Проектирование и расчет печатной платы электронного блока управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка конструкции печатной платы ЭБУ

Печатная плата - это изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами и вырезами и системой токопроводящих полос металла - печатных проводников, которые используются для установки и коммутации интегральных микросхем и РЭА в соответствующей принципиальной схеме.

Предусматриваются следующие виды печатных плат:

1) Односторонние печатные платы (ОПП) - в них проводящий рисунок находится на одной стороне печатной платы. К недостаткам ОПП относятся невысокая надёжность и возможность отслоения проводников в местах присоединений.

2) Двухсторонние печатные платы (ДПП) - обеспечивают очень высокую плотность монтажа компонентов и прокладки печатного монтажа.

3) Многослойные печатные платы (МПП) - проводящий рисунок находится не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. МПП получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат.

4) Гибкие печатные платы (ГПП) - состоят из одного или более слоёв диэлектрика, на котором сформирована хотя бы одна электропроводящая цепь.

5) Гибко-жёсткие печатные платы (ГЖПП) - это печатные платы, схожие с гибкими печатными платами, но с механическим усилением в определённых местах.

Выделяются четыре основных принципа конструирования печатных плат:

1) При моносхемном принципе конструирования принципиальная схема изделия располагается на одной печатной плате. Преимущества: отсутствие межплатных соединений, что повышает надёжность, меньшие габариты изделия и низкая стоимость производства. Недостатки: взаимосвязанные отказы, низкая температурная стабильность, неремонтопригодность. Данный принцип применяют к конструкциям относительно низкой себестоимости.

2) При схемно-узловом принципе на одной плате размещают части целой принципиальной схемы, имеющей чётко выраженные входные и выходные характеристики. Данный принцип более универсален, ремонтопригоден, легче решаются задачи теплоотвода. Наличие соединителей приводит к нежелательным переходным сопротивлениям. Этот метод применяют при проектировании, где экономические требования являются основными, а условия работы не отличаются жёсткостью.

3) При каскадно-узловом принципе принципиальная схема делится на каскады узкоспециального назначения, каждый из которых расположен на отдельной плате. Недостатки: увеличение межплатных соединений и крепежных деталей, что приводит к увеличению общего объёма и веса изделия, а также к ухудшению параметров схемы из-за возрастания паразитных ёмкостей и соединений. Достоинства: простота обслуживания.

4) При функционально-узловом принципе конструирования принципиальная схема делится на узлы, каждый их которых выполняет минимальное число заданных функций не имеющего самостоятельного значения. Недостатки: большое число межплатных соединений. Достоинства: универсальность и простота метода.

Компоновка - это размещение в пространстве или на плоскости радиоэлементов, имеющих электрические соединения в строгом соответствии с электрической принципиальной схемой.

Существуют три вида компоновки:

1) Натуральная компоновка - этот метод используют макеты реальных элементов, которые соединяются в полном соответствии с принципиальной схемой прибора.

2) Аппликационная компоновка - этот метод также выполняется вручную, при котором сначала на бумаге вычерчиваются проекции элементов с учётом масштабов, затем они вырезаются и выкладываются на бумагу с учётом их особенностей расположения.

3) Машинная компоновка с помощью САПР - этот способ системы автоматизированного проектирования (P-CAD, Allegro, AltiumDesigner), в которых заложены принципы перебора, оценка возможных вариантов расположения элементов, возможные варианты трассировки с минимальной длиной трасс.

Разрабатываемые печатные платы рекомендуется выполнять квадратной или прямоугольной формы. Конфигурацию плат, отличную от прямоугольной, следует использовать только при необходимости.

Рекомендуемые соотношения сторон: 1:1, 2:1, 2:3, 2:5, 1:2.

Толщина плат может быть 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

Размеры разрабатываемых плат не должны превышать:

1) Для односторонних и двухсторонних плат - 240х360 мм

2) Для многослойных плат - 200х240 мм

Рекомендуемые предельные отклонения толщины плат:

1) 0,15 мм - при толщине платы до 1 мм включительно

2) 0,20 мм - при толщине платы от 1 до 2 мм включительно

3) 0,30 мм - при толщине платы от 2 до 3 мм включительно

Шаг координатной сетки применять в соответствии с ГОСТ 10317-79. Центры монтажных и переходных отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки. Как исключение, при компоновке сложных электронных узлов, допускается размещение отдельных отверстий под выводы навесных элементов не в узлах координатной сетки.

