Разработка печатного узла телеграфного ключа (стр. 3 из 6)
Исходя из вышесказанного, проведём компоновку аналитическим методом.
Вычисляем площадь печатной платы:
, (2.1)где Sвсп — вспомогательная площадь;
Sэлi— значения установочных площадей отдельных ЭРЭ;
K — коэффициент дезинтеграции (1,5…3).
Параметры элементов, необходимые для расчёта приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Значения установочных площадей ЭРЭ проектируемой автоматического телеграфного ключа.
| Тип элемента | Площадь,см2 | Количество |
| Конденсаторы:КМ-6-Н90-15пФК50-6-6В-50мкФ | 0,30,6 | 21 |
| Микросхемы:PIC16C74-04/P24LC32 | 8,50,9 | 11 |
| Светодиод АЛ307 | 0,75 | 3 |
| Реле EDR2H1A0500 | 1,9 | 1 |
| РезисторC2-23-0,25 | 0,75 | 22 |
| Кнопка ПКн-188а | 0,5 | 12 |
| Диод КД522А | 0,7 | 2 |
| Транзистор КТ315Б | 0,5 | 2 |
| Розетка JKS-Stereo | 1,5 | 3 |
| Вилка PWR 2.5A | 0,9 | 1 |
| Кварц PK75-4МГц | 0,5 | 1 |
По (2.1) получим:
см2.Исходя из полученной площади печатной платы, выбираем размеры платы 120х80 мм.
2.2 Описание выбора материала для основания печатной платы. Выбор метода изготовления печатной платы
Для изготовления перемычек и подключения элементов навесного монтажа выбираем материал:
НВМ-0,12 4 600 С, НВМ-0,35 4 600 С — провод монтажный наружного монтажа, с пластмассовой изоляцией из пластиката, изготовленный из медной проволоки, одножильный с сечением жилы 0,12 мм и 0,35 мм соответственно, класс жилы 4, на рабочее напряжение 600 В, голубой.
Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели (в заданных условиях эксплуатации РЭС): большую электрическую прочность, малые диэлектрические потери, обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в техпроцессах изготовления платы. Для изготовления плат общего применения в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит. Фольгированный стекло-текстолит (СФ) представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связующим на основе эпоксидной смолы, и облицованный с одной стороны медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой (изготавливают листами толщиной: до 1 мм - не менее 400х600мм; от 1,5 и более - не менее 600х700мм). Однако у СФ есть существенный недостаток – высокая цена. Тут на помощь приходит гетинакс.
Фольгированный гетинакс (ГФ) уступает остальным материалам как по физико-механическим, так и по электрическим свойствам. Его рекомендуется использовать для аппаратуры, работающей при нормальной влажности окружающего воздуха, например для бытовой аппаратуры.
На основании вышеприведенного, для изготовления печатной платы может использоваться следующий материал:
- ГФ-1-35-1,5 ГОСТ 10316-78— гетинакс фольгированный односторонний, толщина фольги 35 мкм, толщина материала основания 1,5 мм.
Поверхностное электрическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96ч/ 40°С/ 93%, Ом не менее 1010.
Покрытием для печатной платы служит лак марки УР-231, т.к. он получил наибольшее применение в производстве при сборке печатных плати имеет все необходимые свойства для защиты от внешних факторов.
В соответствии с ГОСТ 23752-79 существуют различные методы изготовления печатных плат, такие как:
- химический;
- комбинированный (позитивный и негативный);
- металлизации сквозных отверстий;
- попарного прессования;
- и т. д.
Первый метод применяется в основном для изготовления односторонних печатных плат, комбинированные методы — для двухсторонних, а последние — для многослойных печатных плат.
Проанализировав электрическую принципиальную схему автоматического телеграфного ключа, приходим к выводу, что наиболее рациональным будет применить односторонний печатный монтаж с без металлизации сквозных отверстий.
В качестве инструмента для получения контура заготовки применяют вырубные штампы, рабочие элементы которых изготовлены из инструментальной легированной стали. Стойкость штампов при вырубке заготовок из стеклотекстолита 1,5-2 тыс. ударов.
Для удаления оксидного слоя с поверхности используют механическую очистку абразивными кругами, крацевальными металлическими щетками, щетками из капрона или нейлона, на которые подается абразивная суспензия.
Для очистки монтажных отверстий от наволакивания смолы и других загрязнений и для увеличения производительности при обработке ПП применяют гидроабразивную обработку или чистку вращающимися щетками из синтетического материала с введенными в его состав абразивными частицами. Образование шероховатой поверхности после механической обработки способствует растеканию флюса и припоя, т.к. риски являются мельчайшими капиллярами.
