Реферат: Разработка конструкции и технологии изготовления печатного узла

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова

Кафедра Н2Курсоваяработа

натему:

Разработкаконструкции и технологии печатного узла

Студент:

Группа:

Преподаватель: Акимов Г.А.

Санкт-Петербург

200годСодержание

1.

Исходные данные.

1.1.

Условия эксплуатации.

1.2.

Годовая программа выпуска.

2.

Конструкторско-технологический расчет платы.

2.1

. Расчет параметровпроводящего рисунка с учетом технологических

погрешностей получения защитного рисунка.

2.2.

Расчет параметровпроводящего рисунка с учетом технологических

погрешностей получения защитного рисунка.

2.3.

Расчет проводников попостоянному току.

2.4.

Расчет проводников попеременному току.

3.

Анализ технического заданияи выбор конструкции узла с учетом

параметровпечатной платы и вида соединителя.

3.1.

Расчет механическойпрочности.

3.2.

Расчет теплового режима.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.1.

Условия эксплуатации.

Цифровой октан-корректор применяется вавтомобильной РЭА (возимая РЭА на транспорте).

Данная РЭА обладаетследующими основными характеристиками:

1) Окружающая температура,К: ТMIN= 233К;

ТMAX = 333К;

2) Относительная влажностьпри 298К, %: 93%;

3) Удары:

а) длительность, мс: <img src="/cache/referats/18723/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> = 5 … 10мс;

б) ускорение, м/с2:аН 147м/с2;

в) частота, мин-1:<img src="/cache/referats/18723/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> = 40 … 80мин-1;

4) Вибрации:

а) диапазон частот, Гц: fH… fB= 4 … 80Гц;

б) виброускорение, м/с2:а = 78,5м/с2;

5) Линейные ускорения, м/с2:3,12м/с2;

6) Пониженное атмосферноедавление, кПа: Н = 61кПа;

7) Дополнительные условия:

Возникновение инея и росы, дождя,воздушного потока,

ГОСТ 16019 – 78.

1.2. Годовая программавыпуска.

Технология сборки и монтажапечатного узла разрабатывается для массового и крупносерийного производства.

1.3. Анализ электрическойпринципиальной схемы.

Описываемый ниже электронныйцифровой октан-корректор позволяет оперативно, с рабочего места водителя,менять ОЗ от 0 до 16,80относительно начального угла, определяемогомеханическим октан корректором; шаг регулирования – 1,40.Технические характеристики электронного октан-корректора практически не зависятот температуры окружающей среды. Возможные колебания установленного угла непревышает ±

0,10. Устройствопредназначено для работы совместно с любой системой электронного зажигания.Угол ОЗ регулируют малогабаритным галетным переключателем на 12 положений.

Устройство состоит из узла,устраняющего влияние дребезга контактов прерывателя (VT1, DD3.1, DD3.4),генератора прямоугольных импульсов (DD1.1, DD1.4), счетчика DD4 с переменнымкоэффициентом счета, реверсивного счетчика (DD5 – DD7), триггера (DD2.1, DD2.2),одновибратора (DD3.3, DD1.2) и усилителя, формирующего выходной импульс (VT3,VT4).

После включения питаниятриггер DD2.1, DD2.2 может установиться влюбое положение. Предположим, что на выходе элемента DD2.2 будет высокийуровень. Тогда импульсы частотой около 640кГц с выхода генератора DD1.1, DD1.4,пройдя через счетчик DD4, делитель частоты на счетчике DD8, элемент DD2.3,попадут на вход +1 реверсивного счетчика DD5 – DD7. При появлении на выходах4,8 счетчика DD7 сигнала высокого уровня элемент DD1.3 запретит работу счетчикаDD4 и заполнение счетчика DD5 – DD7 прекратится.