Отечественным стандартом ГОСТ 23751-86 предусматривается пять классов точности (плотности рисунка печатной платы). Выбор класса точности достигается на производстве уровнем технологического оснащения. В конструкторской документации обязательно указывается необходимый класс точности.

Платы 1 и 2 класса точности не требуют оборудования с высокими техническими показателями. Платы этих классов просты в изготовлении, дешёвые, но не отличаются высокими показателями плотности компоновки и трассировки.

Для изготовления плат высшего 5 класса точности требуется специализированное высокоточное оборудование, специальные дорогие материалы, идеальная чистота в производственных помещениях, вплоть до создания участков (гермозон) с кондиционируемым воздухом и поддержкой температурно-влажного режима. Технологические процессы должны выполняться с высокой точностью. Большинство отечественных предприятий не располагают такими условиями.

Для изготовления плат 4 класса точности также требуется высокоточное оборудование, высокая культура производства, но требования к его характеристикам несколько ниже, чем для плат 5 класса точности. Поэтому целому ряду производителей удаётся массовый выпуск плат данного класса.

Массовый выпуск 3 класса точности надёжно освоен большинством отечественных предприятий, поскольку для его изготовления требуется рядовое оборудование, а требования к материалам и технологиям не очень высоки.

Зарубежные стандарты предусматривают 6 классов точности, где платы 0 класса точности соответствуют платам 3 класса отечественного стандарта.

Имеется два класса плотности монтажа:

А. С пониженной плотностью монтажа

Б. С повышенной плотностью монтажа

В данном курсовом проекте разрабатывается печатная плата схемы устройства тестирования персональных компьютеров. Принцип конструирования выбран моносхемный, тип печатной платы - двухсторонняя, вид компоновки - машинная с помощью САПР, класс точности - 3, плотность монтажа - Б (повышенная).

Таблица 1. Кассы точности ГОСТ 23751-86

Условное обозначение	Номинальное значение основных параметров для класса точности
	1	2	3	4	5
t, мм	0.75	0.45	0.25	0.15	0.1 1
S, мм	0.75	0.45	0.25	0.15	0.1
b, мм	0.3	0.2	0.1	0.05	0.025
f	0,4	0,4	0,33	0,25	0,2

Таблица 2. Зарубежная классификация точности ПП

Уровень	Ширина проводника и зазор	Шаг проектирования	Шаг выводов
		Наружные слои	Внутренние слои	Планарные	Матричные
0	0,2	1,25	0,625	0,625	2,5
1	0,15	0,625	0,625	0,5	1,25
2	0,1	0,625	1	0,5	1
3	0,075	0,5	1	0,5	1
4	0,05	0,5	0,5	0,25	0,5
0,5	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25

Конструкторский расчет взаимной емкости и индуктивности печатных проводников

Максимальная длина печатного проводника L = 27 мм

Толщина a = 0,035 мм

Ширина t = 0,25 мм

Расстояние между проводниками S = 1,64 мм

Удельное сопротивление с = 0,01774 мкОм/м

Плотность тока в проводнике yдоп = 18А/мм2

Расчет по постоянному току:

Максимальный ток в проводнике

Imax = 10-3yдоп*a*t = 10-3*20*35*0,35 = 55мА

Сопротивление максимального участка печатного проводника:

R=с*L/(a*t) = 0,01774*0,027/0,035*0,25 = 0,00547 Ом

Емкость и индуктивность между паралельно расположенными проводниками:

L = с*L*(lg(2L/(a+t))+0,2235*(a+t)/L+0,5) = 2*27*lg(2*27/(35*0,35))+0,2235*(35+0,35)/27+0,5)=10,2мкГн

С = 0,12*E*L/lg(2S/(a+t)) = 0,12*2*27/lg(2*1,54/(35+0,3)) = 5,9 пФ

Емкость и индуктивность между паралельно расположенными проводниками составляет, соответственно, 10,2мкГн и 5,9 пФ.

Потребляемая мощность 44Вт, что в свою очередь соответствует указанным стандартам для данной схемы.

