Разработка печатной платы отладочной платы S7600A

2 Группа: «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 Группа: «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.

 Независимо от вводных  данных, ТЗ и алгоритма трассировки, к печатным платам предъявляется некоторый ряд технических требований:

основание печатной платы должно быть однородным по цвету, монолитным, без внутренних пузырей и раковин, без посторонних включений, сколов, трещин и расслоений, имеют допуски: царапины, следы от удаления отдельных не вытравленных участков, контурное просветление.

Допускаются риски глубиной менее 25 мкм и длинной до 6 мм.

Допускаются отслоения  проводника в одном месте не более 4 мм.

Связь между  сторонами платы осуществляется при помощи монтажных отверстий. При помощи их крепятся элементы. Вокруг монтажного отверстия делается ободок, который называется контактной площадкой. Его ширина не менее 50 мкм. Разрывы не допускаются. Допускаются отдельные отслоения контактных площадок до 2% и их ремонт при помощи эпоксидного клея, после чего они должны выдерживать три пайки.

При воздействии повышенной температуры, контактные площадки должны держать температуру порядка 290 С не менее 10 сек без разрывов и отслоения.

Обычно схема выполняются на слоистом или листовом основании: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит. Монтажные отверстия могут быть металлизированными и не металлизированными. На одной стороне расположен печатный монтаж, а на другой объёмные элементы; крепёж, арматура, тепло отводы и т.д.

Печатные проводники желательно располагать параллельно друг к другу. При необходимости угол печатного проводника .

Узкие проводники легко отслаиваются. Для их закрепления используют сквозные отверстия через каждые 25 - 30 мм, или  расширяются контактные площадки 1х1 мм. Если ширина экрана более 5 мм, то в экране надо делать вырезы, т.к. при нагреве медь расширяется и может покоробиться.

Класс печатной платы ОП S7600A «2» -  с повышенной плотностью монтажа, имеющие ширину проводников и зазоры не менее 0.25 мм. Чертежи печатных плат выполняют на бумаге, имеющей координатную сетку, нанесенную с определенным шагом. Наличие сетки позволяет не ставить на чертеже размеры на все элементы печатного проводника.

Координатную сетку наносят  на чертеж с шагом 2.5, 1.25 или 0.63мм. Шаг 1.25 мм применяют в том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1.27 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах т.е. точках пересечения линий координатной сетки.

Диаметр отверстия в печатной плате должен быть больше диметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0.8мм диаметр неметаллизированного отверстия делают на 0.2 мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0.8 мм - на 0.3 мм больше. Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы. Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половины толщины платы. Чтобы обеспечить надежное соединение металлизированного отверстия с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку.

Контактные площадки, к  которым будут припаиваться выводы от планарных корпусов, рекомендуется  делать прямоугольными.

Следует иметь в виду, что узкие проводники (шириной 0.3 - 0.4 мм) могут, отслаивается от изоляционного основания при незначительных

нагрузка. Если такие проводники имеют большую  длину, то следует увеличивать прочность  сцепления проводника с основанием, располагая через каждые 25 - 30 мм по длине проводника металлизированные отверстия или местные уширения типа контактной площадки с размерами 1 х 1 или более.

Экраны и  проводники шириной более 5 мм следует  выполнять с вырезами. Связано  это с тем, что при нагреве  плат в процессе пайки изоляционного основания могут выделяться газы. Если проводник или экран имеют большую ширину, то газы, не находят выхода могут вспучивать фольгу. Формы вырезов может быть произвольной.

При процессе пайки, стоит учитывать влияние такого процесса как адгезия (прилипание) - в физике как сцепление поверхностей разнородных твёрдых или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярным взаимодействием (полярным, образованием химических связей или взаимной диффузией) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей -  так, при трении поверхностей с низкой адгезией трение минимально.

 

 

 

 

Трассировочный чертёж печатной платы по схеме принципиальной модернизированной ОП S7600A выполнен, по волновому алгоритму, при помощи среды СПАР AutoCAD Electrical 2013, представлен на листах 28 и 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Расчет элементов на печатной плате ОП S7600A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент применения микросхем и микросборок:

где К_э.мс - общее число дискретных элементов, замененных микросхемами;

    Н_эре - общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы. К ИЭТ относятся резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, реле и другие элементы.

Коэффициент автоматизации  и механизации монтажа:

где Н_м.м - количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным и механизированным способом. Для блоков на печатных платах механизация относится к установке ИЭТ и последующей пайке волной припоя;

     Н_м - общее количество монтажных соединений. Для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ определяются по количеству выводов.

Коэффициент автоматизации и механизации  подготовки ИЭТ к монтажу:

где Н_м.п.ИЭТ - количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью автоматов и полуавтоматов;

    Н_п.ИЭТ - общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации.

 

Коэффициент автоматизации и механизации  регулировки и контроля:

где  Н_а.р.к - число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах;

 Н_р.к - общее количество операций контроля и настройки. Две операции: визуальный контроль и электрический являются обязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы, то количество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этих элементов.