После первого размыканияконтактов прерывателя на выходе одновибратора DD3.1, DD3.4 сформируется импульсдлительностью около 500мкс, необходимый для устранения влияния дребезгаконтактов при их размыкании. После дифференцирования цепью C5R13R14 этотимпульс переключит триггер DD2.1, DD2.2 и обнулит счетчик DD8,триггер своими выходными сигналами обнулит счетчик DD4, запретит прохождениеимпульсов с генератора на вход +1 реверсивного счетчика и разрешит прохождениеимпульсов через делитель частоты DD8 и элемент DD2.4 на вход –1 счетчика DD5 –DD7. В момент обнуления реверсивного счетчика на катодах диодов VD6 – VD17появится сигнал низкого уровня. Выходной импульс эмиттерного повторителя натранзисторе VT2 запускает одновибратор DD3.3, DD1.2.

В корректоре использованырезисторы: R6 – МЛТ-2, остальные МЛТ-0,125; конденсаторы: С15 – К52-1,остальные – КМ6-Б или КМ5. Переключатель SA1 – ПГ2-8-12П4НВ, SA2 – МТ-3. ВместоКД522А (VD1 – VD4) можно применить любые кремниевые маломощные диоды,рассчитанные на прямой ток не менее 100мА (например, КД102А, КД509А). Остальныедиоды можно заменить на КД503А, КД509А.

Транзистор КТ817Б можнозаменить на КТ801А, Кт815А.

1.4. Выбор типа и технологиипечатной платы, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины и шагакоординатной сетки.

Наименование

воздействующего фактора

Значение воздействующего фактора по группе жесткости

Температура

окружающей среды

Повышенная

Пониженная

Время выдержки

-60

100

120

Повышенная влажность

Относ. влажность

Температура

Время выдержки

2 суток

4 суток

10 суток

21 суток

Циклическое

воздействие

температур

Верхнее значение

Нижнее значение

Число циклов

-40

120

Давление, кПа/мм рт ст

53,6/400

0,67/5

Приведенная таблица – группы жесткости по ОСТ4.077.000. Нашей схеме соответствует 3 группа жесткости по значениямвоздействующих факторов.

Выбираем двухстороннюю печатную плату (ДПП) сметаллизированными монтажными и переходными отверстиями, так как онаобеспечивает достаточно высокую плотность монтажа (больше, чем приодносторонней) и низкую себестоимость) меньше, чем у многослойных). Такжеобеспечивается повышенная ремонтопригодность и прочность.

Выбираем полуаддитивный метод формирования проводящегослоя, так как он обеспечивает достаточную точность при наименьшей из всехметодов себестоимости при массовом и крупносерийном производстве.

Выбираем сеткографический метод нанесения защитногопокрытия, как обеспечивающий высокую производительность и экономичность вмассовом производстве, а также имеющем высокую точность.

Выбираем 3 класс точности:

а) ширина проводника – 0,25мм;

б) расстояние между элементами – 0,25мм;

в) гарантированный поясок –0,1мм;

г) отношение диаметраотверстия к толщине – 0,33.

Габаритные размеры платы100x60мм. Материал основания печатной платы – стеклотекстолит, так как онобеспечивает необходимый запас по прочности без применения специальных методовувеличения прочности.

Шаг координатной сетки2,5мм.

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙРАСЧЕТ ПЛАТЫ

2.1. Расчет параметровпроводящего рисунка с учетом технологических погрешностей его получения.

Номинальное значениедиаметра монтажного отверстия (для установки навесного элемента):

dЭ = 1мм – максимальноезначение диаметра вывода навесного элемента;

r = 0,25мм – разностьмежду минимальным значением диаметра отверстия и

максимальным диаметромвывода устанавливаемого элемента;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1027">dHO= — 0,15мм – нижнее предельноеотклонение номинального значения

диаметраотверстия;

d=1,4мм – диаметр монтажного отверстия.

Номинальное значение ширины проводника:

tМД =0,25мм – минимальнодопустимая ширина проводника;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1029">tHO= — 0,08мм – нижнее предельноеотклонение ширины проводника;

t=0,33мм – номинальное значение ширины проводника.