Полный расчет надежности схемы ЭБУ

Надёжность - это свойство изделия или отдельных его элементов выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в необходимых пределах, соответствующих данным режимам и условиям использования технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надёжность - важная характеристика любой конструкции. На показатель надёжности влияют следующие характеристики схемы: элементная база, количество паек, условия эксплуатации, безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого промежутка времени или некоторой наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению отказов, повреждений и устранению их последствий путём проведения ремонта и технического обслуживания.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять исправность и работоспособность после хранения и транспортировки.

Расчёт надёжности - это определение качественных характеристик надёжности с целью выявления слабых мест в электрических схемах и поиска путей повышения надёжности. Рассчитанные данные должны соответствовать техническим условиям. В случае получения надёжности ниже требуемой должны быть приняты меры для её повышения.

Существует несколько методов определения надёжности и они делятся на 2 группы: приближённый (или ориентировочный) расчёт и полный (или окончательный) расчёт. В данном курсовом проекте применяется приближённый метод расчёта надёжности КЗУ на базе МК БИС Atmel по экспоненциальному закону.

Интенсивность отказов показывает,какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя за единицу времени.

To=1/лобщ[1/час]

Вероятность безотказной работы P(t) -это вероятность того, что в пределах заданной наработки (т.е. заданного интервала времени) отказ объекта не возникает.

P(t) = e- лобщ*t

Произведём расчёт надёжности схемы КЗУ на базе МК БИС AT89C52-24PI по схеме электрической принципиальной. Данные для расчёта удобно представлять в виде таблицы, которая составляется на основе справочных данных.

1)Определяем общее значение интенсивности отказов элементов схемы:

КН*КТ*?Xi*Ni

(0,000198 + 0,002 + 0,0144 + 0,27 + 0,228 + 0,756 + 0,756 + 0,0012 + 0,18 + 0,0024 + 0,0044+0,4+0,0016) * 10-6 [1/час] = 2,016298 * 10-6 [1/час]

2) Определяем наработку на отказ:

T0= 1/ лобщ = 1/(2,016298 * 10-6) = 40135,4 часов = 2066,9 дней ? 5,8 лет

3) Вычисляем вероятность безотказной работы для нескольких промежутков времени:

P(t) = e-лобщ*t

P(0) = e-2,016298* 10^-6 * 0 = 1

P(10) = e-2,016298* 10^-6 * 10 =0,999971204

P(100) = e-2,016298* 10^-6 * 100 = 0,999712073

P(1000) = e-2,016298* 10^-6 * 1000 = 0,997124455

P(10000) = e-2,016298* 10^-6 * 10000 = 0,981613808

P(100000) = e-2,016298* 10^-6 * 100000 = 0,8173974725

4) Наряду с вероятностью безотказной работы P(t) можно определить показатель вероятности отказов Q(t), который определяется по формуле:

Q(t) = 1 - P(t)

Q(0) = 1 - 1 = 0

Q(10) = 1 -0,9999798372 = 0,000201628

Q(100) = 1 -0,999712905 = 0,0002016095

Q(1000) = 1 -0,997124455 = 0,0020142366

Q(10000) = 1 -0,971613808 = 0,028386192

Q(100000) = 1 -0,8173974725 = 0,1826025275

При расчёте надёжности было установлено, что при малом времени эксплуатации вероятность безотказной работы близка к 1, а вероятность отказа близка к 0. При длительном периоде эксплуатации вероятность безотказной работы стремится к 0, а вероятность отказа - к 1.

Таблица 3

№	Наименование	Кол-во Ni	Кн	Кт	л*10-6[1/час]	Л*Ni*10-6[1/час]
1	БИС К556РТ18	1	0,9	1,25	0,000198	0,000198
2	Кварцевые резонаторы	2	-	0,5	0,0012	0,0006
3	Резисторная сборка	3	-	0,9	0,001387	0,001387
4	Стабилизатор напряжения	1	0,82	1,22	0,37	0,37
5	Компараторы	2			0,004	0,008
6	Семисигментные индикаторы	6	0,9	1	0,0012	0,0012
7	Диоды HL1, HL2,HL3	3	-	1	0,0011	0,0044
8	Резисторы	28	-	0,8	0,028	0,756
9	Конденсатор	12	-	1,11	0,114	0,428
11	Биполярные транзисторы VT	21	-	1	0,0032	0,016
12	Пайка	400	-	1	0,001	0,4
	Всего	436				2,016298



Масштабы:

По оси P,Q: в 1,5см 0,2 P(t), Q(t);

По оси времени: в 2 см 10n[час], где n=1, 2, 3... 4.

