Основы конструирования и технологии производства ЭВС

Окончание таблицы 2

К10-17Б		13,5	9,5	15,5	1	160,3	1004,9	1611,6	11977,2
К10-17Б		14	10	15,5	2	175	1004,9	1696,5	11977,2
К50-35	6	6	12		1	270	1004,9	6104,16	11977,2
TZ03Z500F169		4	6	8,3	1	36	1004,9	1017,9	11977,2
КТ3107К		5,2	5,2	14	1	106,2	344,5	662,6	2149,5
КТ3102ГМ		5,2	5,2	14	1	106,2	344,5	662,6	2149,5
КТ399А		5,8	5,3	14,3	1	132,1	344,5	824,3	2149,5
PIC16F84A-04		6,20	19,56	4,36	1	151,99	169,7	793,12	906,142
КР1157EH52A		3,45	5,2	15,2	1	18,11	169,7	113,022	906,142
TS-A2PV-130		12	7	9,6	1	150	600	1512	6048
КД522А	1,9	1,9	3,8		1	9,025	65,275	64,6	708,8
КД503А	3	3	7,5		2	28,125	65,275	318,1	708,8
HC-52		8,26	8,9	9,5	1	91,9	91,9	408	408
DV-16230		36	85	9,7	1	3825	3825	44523	44523
Всего:							8628,6		89268,7

 

 

1.3 Составление  схем группировки элементов на  печатной плате

 

Группировка элементов на печатной плате выполняется, исходя из рассчитанной площади печатной платы и с учетом связей между элементами схемы.

Для выполнения группировки элементов была использована программа PCB Layout, находящейся в пакете программ DipTrace.

При расстановке элементов  схемы на печатной плате было выполнено  три варианта группировки. На рисунке 14 изображен первый вариант группировки.

Рисунок 14 -  Схема группировки элементов на плате (вариант 1)

 

Рисунок 15 -  Схема группировки элементов на плате (вариант 2)

Рисунок 16 -  Схема группировки элементов на плате (вариант 3)

 

Третий вариант группировки  элементов на печатной плате является более целесообразным для использования, так как элементы расположены  таким образом, что печатная плата имеет наименьшие габариты, а также данный вариант является самым экономичным из трех.

 

1.4 Составление  эскиза компоновки элементов и монтажных

отверстий

 

При составлении эскиза компоновки элементов и монтажных соединений необходимо учитывать места крепления платы с оригинальными типоразмерами. На рисунке 17 представлен эскиз компоновки элементов и монтажных отверстий на печатной плате.

Рисунок 17 -  Эскиз компоновки элементов и монтажных

отверстий на печатной плате

 

Диаметр отверстий элементов  был выбран в соответствии с ГОСТ 10.317-79 «Платы печатные. Основные размеры» .

 

Таблица 3 – Диаметры отверстий  элементов с учетом металлизированных отверстий

Элемент	Диаметр отверстия, мм
Конденсатор С1…С10	0,4
Транзистор VT1…VT4	0,6
Резистор R1…R11	0,6
Микросхема DA1	0,9
Микросхема DD1	0,9
Диод VD1…VD3	0,5

Окончание таблицы 3

Кнопка SA1…SA4	0,5
Кварцевый резонатор ZQ1	0,5

 

   1.5 Разработка чертежа печатной платы

 

Трассировка печатной платы была произведена при помощи программы Dip Trace в один  слой. Печатные проводники наносились под углом  90 & 45 градусов. В соответствии с ОСТ4 ГО.076.000 «Печатные платы. Конструирование» толщина печатных проводников составляет 0,5 мм, а связи земли и питания – 1 мм, а расстояние между проводниками составляет 0,3 мм при напряжении не более 50 В. Расстояние от края металлизированного отверстия до края проводника не должно быть менее 0,6 мм, а расстояние о края металлизированного отверстия до края печатной платы не должно быть менее 5 мм.

В соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» расстояние между элементами составляет 1,25мм.

 На рисунке 18 представлен верхний слой печатной платы многофункционального частотомера.

Рисунок 18 - Рисунок печатного монтажа нижнего слоя печатной платы

Рисунок 19 - Рисунок печатного монтажа нижнего слоя печатной платы

 

Рисунок 20 - Рисунок печатного монтажа нижнего слоя печатной платы

 

В результате разработки рисунка  печатного монтажа площадь печатной платы удалось уменьшить. Расчёт полной площади печатной платы составил S_об= 8628,6 мм², тогда как реальный размер печатной платы удалось уменьшить до размеров равных 5662,96 мм² (ширина 67,32 мм, длинна 84,12 мм).

Этому результату поспособствовало правильное выполнение группировки, компоновки элементов на плате и разработки чертежа печатной платы.

 

1.6  Разработка  сборочного чертежа печатной  платы

 

Сборочный чертеж при минимальном  количестве изображений должен давать полное представление о расположении всех элементов всех и деталей. Его выполняют в соответствии с ГОСТ 2.109-73 «Основные требования к чертежам»

Рисунок 21 – Сборочный чертеж печатной платы

 

Для изготовления сборочного чертежа печатной платы использовался  PCB Layout, идущего в пакете программ DipTrace.