Номинальное значениерасстояния между элементами проводящего рисунка:

SМД= 2,35мм – минимальнодопустимое расстояние между элементами

проводящегорисунка;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1031">tВО= 0,1мм – верхнее предельное отклонениеширины проводника;

Диаметральное значениепозиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинальногоположения узла координатной сетки:

Диаметральное значениепозиционного допуска расположения контактных площадок относительно ихноминального положения:

Минимальный диаметрконтактной площадки:

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1035">dВО= 0,05мм – предельное отклонение;

bП= 0,1мм – ширинагарантированного пояска;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1036">dТР= 0 – глубина подтравливания диэлектрика;

Номинальное значение диаметрамонтажного отверстия (для установки навесного элемента):

dЭ = 0,5мм – максимальноезначение диаметра вывода навесного элемента;

r = 0,2мм – разностьмежду минимальным значением диаметра отверстия и

максимальным диаметромвывода устанавливаемого элемента;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1038">dHO= — 0,15мм – нижнее предельноеотклонение номинального значения

диаметраотверстия;

d=0,85мм – диаметр монтажного отверстия.

Минимальный диаметрконтактной площадки:

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1040">dВО= 0,05мм – предельное отклонение;

bП= 0,1мм – ширинагарантированного пояска;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1041">dТР= 0 – глубина подтравливания диэлектрика;

2.2. Расчет конструктивных параметров печатных платс учетом погрешностей получения защитного рисунка.

Технологические коэффициенты и погрешности, мм

Обозначение

Величина

Толщина предварительно осажденной меди

hПМ

0,006

Толщина наращенной гальванической меди

hГ

0,05

Толщина металлического резиста

hР

0,02

Погрешность расположения отверстия относительно координатной сетки, обусловленная точностью сверлильного станка

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1043">о

0,05

Погрешность базирования плат на сверлильном станке

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1044">б

0,03

Погрешность расположения оси контактной площадки относительно оси координатной сетки на фотошаблоне

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1045">Ш

0,04

Погрешность расположения проводника на фотошаблоне относительно координатной сетки

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1046">ШТ

0,04

Погрешность расположения элементов при экспонировании на слое

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1047">Э

0,03

Погрешность расположения контактной площадки на слое из-за нестабильности его линейных размеров, % от толщины

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1048">М

0,1

Погрешность расположения базовых отверстий на заготовке

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1049">Б

0,03

Погрешность расположения базовых отверстий на фотошаблоне

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1050">П

0,03

Погрешность расположения контактной площадки на слое, обусловленная точностью пробивки базовых отверстий

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1051">ПР

0,03

Погрешность расположения контактной площадки, обусловленная точностью изготовления базовых штырей пресс-форм

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1052">ПФ

0,04

Погрешность диаметра отверстия после сверления

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1053">d

0.03

Погрешность изготовления окна фотошаблона

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1054">DШ

0,03

Погрешность изготовления линии фотошаблона

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1055">Ш

0,04

Погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1056">Э

0,03

Минимальный диаметрметаллизированного отверстия:

HП = 2мм – толщинаплаты;

<img src="/cache/referats/18723/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> = 0,4мм – отношениедиаметра металлизированного отверстия к толщине

платы;

Минимальный диаметрпросверленного отверстия:

dМОТВ= 1мм – диаметрметаллизированного отверстия;

dСВ = 1,1мм – диаметрсверла;

dMAX= 1,3мм

Погрешность расположенияотверстия:

Минимальный диаметрконтактных площадок:

Минимальный диаметр окнафотошаблона для контактной площадки:

DШMIN = DMIN – (hГ+ hP) = 1,869мм

Максимальныйдиаметр окна фотошаблона для контактной площадки:

DШMАX= DШMIN+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1061">Ш = 1,899мм