Расчёт технологичности конструкции ЭБУ

Для схемы определяются 7 основных показателей технологичности, каждый их которых имеет свою весовую характеристику цi. Величина коэффициента весомости зависит от порядкового номера частного показателя в ранжированной последовательности и рассчитывается по формуле:

где q - порядковый номер ранжированной последовательности частных показателей.

Таблица 4

Порядковый номер показателя (q)	Показатели технологичности	Обозначение (Ki)	Степень влияния (цi)
1	Коэффициент использования микросхем	Км.с=0,152	1,0
2	Коэффициент автоматизации и механизации	Ка.м=0,806	1,0
3	Коэффициент автоматизации и механизации к подготовке монтажу	Км.п=0,152	0,8
4	Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля	Ка.р.к=0,63	0,5
5	Коэффициент повторяемости	КПОВ=1	0,3
6	Коэффициент применения типовых технологических процессов	Кт=1	0,2
7	Коэффициент прогрессивного формирования деталей	Ко =0,71	0,1

Количественная оценка технологичности является комплексной величиной и определяется по формуле:

1) Коэффициент использования микросхем:

Нм.с.- количество микросхем

Нр.э.- количество электро-радиоэлементов

2) Коэффициент автоматизации и механизации:

На.м. - количество монтажных соединений, которые осуществляются автоматизированным и механизированным способом

Нм- общее количество монтажных соединений

3) Коэффициент автоматизации и механизации к подготовке монтажу:

На.м. - количество элементов в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью автоматов и полуавтоматов

Нп- общее число элементов, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации

4) Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля

На.р.к. - число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах

Нр.к. - общее количество операций контроля и настройки

5) Коэффициент повторяемости:

Нт.о.р. - количество типоразмеров оригинальных и основных процессов

Но.т.р.э. - общее количество типов размеров элементов схем

6) Коэффициент применения типовых технологических процессов:

Дт.п. и Ет.п. - число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповых технологических процессов

Д и Е - общее число деталей и сборочных единиц, кроме крепежа

7) Коэффициент прогрессивного формирования деталей:

Дт.з. - количество типоразмеров, ранее освоенных на предприятии

Дт - общее количество типоразмеров

Комплексный показатель технологичности конструкции:

Данный расчет показал, что результат совокупности свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте, объема выпуска и условий выполнения работ является оптимальным.

Разработка технологического процесса изготовления, сборки и монтажа печатной платы ЭБУ

Существует множество различных методов изготовления печатных плат. В современной промышленности при производстве печатных плат в основном применяются химический, комбинированный и электрохимический методы получения рисунка проводников. Печатную плату измерителя угла наклонов и поворотов можно изготовить как электрохимическим, так и комбинированным методом.

Электрохимический метод применяют для изготовления двухсторонних печатных плат с высокой плотностью проводящего рисунка. При травлении меди с поверхности платы эффект бокового подтравливания почти отсутствует, что позволяет получить очень узкие проводники с шириной 0,15 мм и с таким же зазором между ними.

Таким образом, технологический процесс изготовления печатных плат электрохимическим методом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики и обеспечивает повышенную плотность сложные в производстве многослойные печатные платы на двухсторонние.

Комбинированный метод применяют для изготовления ДПП и ГПП с металлизированными отверстиями на двустороннем фольгированном диэлектрике. Проводящий рисунок получают субтрактивным методом, а металлизацию отверстий осуществляют электрохимическим методом.

Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания ПП.



Рис. 1

Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства с минимальной шириной проводников и зазоров между ними 0,3 - 0,5 мм (платы 1 и 2 классов плотности монтажа) и с точностью воспроизведения изображения ± 0,2 мм.

Сеткографический метод основан на нанесении специальной краски на плату путем продавливания ее резиновой лопаткой ( ракелем) через сетчатый трафарет, на котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания. Точность и плотность монтажа аналогичны предыдущему методу.

Рис. 2

Метод фотопечати характеризуется самой высокой точностью (±0,05 мм) и плотность монтажа, соответствующими 3 - 5 классу (ширина проводников и зазоров между ними 0,1 - 0,25 мм). Он состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).

Рис. 3

1 - фотошаблон, 2 - фоторезист, 3 - плата.