Самым большим элементом  печатной платы являются конденсаторы С8,С9 (К10-17Б -100В-33нФ±10%), высота которого составляет 14,8мм.  Размер печатной платы составляет 1002,2 мм² (ширина 63,35 мм, длинна 15,82 мм).

При компоновке радиодеталей на печатной плате их располагают  обычно параллельно поверхности  платы. На рисунке 22 изображен способ установки радиоэлементов на печатную плату.

 

Рисунок 22 – Способ установки радиоэлементов на плату

 

Резистор МЛТ-0,125Вт устанавливается на печатную плату, сгибая  выводы под углом 90 градусов. Выводы должны выступать не более 1,5 мм.

Конденсатор устанавливается  на печатную плату, выступая выводами снизу не более 1,5 мм.

Транзистор КТ315 устанавливается  на печатную плату, выступая выводами снизу не более 1,5 мм.

Микросхема PIC16F84А-04 устанавливается  на печатную плату, выступая выводами снизу не более 1,5 мм. Установка Микросхемы показано на рисунке 23

Рисунок 23 – Установка  микросхемы PIC16F84А-04

 

Установка элементов на печатную плату производится в соответствии с ОСТ 4 ГО.010.030 – «Установка изделий  электронной техники на печатные платы».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАЗДЕЛ

 

2.1 Выбор, обоснование  и описание метода изготовления  печатной платы

 

Для многофункционального частотомера изготовление платы будет происходить субтрактивным(негативным) методом так как он наиболее освоен и распространен для простых печатных плат. В качестве исходного материала используются фольгированные медью изоляционные материалы толщиной 30-50 мкм. После переноса рисунка печатных проводников в виде стойкой к растворам травления пленки на фольгированную основу, незащищенные ею места химически стравливаются. Защитную пленку наносят трафаретным методом, при котором используют специальную, химически стойкую краску, называемую трафаретной.

Схема субтрактивного метода изготовления односторонних печатных плат:

1)заготовка фольгированного диэлектрика;

2)получение защитного рисунка;

3)подготовка поверхности фольги;

4)травление открытых участков фольги;

5)сушка платы;

6)удаление защитного рисунка.

Существенными преимуществами субтрактивного метода по сравнению с аддитивным, негативным и позитивным методами являются:

• возможность полной автоматизации процесса изготовления;
• высокая производительность;
• низкая себестоимость.

 

На рисунке 24 изображена схема субтрактивного метода изготовления печатной платы

Рисунок 24 – Схема субтрактивного метода изготовления

печатной платы

Недостатками метода являются низкая плотность компановки связей и наличие экологических проблем из-за образования больших объемов отработанных травильных растворов.

 

2.2 Разработка  процесса сборки электронного  устройства на печатной плате

 

Наиболее распространенной проблемой печатных плат, которая  может быть обнаружена на этапе входного контроля является неудовлетворительная паяемость выводов электронных радиоэлементов (ЭРЭ). Причин возникновения данного дефекта много: от неправильного выбора технологических материалов и режимов пайки до нарушения условий хранения или бракованных комплектующих. И все же наиболее часто подобные проблемы связаны именно с нарушением условий/сроков хранения элементов или поставкой некачественных компонентов. Контроль осуществляется путем выборочной проверки (пайки) отдельных радиоэлементов из общего числа однотипных элементов.

Для подготовки навесных элементов  к монтажу необходимо произвести зачистку выводов. Зачистка выводов навесных радиоэлементов для их последующего облуживания производится при наличии на них краски или лака. Расстояние зачищаемого участка вывода от корпуса радиоэлемента должно быть не менее 1 мм.

Установка навесных радиоэлементов на печатные платы производится ручным способом или специальными укладочными машинами. В первом случае для подрезки и подгибки выводов используют специальные установки.  Подготовку навесных радиоэлементов к монтажу ведут на специализированных участках и осуществляют пооперационным методом или комплексно. При массовом выпуске аппаратуры или групповой организации поточной сборки подготовка радиоэлементов совмещается с их установкой на печатных платах.

Плата устанавливается в герметичный корпус и фиксируется за счет специальных болтов, расположенных по краям печатной платы.

Корпус многофункционального частотомера показан на рисунке 25

 

Рисунок 25 – Корпус для многофункционального частотомера

 

2.3 Расчет технологичности

 

Технологичность – совокупность свойств конструкции изделия, проявляющиеся  в возможности оптимальных затрат труда, времени, средств труда, при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации, ремонте. [1]

Технологичность определяется по формуле:

                                        ,                                                          (7)

где К_i – расчётный частный показатель, соответствующего класса блока;

– весовой коэффициент;

i – порядковый номер показателя;

n – количество показателей.

Для того, чтобы определить комплексный показатель технологичности необходимо определить каждый частный показатель.