Максимальный диаметр контактнойплощадки:

DMАХ= DШMAX+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1062">P+ hГ = 1,999мм

Минимальная ширинапроводников:

tП1MIN = 0,18мм –эффективная минимальная ширина проводника;

Минимальная ширина линии нафотошаблоне:

<img src="/cache/referats/18723/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> = <img src="/cache/referats/18723/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> – (hГ+ hP) = 0,189мм

Максимальная ширина линии нафотошаблоне:

tШMАX= tШMIN+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1066">tШ= 0,229мм

Максимальная ширинапроводников:

tПМАХ = tШMAX+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1067">hP = 1,999мм

Минимальное расстояние междупроводником и контактной площадкой:

L0= 2,5мм – расстояниемежду рассматриваемыми элементами;

Минимальное расстояние междуконтактными площадками:

Минимальноерасстояние между двумя проводниками:

Минимальноерасстояние между проводником и контактной площадки:

Минимальное расстояние междудвумя контактными площадками на фотошаблоне:

Минимальное расстояние междудвумя проводниками на фотошаблоне:

Минимальный диаметрпросверленного отверстия:

dМОТВ= 0,5мм – диаметрметаллизированного отверстия;

dСВ = 0,6мм – диаметрсверла;

dMAX= 0,8мм

Минимальный диаметрконтактных площадок:

Минимальный диаметр окнафотошаблона для контактной площадки:

DШMIN = DMIN – (hГ+ hP) = 1,369мм

Максимальныйдиаметр окна фотошаблона для контактной площадки:

DШMАX= DШMIN+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1075">Ш = 1,399мм

Максимальный диаметрконтактной площадки:

DMАХ= DШMAX+ <img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1076">P+ hГ = 1,499мм

Минимальное расстояние междупроводником и контактной площадкой:

L0= 2,5мм – расстояниемежду рассматриваемыми элементами;

Минимальное расстояние междуконтактными площадками:

Минимальноерасстояние между двумя проводниками:

Минимальноерасстояние между проводником и контактной площадки:

Минимальное расстояние междудвумя контактными площадками на фотошаблоне:

Минимальное расстояние междудвумя проводниками на фотошаблоне:

2.3. Расчет проводников попостоянному току.

а) падение напряжения напроводнике:

<img src="/cache/referats/18723/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1083">удельное сопротивление проводника;

hФ= 0,05мм – толщинафольги;

bФ = 0,259мм – ширинапроводника;

I = 0,4мм – ток;

l= 115мм – длина проводника;

Условие UП < UЗПУ = 60,39мВ < 0,4В.

б) Для шин питания и земли:

ЕП = 12В –номинальное значение напряжения питания;

l= 103мм;

SПЗ = 0,29мм2– сечение проводника шины питания и земли.

в) Определение сопротивленияизоляции:

Поверхностное сопротивление изоляциипараллельных печатных

проводников:

<img src="/cache/referats/18723/image067.gif" v:shapes="_x0000_i1086">10 Ом – удельное поверхностноесопротивление

диэлектрика из стеклотекстолита;

l = 22,5мм;

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1087">зазор между проводниками;

Объемное сопротивлениеизоляции между проводниками

противоположных слоев ДПП:

<img src="/cache/referats/18723/image071.gif" v:shapes="_x0000_i1089">9 Ом*м – объемное удельноесопротивление диэлектрика из

стеклотекстолита;

hПП= 2мм – толщинапечатной платы;

SП = 8,84мм2– площадь проекции одного проводника на другой;

Сопротивление изоляциипараллельных проводников:

bПР = 0,259мм – ширинапроводника;

<img src="/cache/referats/18723/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1091">зазор между проводниками;

l= 5мм – длинасовместного прохождения;

2.4. Расчет проводников попеременному току.

Падение импульсногонапряжения на проводнике в 1 см.