В настоящее время для изготовления односторонних и двусторонних печатных плат используют огромное множество различных методов. При этом каждый из них можно отнести к одному из двух видов технологий:

1) Субтрактивный метод

2) Аддитивное формирование

По субтрактивной технологии рисунок проводников получается травлением медной фольги по защитному изображению в фоторезисте или металлорезисте.

1)Субтрактивный негативный процесс с использованием сухого плёночного фоторезиста (СПФ).

Процесс достаточно простой, применяется при изготовлении одно- и двухсторонних печатных плат. В качестве заготовки используется фольгированный диэлектрик. Металлизация внутренних стенок отверстий не выполняется. Методами фотолитографии с помощью СПФ на поверхности фольги формируется защитная маска, представляющая собой изображение (рисунок) проводников. Затем открытые участки медной фольги подвергаются травлению, после чего удаляется фоторезист, и плата готова.

Рис. 4

2) Субтрактивный позитивный процесс.

Создаётся проводящий рисунок двухсторонних слоёв с межслойными металлизированными переходами (отверстиями), СПФ наслаивается на заготовки фальгированного диэлектрика, прошедшие операции сверления отверстий и предварительной металлизации медью стенок отверстий и всей поверхности фольги (5-7 мкм). В процессе фотолитографии СПФ защитный рельеф получают на тех местах поверхности фольги, подлежащей последующему удалению травлением. На участке незащищённой СПФ последовательно осаждаются медь и металлорезист, в том числе и на поверхность стенок отверстий. После удаления маски СПФ незащищённые (более тонкие) слои меди вытравливаются. Данный технологический процесс более сложный, чем негативный, но с его помощью удаётся получить металлизированные стенки отверстий.



Рис. 5

3) Тентинг-процесс.

Как и в позитивном процессе берётся заготовка фольгированного диэлектрика, формируются отверстия, производится предварительная металлизация всей платы, включая стенки отверстий, затем наносится СПФ, который формирует маску во время фотолитографии в виде рисунка печатных проводников и образует завески-тенты над металлизированными отверстиями, защищая их во время последующих операций травления свободных участков медной фольги. Применение тентинг-метода упрощает технологический процесс изготовления двухсторонних печатных плат с металлизированными отверстиями, но есть сложности: качество поверхности металла вокруг отверстий должно быть очень хорошим.Для получения изображений этим методом используют плёночный фоторезист (15-50 мкм).

Подготовка поверхностей заготовок под наслаивание пленочного фоторезиста с целью удаления заусенцев сверленых отверстий и наростов гальванической меди производится механической зачисткой абразивными кругами с последующей химической обработкой в растворе персульфата аммония или механической зачисткой водной пемзовой суспензией. Такие варианты подготовки обеспечивают необходимую адгезию пленочного фоторезиста к медной поверхности подложки и химическую стойкость защитных изображений на операциях проявления и травления. Кроме того, механическая зачистка пемзой дает матовую однородную поверхность с низким отражением света, обеспечивающая более однородное экспонирование фоторезиста.

Рис. 6

Аддитивный способ изготовления печатных плат (ПАФОС). Метод ПАФОС - это полный аддитивный химический метод, по которому проводники и изоляция между ними формируется гальваническим осаждением и прессованием. Метод отличается от субтрактивных технологий тем, что металл проводников наносится, а не вытравливается.

Проводящий рисунок формируется (рис. 14.1.5) последовательным наращиванием слоев: 1 - получение на временных "носителях" - листах из нержавеющей стали - медной шины толщиной 2ч20 мкм; 2 - формирование рисунка в СПФ; 3 - гальваническое осаждение тонкого слоя никеля (2ч3 мкм) и меди (30 ч 50 мкм) по рисунку освобождений в рельефе пленочного фоторезиста. В защитном рельефе пленочногофоторезиста на верхнюю поверхность сформированных проводников производится также нанесение адгезионных слоев (5). После этого пленочныйфоторезист удаляется (6). При изготовлении ДПП подготовленные пластины разделяются пластиной препрега или другого диэлектрики (7) и спрессовываются (8), после чего механически удаляются носители (9). Если не нужны межслойные переходы, то медные шины стравливается и плата готова (10).

Рис. 7

Трассировка печатной платы - разработка топологии электрических соединений между посадочными местами электронных компонентов, устанавливаемых на печатную плату. Трассировка печатных плат является следующей стадией после разработки принципиальной схемы будущего изделия, подбора соответствующих электронных компонентов, и выбора конструктива для установки печатной платы.