 

Коэффициент повторяемости  ИЭТ:

где  Н_{т.ор.ИЭТ} – количество типоразмеров оригинальных ИЭТ в РЭС. К оригинальным относится ИЭТ, разработанные и изготовленные впервые по техническим условиям РЭС; типоразмер определяется компоновочным размером и стандартом на элемент;

       Н_т.ИЭТ – общее количество типоразмеров на элемент.

 

Коэффициент применения типовых технологических процессов:

где  Нмэрэ и Нэрэ - число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповых технологических процессов;

     Нмэ и  Нэ - общее число деталей и сборочных  единиц в РЭС, кроме крепежа  (винтов, гаек, шайб).

Коэффициент прогрессивного формирования  деталей.

 

Dнр- Количество деталей изготовленных прогрессивным методом.

D- Общее количество элементов.

Комплексный показатель технологичности :

 

 

Полученный коэффициент технологичности подходит данному виду производства. Этот коэффициент обусловлен наличием операции визуального осмотра и ручного монтажа некоторых деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

 

Порядковый номер (q) показателя	Показатели технологичности	Обозначение	Степень влияния
1	Коэффициент применения микросхем  и микроскобок	0,24	1,0
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	0,5	1,0
3	Коэффициент автоматизации и механизации  подготовки ИЭТ к монтажу	0,6	0,8
4	Коэффициент автоматизации и механизации  регулировки и контроля	0.3	0,5
5	Коэффициент повторяемости ИЭТ	0.43	0,45
6	Коэффициент применения типовых технологических процессов	0,56	0,2
7	Коэффициент освоенности деталей  и сборочных единиц (ДСЕ)	0,15	0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Технологический процесс монтажа микросхемы на печатной плате ОП S7600A

 

 

 

 

 

 

 

Технологический процесс  монтажа микросхем на печатную плату – это основой производственный процесс формовки выводов, установки и закреплению элементов на фальгированный  диэлектрик.

Весь процесс печатного монтажа должен производиться в соответствии с ТЗ, Трассировочным чертежом, на основании международных стандартов:   

  -  ГОСТ23751-86 «Печатные платы. Основные параметры конструкции»

  -  ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования»,

  -  ГОСТ 23592-96 «Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Общие требования к объемному монтажу изделий электронной техники и электротехнических»

  -  ГОСТ Р МЭК 61192-1-2010 «Печатные узлы. Требования к качеству. Часть 1. Общие технические требования» и

  -  ГОСТ Р МЭК 61191-2-2010 «Печатные узлы. Часть 2. Поверхностный монтаж. Технические требования»

Основные операции технологического процесса монтажа  микросхем на печатной плате: входной  контроль печатных плат и микросхем, формовка, обрезка и лужение выводов, установка микросхем на печатные платы, пайка электрических параметров, покрытие лаком, окончательный контроль.

Первоначально выбирается фольгированные диэлектрические  материалы, чаще всего на основании Текстолита, Стеклотекстолита, Гетинакса, которые представляют собой диэлектрик с нанесенной на него с одной или двух сторон медной фольгой. Для изготовления микромодулей, микросхем и микросборок применяют печатные платы из эластичных полимеров, полиэфирных пленок, керамики и стекла.

Перед процессом  печатного монтажа диэлектрик обрезается в соответствии с условием ТЗ и  на нег наносят фото резистор, в  некоторых случаях производиться  и сверление бедующей заготовки.

Процесс печатного  монтажа – это  современный метод монтажа радиоаппаратуры: в качестве проводников, соединяющих элементы, используют не монтажные провода, а узкие и тонкие полоски медной фольги, нанесенные на основание из электроизоляционного материала. Печатный монтаж нашел очень широкое применение в промышленности благодаря снижению трудоемкости монтажно-сборочных работ, резкому сокращению брака. Этот вид монтажа позволяет автоматизировать производство. Печатный монтаж вносит в изготовляемые нами приборы элемент современности и уменьшает вероятность ошибок при копировании схемы на монтажной плате, приведенной в описании, компоновки и трассировки.

Наибольшее признание  получил метод химического растворения  фольги. При этом методе рисунок схемы имеет, как правило, плавные закругленные очертания, в отличие от механического метода, когда рисунок состоит из прямых линий.

Но перед процессом  травления, необходимо произвести процедуру  экспонирования фоторезиста трассировочной карты на поверхность печатной платы, с целью дальнейшего получения  целостного и чёткого печатного рисунка будущего изделия. 

При изготовлении печатных плат методом химического  травления на очищенную фольгированную поверхность наносят химически  устойчивый рисунок схемы нитроэмалью, асфальтовым лаком, кислотоупорной краской, цветным лаком и т. п. Можно использовать и полоски ленты. После просушки пластину погружают в травильную ванну (эмалированную или фарфоровую посуду). Для травления используют водный раствор хлорного железа.