Индикатор уровня заряда батареи (стр. 2 из 3)
Рисунок 4. Параметры транзистораBC547
3.4 Выбор материалов для изготовления печатного узла и способ изготовления платы
Для конструирования индикатора принята ОПП с неметаллизированными отверстиями.
Для ОПП такого типа в массовом производстве наиболее технологичным является сеткографический метод (трафаретная печать) – печатание кислотостойкой краской позитивного изображения печатного монтажа через сетчатый трафарет на фольгированный диэлектрик. Метод обладает максимальной производительностью по сравнению с другими методами (офсетная печать, фотопечать), применяется в крупносерийном и массовом производстве при малой номенклатуре несложных печатных плат.
Из наиболее дешевых материалов для изготовления печатных плат необходим тот, который сможет выдержать климатические и механические воздействия, определенные в ТЗ.
Гетинакс фольгированный марок ГФ-1 и ГФ-2 ( ГОСТ 10316-78) - слоистый прессованный материал, изготовленный из бумаги, пропитанной термореактивным связующим на основе фенолформадегидных или эпоксидных смол и облицованный с одной (ГФ-1) или с двух (ГФ-2) сторон медной электролитической фольгой. [3, с.160] Гетинакс нестабилен и обладает высоким влагопоглощением, в связи с чем может произойти короткое замыкание схемы. Стеклотекстолит более предпочтителен с точки зрения стойкости к климатическим и механическим воздействиям. Другие виды фольгированных диэлектриков, такие как, лавсан фольгированный рулонный нам не подойдут из-за цены и малой распространенности.
В качестве материала печатной платы выбираем стеклотекстолит фольгированный.
Стеклотекстолит фольгированный марки СФ (ГОСТ 10316-78) - листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с одной или двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. [1, с.43, таб. 2.1]
Толщина 1,5 мм с основным размером листов 1010x890 (ТУ 16.503.271-86), имеет высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой. [7]
Применяется для изготовления печатных схем, плат и других изделий для работы в условиях нормальной и повышенной относительной влажности окружающей среды при температуре от -60°С до +85°С.
Исходя из требований ТЗ и в соответствии с ГОСТ Р50621-93, ГОСТ 23751-86 и ГОСТ 10317-79, ОСТ 4.010.022-85 принимаем следующие требования к плате:
класс точности платы – 3;
группа жесткости – 3;
шаг координатной сетки – 2,5 мм;
форма платы – прямоугольная пластина с габаритами 40h12x20h12.
Согласно требованию ТЗ печатная плата после монтажа радиоэлементов требует нанесения защитного покрытия от воздействия климатических факторов. Выбираем лак УР-231 светло-коричневый (УР-231 ВТУ ГИПИ-4 №366-62). Хотя, возможно лак ЦАПОН более подходит для покрытия радиоэлектронных изделий, однако достаточно сложно найти емкости более 30 мл, тогда как лак УР-231 является материалом более широкого спектра применения и выпускается в больших емкостях (до 3 л), несколькими производителями [6]. Покрытие данным лаком обладает хорошими электроизоляционными и механическими свойствами, выдерживает интервал температур от -60°С до +120°С в условиях умеренного и холодного климата, что полностью удовлетворяет требованиям к источнику питания в части эксплуатации, транспортирования и хранения.
3.5 Межсоединения.
Как указано выше, все соединения на плате производим печатным проводником. Тип платы – ОПП. Способ получения электрических соединений между радиоэлементами и печатными проводниками обеспечивается пайкой.
Выбор материалов основан на источниках [4] – цена, комплектация, широта распространения и [5] – описание, общие сведения.
Флюс.
Флюс выбираем в зависимости от вышеизложенных требований, припоя, срока службы изделия, технологического оборудования на предприятии изготовителя.
Флюс прекрасно очищает и подготавливает поверхность под пайку. Повышает смачиваемость, растекаемость и заполнение зазора припоем. Механизм действия флюса заключается в том, что окисные пленки металла и припоя растворяются или разрыхляются и всплывают на поверхность флюса. Вокруг очищенного металла образуется защитный слой флюса, препятствующий возникновению окисных пленок. Жидкий припой замещает флюс и взаимодействует с основным металлом. Слой припоя постепенно увеличивается и при прекращении нагрева затвердевает.