Существует три основных способа трассировки ПП:

1) Ручной (человек самостоятельно с помощью определенных программных инструментов наносит рисунок проводников на чертеж платы)

2) Автоматический (программа самостоятельно прокладывает проводники используя ограничения, наложенные разработчиком. Разработчик контролирует результат. При необходимости корректирует исходные параметры задачи и повторяет трассировку. Корректировка включает изменение расположения компонентов, предварительной прорисовки цепей вручную и т.п. На данный момент все современные системы проектирования имеют сложные и эффективные системы автоматической трассировки)

3) Интерактивный (человек указывает роботу последовательность действий в сложных участках трассировки, контролируя пошагово результат, а автоматика делает черновую работу по прорисовке цепи и контролю правил трассировки. Интерактивная трассировка печатных плат может использоваться как для полностью ручной трассировки, так и для доработок печатной платы после автоматической трассировки)

Трассировка соединений является, как правило, заключительным этапом конструкторского проектирования РЭА и состоит в определении линий, соединяющих эквипотенциальные контакты элементов, и компонентов, составляющих проектируемое устройство.

Входные данные, необходимые для осуществления работ по трассировке печатных плат:

1) Схема электрическая принципиальная

2) Спецификация (список электронных компонентов для монтажа на печатную плату)

3) Габаритный чертеж печатной платы.

4) Техническое задание.

Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно разбить на три большие группы:

1)Волновые алгоритмы. Данные алгоритмы получили широкое распространение в существующих САПР, поскольку они позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со своей совокупностью конструктивных ограничений. Эти алгоритмы всегда гарантируют построение трассы, если путь для нее существует.

2)Ортогональные алгоритмы, обладающие большим быстродействием, чем алгоритмы первой группы. Реализация их на ЭВМ требует в 75-100 раз меньше вычислений по сравнению с волновыми алгоритмами. Такие алгоритмы применяют при проектировании печатных плат со сквозными металлизированными отверстиями. Недостатки этой группы алгоритмов связаны с получением большого числа переходов со слоя на слой, отсутствием 100%-ой гарантии проведения трасс, большим числом параллельно идущих проводников.

3)Алгоритмы эвристического типа. Эти алгоритмы частично основаны на эвристическом приеме поиска пути в лабиринте. При этом каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя встречающиеся на пути препятствия.

Трассировка печатной платы КДМП была выполнена в САПР P-CAD 2006 в автоматическом режиме с шагом координатной сетки 2,5мм. Печатная плата была разделена на 3 части, дабы упростить ход работы. Трассировка представлена на листе 26, 27.



Вопросы охраны труда и техники безопасности при изготовлении печатной платы ЭБУ

При изготовлении печатных плат производится механическая обработка слоистых пластиков (резка, пробивка отверстий). Работающие на обработкеслоистых пластиков должны соблюдать правила техники безопасности при холодной обработке материалов.

Охрана труда - система законодательных актов, постановлений, организационных, санитарных, технических мер, обеспечивающих безопасные для здоровья условия труда на рабочем месте. Труд стал более интенсивным, напряженным, требующим затрат умственной, эмоциональной и физической энергии.

Это имеет прямое отношение и к специалистам, связанным с проектированием, разработкой, эксплуатацией, изготовлением печатных плат различного назначения.

На рабочем месте монтажника должны быть созданы условия для высокопроизводительного труда. В настоящее время все большее применение находят автоматизированные рабочие места, которые оснащаются местной вытяжкой и местным освещением, эргономичным столом и стулом.

1Общие правила и требования техники безопасности на предприятии или рабочем месте.

1.1 Рабочее место должно быть чистым, хорошо освещено и не загромождаться лишними предметами или инструментами.

1.2 При механических работах нужно пользоваться исправным инструментом. Напильники должны иметь плотно насаженные ручки со стягивающими кольцами. Нельзя пользоваться инструментами не по их прямому назначению.

1.3. Стружку или опилки не убирайте руками, пользуйтесь для этого щеткой.

1.4. При получении порезов или царапин нужно немедленно промыть рану чистой водой с мылом для удаления грязи и опилок, обработать рану настойкой йода или спиртом и наложить стерильную повязку.

1.5. При получении серьёзных порезов смазать рану фураплас-том, который ее дезинфицирует и защищает пленкой.

