Блок ПРМ-курсовой (Пример курсового по конструированию РЭС), страница 5

Лицевая и тыльная стороны печатной платы МП.

Топологическое конструирование плат ведется с помощью программы САПР PCAD2006, включающей в себя: подсистему задания исходной информации (описание схемы электрической принципиальной); подсистему проектирования топологии печатной платы.

Исходными данными для проектирования являются:

- схема электрическая принципиальная;

- сборочный чертеж платы.

В данном проекте не создается рисунок схемы электрической принципиальной, поэтому необходимо описать схему в текстовом режиме: описание печатной платы, элементов и связей между ними. Описание элементов происходит посредствам указания позиционного обозначения элемента и ссылки на элемент технологической библиотеки, а описание ПП по средствам ссылки в *.PCB файл, в котором прорисован ее контур. Описание связей задает номера выводов элементов, которые подключаются к данной цепи и перечисление позиционных обозначений элементов. Полученное текстовое описание обрабатывается программой PC-NLT ( команда из основного меню: “Netlist Conversion” ) и в результате получается *.PCB-файл, который содержит графическую информацию о ПП и электрорадиоэлементах.

Подсистема проектирования топологии печатной платы разбивается на два этапа: размещение ЭРЭ на ПП и трассировку между элементами.

Первый этап производится вручную в графическом режиме программы PC-CARD (команда из основного меню: “PCB Tools/PCB Editor”). Все необходимые элементы печатной плты имеются в технологической библиотеке элементов *.PRT-файл и в рабочем файле контактных площадок: файл с расширением *.SSF.

Режим размещения компонент задается командой “Placement/Define Lattices/Enter Spacing”, где задается сетка под размещение ЭРЭ. Обозначение элементов в редакторе PCB Editor производится по имени *.PRT-файла.

Создание запретных зон определяется командой “Placement/Barriers/Enter”. Запретные зоны - это прямоугольные области, в которых запрещается размещение радиоэлементов. Следует указать левый нижний и затем правый верхний углы прямоугольной запретной зоны.

Для всех элементов, размещенных вручную, производится фиксация на плате. Команда “Placement/Fix/Window” или “Placement/Fix/Component” фиксирует все указанные или, находящиеся в окне, элементы. По окончании формируется *.PCB-файл с графической информацией о расположении ЭРЭ на ПП.

После того, как все элементы размещены на плате и зафиксированы и указана область трассировки, необходимо запустить программу PC-ROUTE (команда из основного меню “PCB Tools/Autorouter”), предназначенную для автоматизации процесса трассировки двусторонней печатной платы.

Порядок работы с программой PC-ROUTE следующий:

1. Подготовка исходного файла базы данных для выхода на трассировку. В программе PC-CARDS на образе печатной платы следует указать области трассировки, а также границы областей, запретных для прокладки печатных проводников (слой BARALL в файле *.PCB).

2. Вход в программу PC-ROUTE.

3. Запуск автотроссировщика. Здесь требуется установить следующие параметры:

- ROUTE: New - выход на трассировку выполняется впервые;

- Задать имя выходного файла с расширением .PCB.

- Сконфигурировать файл стратегии трассировки (расширение *.CTL) для более оптимального выполнения трассировки.

Вывод рисунка печатных проводников на плоттер/принтер осуществляется через технологический редактор PCB Editor (команда “File/Plot”), которая создает вспомогательный файл с расширением. *.PLT. Далее из основного меню выбирается команда “Hardcopy” и вызывается файл с расширением .PLT, задаются параметры страницы, принтера или графопостроителя, масштаб, расположение чертежа на листе, и др. информация. Создается файл с расширением, соответствующим подключенному устройству вывода информации (например, для принтера “Epson”-.EPS). Вывод информации происходит из редактора PCB Editor командой “File/Print”.

Радиоэлементы монтируются поверхностным монтажом с использованием припойных паст и припоя ПОСК 50-18.

Преимущества поверхностного монтажа.

Технология поверхностного монтажа по сравнению с технологией монтажа в отверстия обладает рядом преимуществ как в конструкторском, так и технологическом аспекте.