LПО = 1,73А – погоннаяиндуктивность одиночного проводника;

<img src="/cache/referats/18723/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1093">-3мкГн/см – изменение выходноготока переключения;

tИ= 100нс – длительностьимпульса;

Максимальная длинапроводника:

Задержка сигналов в линиисвязи:

<img src="/cache/referats/18723/image081.gif" v:shapes="_x0000_i1096">задержка по проводнику в вакууме;

<img src="/cache/referats/18723/image083.gif" v:shapes="_x0000_i1097">относительная диэлектрическая проницаемостьплаты;

<img src="/cache/referats/18723/image085.gif" v:shapes="_x0000_i1098">относительная магнитная проницаемость платы;

l= 0,25м;

Рассчитываем значениеемкости печатных проводников ( С ) и коэффициент взаимоиндукции ( М ):

<img src="/cache/referats/18723/image089.gif" v:shapes="_x0000_i1100"> — ширинапроводника;

<img src="/cache/referats/18723/image091.gif" v:shapes="_x0000_i1101"> — зазор междупроводниками;

<img src="/cache/referats/18723/image093.gif" v:shapes="_x0000_i1102"> — толщинафольги;

3. Анализ техническогозадания и выбор конструкции узла с учетом

параметровпечатной платы и вида соединителя.

3.1. Расчет механическойпрочности.

Исходные данные для расчетаПУ на вибропрочность:

-

длина платы, м: <img src="/cache/referats/18723/image099.gif" v:shapes="_x0000_i1105">

-

ширина, м: <img src="/cache/referats/18723/image101.gif" v:shapes="_x0000_i1106">

-

толщина, м: <img src="/cache/referats/18723/image103.gif" v:shapes="_x0000_i1107">

-

материал печатной платы:

-

плотность, кг/м3: <img src="/cache/referats/18723/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1108">

-

модуль упругости, Н/м2: <img src="/cache/referats/18723/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1109">

-

коэффициент Пуассона: <img src="/cache/referats/18723/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1110">

-

предел прочности, Н/м2: <img src="/cache/referats/18723/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1111">

-

масса всех ЭРЭ на ПП, кг: <img src="/cache/referats/18723/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1112">

-

виброускорение, м/с2: <img src="/cache/referats/18723/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1113">

-

виброперегрузка: <img src="/cache/referats/18723/image117.gif" v:shapes="_x0000_i1114">

1)

Низшие собственные частотыпечатных узлов:

<img src="/cache/referats/18723/image119.gif" v:shapes="_x0000_i1115"> — главныйцентральный момент инерции;

<img src="/cache/referats/18723/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1116"> = 484,45

2) Напряжение в пластине:

<img src="/cache/referats/18723/image125.gif" v:shapes="_x0000_i1118">масса ПУ;

РН =120Н – дополнительноеусиление стягивания винтами;

<img src="/cache/referats/18723/image127.gif" v:shapes="_x0000_i1119">нагрузка на пластину;

Запас прочности: <img src="/cache/referats/18723/image131.gif" v:shapes="_x0000_i1121">

Списоклитературы

1. Е.М.Парфенов,Э.Н.Камышная, В.П.Усачев.

“Проектирование конструкцийрадиоэлектронной аппаратуры”

М.: Радио и связь, 1989г. — 272с.

2. В.А.Егоров, К.М.Лебедев,Ю.Г.Мурашев, Ю.Ф.Шеханов

“Конструкторско-технологическоепроектирование печатных

узлов” Под редакцией Ю.Г.Мурашева. БГТУСПб, 1995г. – 92с.

3. www.sitednl.narod.ru/1.zip — базасотовых по Петербургу

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Разработка схемы электронного эквалайзера

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Радиорелейная линия Мангыстау - Жармыш на аппаратуре NERA

25 Июня 2015

Реферат по радиоэлектронике

Портативный радиоприёмник средних волн

25 Июня 2015

Реферат по радиоэлектронике

Анализ и моделирование биполярных транзисторов

29 Августа 2013