1.6. При обильном кровотечении нужно наложить тугую повязку или жгут и вызвать скорую медицинскую помощь.

1.7. Во избежание ранений рук заусенцами необходимо применять хлопчатобумажные перчатки или брезентовые рукавицы.

1.8. Важное эмоциональное значение имеет правильное и достаточное освещение участков и рабочих мест обработки заготовок

1.9. При воздействии громкого шума, производимого работающим оборудованием, необходимо пользоваться защищающими наушниками или берушами.

1.10. До начала работы нужно надеть спецодежду

1.11. Подготовить и проверить исправность инструмента, электропаяльника и приспособлений.

1.12. Проверьте надежность заземления рабочего стола.

1.13. Убедится, что вблизи места работы нет легковоспламеняющихся материалов и горючих жидкостей

1.14. Обо всех обнаруженных неисправностях сообщите мастеру и не приступайте к работе без его разрешения.

1.15. Запрещается курить на рабочем месте.

1.16. Запрещается распивать напитки или иметь напитки на рабочем месте

1.17. Запрещается оставлять рабочее места без присмотра, а особенно под напряжением.

2. При работе с гильотинными ножницами.

2.1. Необходимо применять балансирные ножницы с оградительной линейкой, которая предупреждает попадания руки рабочего под нож при подаче материала.

2.2. В роликовых ножницах впереди подающих валиков должна устанавливаться предохранительная линейка.

3. Приработа на сверлильных и токарных станках.

3.1. Приспособления для закрепления инструмента на сверлильных станках должны обеспечивать надёжный зажим.

3.2. Обрабатываемые детали устанавливают на плите станка непосредственно при помощи кондукторов.

3.3. Удерживать обрабатываемое изделие руками не допускается.

3.4. Использование инструментов с забитыми или изношенными конусами и хвостовиками не допускается.

3.5. Ременные приводы сверлильных станков должны иметь ограждение.

3.6. При работе на сверлильных и токарных станках обязательно надевается головной убор во избежание скальпирования.

3.7. Закрепив деталь или сверло в патроне станка, не забывайте удалить из патрона ключ.

3.8. Во время работы на токарном станке или точиле надевайте защитные очки.

4. При работе на прессе.

4.1. Во избежание травмирования рук приборы управления, муфта включения и тормоз пресса не должны допускать самопроизвольного включения пресса.

4.2. Узлы включающей тормозной системы при работе на режиме одиночный «ход» должны обеспечивать автоматическое отключение муфты включения тормоза после каждого хода с фиксацией ползуна в исходном крайне положение.

4.3. Для безопасности при работе включающий механизм пресс - ножниц должен быть устроен так, чтобы после каждого рабочего хода происходилоавтоматическое выключение пресса, даже если пусковая педаль (рычаг) осталась еще нажатой.

4.4. Пресс - ножниц должен иметь противовес, что предупреждает возможность опускания ползуна.

5. При работе с химическими веществами.

5.1. К работе с этими травителями допускаются лица, обученные безопасным приёмам работы и прошедшие инструктаж на рабочих местах по работе с вредными и ядовитыми веществами.

5.2. Весьма опасно попадание даже самых малых количеств щелочи в глаза.

5.3. Для травления меди с пробельных мест плат используется ряд токсичнх веществ, которые влияют на открытые участки кожи.

5.4. В случаи попадания травителей на кожу или слизистую оболочку глаз необходимо немедленно обильно промыть их проточной водой или 0,5-1,0%-ным раствором квасцов, а затем обратиться в медпункт.

5.5. Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.

5.6. Выполняя работы с легковоспламеняющимися веществами, кислотами, следует работать стоя.

5.7. Запрещается наклоняться над сосудом, накаливая или нагревая реактивы.

5.8. Запрещается: нюхать выделяющиеся газы.

5.9. Большинство растворителей огнеопасны, а их пары могут взрываться. Поэтому следует избегать открытого огня и не курить

5.10. Необходимо пользоваться специальной химической посудой из тонкого стекла, так как толстое стекло из-за местного нагрева может лопнуть.

5.11. Если вливать воду в кислоту, она вскипает и разбрызгивается, что может привести по ожогам и повреждениям кожи.

5.12. Готовя раствор из концентрированной кислоты, нужно кислоту вливать в воду, а не наоборот, мелкими порциями, тонкой струей, непрерывно помешивая раствор стеклянной палочкой.

