными экземплярами, характеризуется: малой номенклатурой изделий, малым объёмом партий, универсальным оснащение цехов, рабочими высокой квалификации.

- Серийное - характеризуется ограниченной номенклатурой изделий,

изготавливаемых повторяющимися партиями сравнительно небольшим объёмом Выпуска. В зависимости от количества изделий в партии различают: мелко, средне и крупно серийные производства.

- Универсальное - использует специальное оборудование, которое располагается по технологическим группам, техническая оснастка универсальная, квалификация рабочих средняя.

- Массовое производство характеризуется: узкой номенклатурой и большим объёмом изделий, изготавливаемых непрерывно,- использованием специального высокопроизводительного оборудования, которое расставляется по поточному принципу. В этом случае транспортирующим устройством является конвейер. Квалификация рабочих низкая. Также различной может быть серийность.

Таблица 7 - Типы производства

Тип производства	Количество обрабатываемых в год изделий одного наименования
	мелкое	среднее	крупное
Единичное	До 5	До 10	До 100
Серийное	5-1000	10-5000	100-50000
Массовое	>1000	>5000	>50000

Таблица 8 -

Серийность	Количество изделий в год
	мелкие	средние	крупные
Мелкосерийное	3-10	5-25	10-50
Среднесерийное	11-50	26-200	51-500
Крупносерийное	>50	>200	>500



В зависимости от габаритов. Веса и размера годовой программы выпуска изделий определяется тип производства.

Тип производства и соответствующие ему формы организации работ определяют характер технологического процесса и его построение. Так как по условию технического задания объём производства равен 9000 изделиям в год, то производство должно быть крупносерийным.

9. Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте

Достоинствами ПП являются:

-Увеличение плотности монтажа

-Стабильность и повторяемость электрических характеристик.

-Повышенная стойкость к климатическим воздействиям.

-Возможность автоматизации производства.

Все ПП делятся на следующие классы:

1 ОПП - односторонняя печатная плата. Элементы располагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностью выполняемого рисунка

2 ДПП - двухсторонняя печатная плата. Рисунок располагается с двух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основании используются в мощных устройствах.

3 МПП - многослойная печатная плата. Плата состоит из чередующихся изоляционных слоев с проводящим рисунком.

4 ГПП - гибкая печатная плата. Имеет гибкое основание, аналогична ДПП.

5 ППП - проводная печатная плата.

Сочетание ДПП с прободным монтажом из изолированных проводов.

Достоинства МПП:

- Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа.

- Сокращение трудоёмкости выполнения монтажных операций.

Недостатки МПП:

- Более сложный технологический процесс (ТП).

Так как на массовом производстве используется автоматизация производства, для разработки чертежей платы я использовал программу автоматической трассировки Р-CAD.

Выходные файлы системы P-CAD позволяют значительно автоматизировать дальнейший технологический процесс в таких сложных операциях, как сверление межслойных отверстий.

10. Составление блок схемы типового техпроцесса

Правильно разработанный ТП должен обеспечить выполнение всех требований, указанных в чертеже и технологических устройств (ТУ) на изделие, высокую производительность. Исходными данными для проектирования технологического процесса являются: чертежи детали, сборочные чертежи, специализация деталей, монтажные схемы, схемы сборки изделий, типовые ТП.

Типовой ТП характеризуется единством содержания, и последовательностью большинства технологических операций для группы изделий с общими конструктивными требованиями.

Типовой ТП, разрабатываемый с учётом последних достижений науки и техники, опыта передовых производств, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счёт применения более совершенных методов производства.

Учитывается информация о ранее разработанных технологических процессах, особенностях и схемы изделия, типе производства.

Печатные платы - элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде покрытия на диэлектрическом основании обеспечивающих соединение электрических элементов.

Достоинствами печатных плат являются:

- Увеличение плотности монтажных соединений и возможность микроминиатюризации изделий.

- Гарантированная стабильность электрических характеристик

- Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

- Унификация и стандартизация.

- Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

Заданное устройство будет изготавливаться по типовому ТП, так как он полностью соответствует моим требованиям.

Рисунок 1 - Блок схема типового техпроцесса



MemoO металлизации сквозных отверстий применяют при изготовлении МПП.

Заготовки из фольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольги защищают на крацевальном станке и обезжиривают химически соляной кислотой в ванне.

Рисунок схемы внутренних слоев выполняют при помощи сухого фоторезистора. При этом противоположная сторона платы должна не иметь механических повреждений и подтравливания фольги.

Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом поле, полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимися прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксидной смолы. Совмещение отдельных слоев производится по базовым отверстиям.

Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с пакетами слоев устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120.130° С.

Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 МПа и выдержке 15...20 минут. Затем температуру повышают до 150.160°С, а давление - до 4...6 МПа. При этом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметр толщины платы.

Охлаждение ведётся без снижения давления.

Сверление отверстий производится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механической обработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергают гидроабразивному воздействию.

При большом количестве отверстий целесообразно применять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промывают в горячей и холодной воде.

Затем выполняется химическая и гальваническая металлизация отверстий.

После этого удаляют маску.

Механическая обработка по контуру, получение конструктивных отверстий и т.д. осуществляют на универсальных, координатно-сверлильных станках (СМ-600-Ф2), совместимых с системой автоматизированного проектирования (САПР).

1 Входной контроль осуществляется по ГОСТ 10316-78.

2 Нарезка заготовок осуществляется станком с ЧПУ СМ-60-Ф2, потому, что этот станок управляется программой совместимой, с системой P-CAD.