Снижение габаритов и массы печатных узлов. Компоненты для поверхностного монтажа имеют значительно меньшие размеры по сравнению с элементной базой для монтажа в отверстия. Как известно, бόльшую часть массы и габаритов микросхемы составляет отнюдь не кристалл, а корпус и выводы. Размеры корпуса продиктованы в основном расположением выводов (могут существовать и другие факторы, например, требования по теплоотводу, но они значительно реже являются определяющими). Поверхностный монтаж позволяет применять компоненты с существенно меньшим шагом выводов благодаря отсутствию отверстий в печатной плате. Поперечные сечения выводов могут быть также меньше, поскольку выводы формуются на предприятии-изготовителе компонентов и не подвергаются существенным механическим воздействиям от разупаковки до установки на плату. Кроме того, эта технология позволяет применять корпуса компонентов с контактными поверхностями, заменяющими выводы.

Современная технология поверхностного монтажа позволяет устанавливать компоненты с обеих сторон печатной платы, что позволяет уменьшить площадь платы и, как следствие, габариты печатного узла.

Улучшение электрических характеристик. За счет уменьшения длины выводов и более плотной компановки значительно улучшается качество передачи слабых и высокочастотных сигналов.

Повышение технологичности. Это преимущество является, пожалуй, основным, позволившим поверхностному монтажу получить широкое распространение. Отсутствие необходимости подготовки выводов перед монтажом и установки выводов в отверстия, фиксация компонентов паяльной пастой или клеем, самовыравнивание компонентов при пайке – все это позволяет применять автоматическое технологическое оборудование с производительностью, недостижимой при соответствующей стоимости и сложности технических решений при монтаже в отверстия. Применение технологии оплавления паяльной пасты значительно снижает трудоемкость операции пайки по сравнению с ручной или селективной пайкой, и позволяет экономить материалы по сравнению с пайкой волной.

Повышение ремонтопригодности. Современное ремонтное оборудование позволяет снимать и устанавливать компоненты без повреждений даже при большом количестве выводов. При монтаже в отверстия эта операция является более сложной из-за необходимости равномерного прогрева достаточно теплоемких паяных соединений. При поверхностном монтаже теплоемкость соединений меньше, а нагрев может осуществляться по поверхности горячим воздухом или азотом. Тем не менее, некоторые современные компоненты для поверхностного монтажа являются настолько сложными, что их замена требует специального оборудования.

Снижение себестоимости. Уменьшение площади печатных плат, меньшее количество материалов, используемых в компонентах, автоматизированная сборка – все это при прочих равных условиях позволяет существенно снизить себестоимость изделия при серийном производстве.

3.5. Оценка показателей качества.

3.5.1.Массогабаритный расчет блока.

Масса блока находится как сумма масс ЭРЭ, несущих конструкций, плат, рамки, корпуса и других конструктивных элементов.

Массу ЭРЭ расположенных на плате можно приближённо найти как массу ЭРЭ, расположенных на функциональной ячейке с наибольшим количеством элементов умноженных на количество плат.

М_эрэ=М*N=0,448 кг , (3.5.1)

где: М- масса ЭРЭ на плате с наибольшим количеством элементов, таблица №4.4.1;

N- количество плат, N=12 шт.

Расчёт массы элементов конструкции можно произвести по формуле

М=_мат ·(a·b·h) , (3.5.2)

где: _мат- плотность материала конструкции кг/м³ .

a,b,h- соответственно длина, ширина и толщина элементов конструкции м

Массы элементов конструкции сведены в таблицу №3.5.1

Масса элементов конструкции. Таблица №3.5.1

Сложив значение массы полученное в таблице № 3.3.1 с массой ЭРЭ получаем, что масса блока Мк=3354 кг, что удовлетворяет требованиям технического задания.

Расчёт массогабаритных параметров конструкции ведём по методике изложенной в [8].

Далее рассчитаю удельную массу конструкции по следующей формуле.

где: M_к, масса конструкции кг.