5.13. Окончательная промывка плат проводится в изопропиловом спирте и ацетоне.

5.14. Необходимо немедленно промыть пораженное место проточной водой и наложить повязку, пропитанную насыщенным раствором питьевой соды.

5.15. При первых признаках отравления необходим свежий воздух, вдыхание кислорода.

6. При монтажных работах и работах с паяльником.

6.1. При монтажных работах нужно аккуратно пользоваться кусачками: отскакивающие мелкие кусочки провода могут попасть в глаз.

6.2. Особенно убедитесь в исправности ручки электропаяльника и проводов.

6.3. Концы припаиваемых проводов перед пайкой нужно закрепить, иначе при удалении паяльника конец незакрепленного провода спружинит, и брызги припоя или флюса попадут в глаз.

6.4. Остерегаться при пайке брызгав расплавленного припоя и не касаться горячих мест руками.

6.5. Паяльные работы должны вестись в хорошо проветриваемом помещении: пары флюсов и свинца, который содержится в припое-токсичны.

6.6. Во время работы с паяльником: осторожно обращаться с электропаяльником, не ронять и не использовать его в качестве ударного инструмента.

6.7. При кратко временных перерывах в работе класть нагретый паяльник на специальную подставку.

6.8. При необходимости оставить рабочее место выключать электропаяльник.

6.9. При пайке, лужении и работе с кислотами пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками.

6.10. Все химические вещества, применяемые при пайке, держать в стеклянной посуде с притертыми стеклянными пробками;

6.11. Травление изделий перед лужением и травление кислоты для приготовления хлористого цинка проводить в вытяжном шкафу или в специально отведенном помещении;

6.12. Не разливать их на стол, пол, одежду и обувь, не смачивать руки и не пробовать на язык, особенно хлористый цинк.

6.13. После окончания работы выключить электропаяльник, убрать рабочее место, положить на установленное место инструменты, приспособления, припой и флюсы, выключить (закрыть) вентилятор, привести себя в порядок.

Разработка маршрутной карты

Технологический процесс сборки и монтажа представлен следующими этапами:

1) Входной контроль

2) Заготовка и вырезка печатной платы из фольгированного диэлектрика

3) Получение фиксирующих и технологических отверстий

4) Сверление отверстий, подлежащих металлизации

5) Механическая подготовка поверхности

6) Металлизация отверстий

7) Электрохимическое омеднение

8) Химическая подготовка поверхности

9) Нанесение фоторезиста

10) Экспонирование фоторезиста

11) Проявление фоторезиста

12) Контроль проявления

13) Нанесение металлорезиста

14) Снятие фоторезиста

15) Травление меди

16) Контроль травления

17) Снятие металлорезиста

18) Нанесение защитнойфотомаски

19) Сушка маски

20) Экспонирование маски

21) Проявление маски

22) Отверждение маски

23) Обслуживание

24) Электрический контроль перед поверхностным монтажом

25) Установка элементов на печатную плату

26) Флюсование и пайка волной припоя

27) Очистка от флюса

28) Маркировка платы

29) Лакировка платы

30) Контроль ОТК

31) Распечатка документации и упаковка

Разработанный технологический процесс изготовления печатной платы для БИС К556РТ18 представлен в приложении 2,на маршрутных картах.

Заключение

печатный плата электронный управление

В данном курсовом проекте разрабатывается печатная плата ЭБУ. Были рассмотрены принципы конструирования печатных плат, требования к ним по ГОСТу (классы точности, классы плотности), виды плат.

Были произведены следующие расчеты: расчёт площади печатной платы, полный (окончательный) расчёт надежности и расчет помехоустойчивости. Для изготовления данной платы использовался моносхемный принцип конструирования, субтрактивным позитивным методом.

Был разработан технологический процесс для изготовления печатной платы, в качестве материала был выбран стеклотекстолит.

Срок службы ЭБУ по расчетам составил не менее 5,8 лет.. Все элементы являются доступными и относительно дешевыми, что и обусловило выбор данной элементной базы ЭБУ.

В данном курсовом проекте содержится глава о технике безопасности, которая регламентирует правила и нормы безопасности на рабочем месте при изготовлении печатных плат.

В графической части представлены: схема электрическая принципиальная ЭБУ, УГО и временные диаграммы работы БИС К556РТ18..

Размещено на Allbest.ru