3 Подготовка поверхности фольгированного диэлектрика: в данную операцию входят две подоперации, одна из них механическая обработка (это обработка с помощью абразивных материалов) и химическая (это обработка с помощью химикатов). На этом этапе заготовка очищается от грязи, окислов, жира и др. веществ.

4 Получение рисунка схемы. Данная операция основана на фотохимическом методе получения рисунка из-за того, что для данной ПП требуется высокая точность исполнения рисунка. В этой операции содержится 3 операции нанесение фоторезиста (ФР) (ФР выбирается сухой, т.к. требуется высокая точность), экспонирование (здесь заготовка проходит через мощное ультрафиолетовое (УФ) излучение, в процессе чего незащищенный слой ФР засвечивается, и полимеризуется) и промывка заготовки в воде (для снятия засвеченного ФР).

5 Травление меди с пробельных мест. Данная операция основана на вытравливании незащищенной поверхности фольгированного диэлектрика химическим методом. После травления снимается ФР с защищенной поверхности, затем проводится промывка от химикатов и сушка. После всего этого делается контроль. Проверяется протравленность фольги, сверяется с контрольным образцом.

6 В операции сверления базовых и крепежных отверстий используется сверлильно-фрезерный станок со сверлом d = 5 мм.

7 Операция образования монтажных отверстий. Эта операция производиться на станке с ЧПУ СМ-600-Ф2. После образования отверстий требуется очистить плату и края отверстий от заусенцев и прилипших крошек стеклотекстолита. Эта операция производиться гидроабразивным методом. Затем идет подтравливание диэлектрика, промывка от химикатов и сушка. По окончанию производиться контроль на правильность расположения отверстий и их форма.

8 После идет операция ультразвуковой (УЗ) промывки, сенсибилизация и активация поверхности отверстий. После этого на автооператорной линии АГ-38 идет операция химического меднения. Этим добиваются нанесения на поверхность отверстий тонкого слоя.

9 Затем идет операция гальванического осаждения меди. Операция проводиться на автооператорной линии АГ-44. На тонкий слой осаждается медь нужной толщины. После этого производится контроль на толщину меди и качество её нанесения.

10 Далее производиться обработка по контуру ПП. Э т а операция производиться на станке СМ-600-Ф2 с насадкой в виде дисковой фрезы по ГОСТ 20320-74. В этой операции удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера.

11 Затем методом сеткографии производиться маркировка ПП. Операция производиться на станке СДС-1, который требуемым штампом произведет оттиск на ПП маркировки.

12 Весь цикл производства ПП заканчивается контролем платы.

Здесь используется автоматизируемая проверка на специальных стендах.

Применяемое оборудование и режимы его использования сведены в таблицу 9.

Таблица 9 - Применяемое оборудование и режимы его использования

	операция	оборудование	приспособления	Материал	инструменты	режимы
	1	2	3	4	5	6
1	Входной контроль	Контрольный стол	Бязь	Спирт	Лупа
2	Нарезка заготовок слоев	Универсальный станок СМ-600Ф2	Дисковая фреза ГОСТ 20321-74	Стеклотекстолит фольгированный		200-600 об/мин скорость подачи 0,05-0,1 мм
3	Подготовка поверхности слоя	Крацевальный станок, ванна		Соляная кислота		300-400 Т=2-3 Мин
4	Получение рисунка схемы слоя	Установка экспонирования, ванна	Ламинатор	Сухой фоторезист СПФ2		Т=1-1,5 Мин
5	Травление меди (набрызгиванием)	Ванна	Ротор			400С Мин
6	Удаление маски	Установка струйной очистки		Горячая вода		400-600
7	Создание базовых отверстий	Универсальный станок СМ-600Ф2	Сверло Ш 3мм программа ЧПУ		Координатор	V=120 об/мин
8	Сверление отверстий	Универсальный станок СМ-600Ф2	Сверло Ш 1мм		Координатор	V=120 об/мин
9	Подготовка поверхности перед металлизацией	Установка УЗ очистки				18-20 кГц

Печатные платы также можно изготавливать электрохимическим методом (см. Приложение )



11. Выбор материала

Для производства однослойных печатных плат используются стеклотекстолиты. Для производства внутреннего слоя платы я используют двухсторонний фольгированный.

Основные характеристики:

Фольгированный стеклотекстолит СТФ-1-35.:

- Толщина фольги 18-35 мм.

- Толщина материала 0.1-3 мм.

- Диапазон рабочих температур от -60 до +150° с.

- Напряжение пробоя ЗОКВ/мм.

- Фоторезист СПФ2:

- Тип негативный.

- Разрешающая способность 100-500.

- Проявитель метилхлороформ.

- Раствор удаления - хлористый метилен.

Современное производство печатных плат основано на гальванических процессах и сочетании с механической обработкой и рядом других дополнительных приемов и технологий. Сегодня существенно возрос интерес к самостоятельному конструированию самых разнообразных электронных устройств.

Печатные платы с их многочисленными конструкторско-технологическими параметрами всегда являлись прерогативой конструкторов, для которых выполнение проектирования печатной платы процесс знакомый. В ходе выполненного курсового проекта было спроектировано конструктивно и функционально законченное устройство - типовой элемент замены, а также выполнен комплект конструкторской документации, освоил основы процесса разработки, выполнил расчеты параметров печатной платы обратноходового преобразователя на МДП-транзисторе, ознакомился с производством печатных плат.

Таким образом, разработанная конструкция полностью соответствует требованиям технического задания.

Размещено на Allbest.ru