Химическая обработка заключается в обезжиривании, травлении. Обезжиривание изделия проводят в растворах щелочей или органических растворителей: ацетоне, бензине и т.д. путем протирки, погружения, распыления, обработки в паровой фазе или в УЗ ванне. Современное оборудование для очистки имеет блочно-модульную конструкцию с программным управлением. Оно снабжается устройствами для регенерации моющих веществ и сушки изделий. Удаление оксидных пленок осуществляется в растворах кислот и щелочей. Наиболее эффективно удаление оксидной пленки осуществляется в 10 %-ном растворе соляной кислоты.
Нанесение рисунка схемы необходимо при осуществлении процессов металлизации и травления. Рисунок должен иметь четкие границы с точным воспроизведением узких линий, быть стойким к травильным растворам, не загрязнять платы и электролиты, легко сниматься после выполнения своих функций.
Перенос рисунка печатного монтажа на фольгированный диэлектрик осуществляется следующими методами: фотографическим, сеткографичеческим, офсетной печати.
Фотографический метод позволяет получить минимальную ширину проводников и расстояний между ними 0,1-0,15 мм с точностью воспроизведения до 0,01 мм. Этот метод включает нанесение фоторезиста на подготовленную поверхность заготовки, экспонирование через фотошаблон, проявление рисунка, дубление, контроль качества рисунка, ретуширование и удаление фоторезиста .
Защитный рисунок методом сеткографии получают продавливанием краски через сетчатый трафарет вручную или на автоматическом оборудовании, которое состоит из загрузочного устройства, машины для термической рихтовки плат, сеткографического станка, сушильной печи и накопителя готовых изделий. Закрепление краски на заготовке осуществляется длительной сушкой, а удаление — промывкой в растворителе.
Полученный рисунок ПП контролируется визуально, а также посредством различных оптических приборов, регистрирующих дефекты. Незначительные дефекты (поры, трещины, отслоения) в случае их обнаружения ретушируются лаком, а при невосстанавливаемом браке рисунок на ПП наносят повторно.
При разработке нашей печатной платы будем использовать фотографический метод получения позитивного рисунка.
Сверление отверстий в плате производится на специальных одно- и многошпиндельных сверлильных станках с ЧПУ. Для обработки отверстий используются специальные сверла из металлокерамических твердых сплавов ВК-6М, ВК-8М. Их стойкость при обработке фольгированных диэлектриков составляет 3-7 тыс. отверстий, при наличии лакового покрытия на ПП стойкость инструмента уменьшается в 2-3 раза. Увеличение температуры в зоне обработки при сверлении приводит к наволакиванию размягченной смолы на кромки контактных площадок, препятствующему металлизации отверстий .
Травление проводят в растворах на основе хлорного железа, персульфата аммония, хлорной меди, перекиси водорода, хромового ангидрида, хлорида натрия. Выбор травильного раствора определяется типом применяемого резиста, скоростью травления, величиной бокового подтравливания, возможностью регенерации и экономичностью всех стадий процесса. Скорость травления меди зависит от состава травителя, концентрации в нем окислителя и условий его доставки в зону обработки, температуры раствора и количества меди, перешедшей в раствор, т. е. емкости травителя.
Обработка заготовок по контуру производится после полного изготовления ПП. Чистовой контур получают штамповкой, обработкой на гильотинных ножницах, на станках с прецизионными алмазными пилами и фрезерованием. Для исключения повреждения рисунка ПП при групповой обработке пакета заготовок между ними прокладывают картон, а пакет помещают между прокладками из листового гетинакса.
Выходной контроль платы предназначен для определения степени ее соответствия требованиям чертежа, технических условий и стандартов. Основными видами выходного контроля являются: контроль внешнего вида, инструментальный контроль геометрических параметров и оценка точности выполнения отдельных элементов, проверка металлизации отверстий, определение целостности токопроводящих цепей и сопротивления изоляции. При изготовлении чаще других возникают такие дефекты, как короткое замыкание между элементами печатного монтажа, разрыв токопроводящих цепей, отслоение элементов печатного монтажа от диэлектрического основания, выход отверстия за пределы контактной площадки, коробление плат и др. Некоторые из этих дефектов определяются визуально.
Целостность токопроводящих цепей и сопротивление изоляции между проводниками проверяются электрическим методом на автоматических тестерах с ЧПУ.
2.3 Выбор размеров элементов печатного монтажа. Расчёт возможности прокладки проводника в узких местах