Флюсы делятся на два вида: неактивные (безкислотные) и активные (кислотные) [4]
Они не отличаются по цене за объем [4], однако кислотный флюс более сложно удалить с поверхности платы, поэтому лучше взять неактивный (бескислотный)
Выберем [4] Флюс ФТС (водосмываемый) 30мл – предназначен для пайки деталей радиоэлектронной аппаратуры. Нейтрален, не содержит канифоли, термостоек, не дымит имеет слабую коррозийную активность. Легко смывается водой – что выгодно отличает его от радиомонтажных флюсов «ТАГС», ЛТИ-120, Паяльная паста – все они могут иметь остаточное сопротивление и требуют обязательной промывки водой, ацетоном или бензином. Также есть возможность применить флюс-гель ТТ (со встроенным индикатором активности, в связи с чем отпадает необходимость в промывке), однако он дороже флюса ФТС примерно в семь-восемь раз.
Припой.
Припой - это сплав металлов, предназначенный для соединения деталей и узлов методом пайки. Припой должен обладать хорошей текучестью в расплавленном состоянии, хорошо смачивать поверхности соединяемых материалов и иметь требуемые характеристики в твердом состоянии (механическая прочность, стойкость к воздействию внешней среды, усадочные напряжения, коэффициент теплового расширения и т.п.).
ПОС 61 (температура плавления 190 ºC) – применяют тогда, когда при паянии нельзя перегревать детали, например при соединении очень тонких проводов, так как в этом припое очень высокое содержание олова, что снижает его температуру плавления.5]
Выберем припой ПОС-61 – в первую очередь из-за распространенности, большего числа форм и диаметров выпуска (катушки, бухты, трубки, прутки, спирали [4]), а также широкого спектра производителей и, соответственно цен.
Также возможно использование припоя ПОСК 50-18 (состав,%: Sn 49-51;Pb 29,8-33,8; Sb 0,2; Cd 17 – 19: температура плавления - 220 ºC), однако он крайне мало распространен по сравнению с припоем ПОС-61. Также существуют бессвинцовый припой "ХАРРИС-2"медно-фосфорный, предназначен в основном для пайки стали или серебра (достаточно редок), а также оловянно-серебряные припои Sn96.5/ Ag3.5, не подходящие по ценовым характеристикам.
3.6. Установка радиоэлементов на плате.
Радиоэлементы устанавливаются на печатной плате согласно сборочному чертежу. Перед установкой радиоэлементы проходят операцию формовки, заключающуюся в том, что выводы загибаются по размерам, соответствующим вариантам установки элементов в соответствии ОСТ 45.010.030-92 «Установка навесных элементов на печатной плате».
Варианты установки определены с учетом того, что механические воздействия на индикатор в процессе эксплуатации незначительны, масса радиоэлементов мала, габаритные размеры также не велики.
Для обеспечения конвекции теплового потока от нагревающихся элементов (резисторов, транзисторов), при их установке в монтажные отверстия необходим зазор между ними и платой 1+0,5мм.
Резисторы. (R1-R5), стабилитроны VD3, VD5, VD6 и диод VD2 КД522Б
Вариант установки 140 по ОСТ45.010.030-92
Транзистор VT1, VT2 Вариант установки 180 (вариант разметки 3) по ОСТ 45.010.030-92
Транзистор импортный, размеры его рассчитаны под дюймовый шаг координатной сетки, единственным вариантом установки является смещение узлов сетки.
4. Расчет параметров печатных проводников
4.1 Исходные данные
Проведем расчет параметров печатного монтажа плат при следующих условиях:
Максимальный ток через проводник Iмах=1А
Максимальная длина проводника lмах=0,008 м
Размер платы 40х20
Класс точности – 3
Вид платы – односторонняя
Метод изготовления – сеткография
Норма изготовления – класс Б
4.2. Расчет основных конструкторских параметров печатной платы
В основном использовались Методические указания к курсовому проектированию [8]
1. Номинальный диаметр неметаллизированного отверстия, мм:
d = dB+ (0,2…0,3)
где dB – диаметр вывода элемента,
d1= 0,9 мм (резисторы, стабилитроны, диоды)
d2= 0,7 мм (транзисторы)
Для установки заклепок, диаметр отверстия, мм:
d = dзакл+ 0,1= 2,1
2. Номинальный диаметр контактной площадки (по нормам класса Б), мм
dк = d + 0,7
d1= 0,9 мм ; dк1= 1,6 мм
d2= 0,7 мм ; dк1= 1,4 мм
dш= 2,1 мм ; dш1= 2,8 мм
3. Расстояние, необходимое для прокладки в узком месте между двумя отверстиями n проводников минимальной ширины при минимальных зазорах (отверстия не зенкованые),мм
Для отверсий d1=d2=1мм
lБ =
+0,7n+1,0 = 2,7 (для прокладки одного проводника по нормам класса Б)lБ =
+0,7n+1,0 = 3,4 (для прокладки двух проводников по нормам класса Б)4. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
, гдеL0– расстояние между центрами рассматриваемых элементов.
L0= 2,5 мм;
δ1– допуск на положение элементов.
δ1=0,1 мм;