63593 (588986), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Кнопки будут использоваться для начального сброса RESET, для старта записи и передачи, а также для выбора необходимой передаваемой информации.

6. РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОГО УЗЛА

6.1 Выбор материала печатной платы

Печатной платой (ПП) называется материал основания, вырезанный по размеру, содержащий необходимые отверстия и, по меньшей мере, один проводящий рисунок. Материал для печатной платы должен обладать следующими свойствами [8]:

- иметь минимальные ε, tgδ, TKp, ТКε;

- для стабильной работы и исключения паразитных емкостей p и Unp максимум;

- ТКЛР печатной платы близок к ТКЛР меди;

- теплопроводность и теплоемкость должны быть максимальны для отвода тепла от печатных медных проводников;

- стойкость к химическим, внешним воздействиям;

- высокие механические свойства (твердость, прочность на изгиб, сжатие, растяжение, вибростойкость);

- допускать возможность обработки резанием и штамповкой;

- сохранять свои свойства при воздействии климатических факторов, а также в процессе создания рисунка схемы и пайки.

Для изготовления печатных плат используются слоистые диэлектрики, лакированные электролитической медью. К материалам для печатных плат предъявляются следующие требования:

• Они должны обладать высокой термостойкостью (260С в течение 5-20с) и малой влагопроницаемостью (0,2%-0,8%);

• Поверхностное сопротивление при 40С должно быть не менее 10⁴ МОм.

• Чистота меди должна быть не менее 99,5%;

• Шероховатость не хуже 0,4 мкм.

Основными материалами для изготовления печатных плат являются:

- гетинакс;

- стеклотекстолит.

Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные представляют собой слоистые прессованные пластики, изготовленные на основе бумаги (гетинакс) или ткани из стеклянного волокна (стеклотекстолит), пропитанные термореактивными смолами и облицованные с одной или двух сторон медной электролитической фольгой.

Часто для изготовления печатных плат используют стеклотекстолит фольгированный травящийся, который представляет собой листовой прессованный слоистый пластик, изготовленный из стеклоткани, пропитанной искусственной термореактивной смолой и облицованный с одной или двух сторон электролитической фольгой с гальваностойким покрытием или медной электролитической оксидированной фольгой. Он предназначен для изготовления многослойных печатных плат методом металлизации сквозных отверстий.

В качестве материала для изготовления ПП выбираем стеклотекстолит СФ-2-35-1.5 ГОСТ 10316-88 он уверенно выдерживает перепады температур, вибрационные нагрузки, климатические удары (в отличие от гетинакса, который со временем имеет свойство расслаиваться):

- толщина фольги – 35 мкм;

- толщина основания (стеклотекстолита) - 1.5 мм.

6.2 Выбор типа печатной платы

Печатные платы с гибким и жестким основанием по конструкции делятся на такие типы [8]:

- односторонние;

- двусторонние;

- многослойные;

- гибкие;

Для создания устройства целесообразно использовать двустороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Этот тип плат характеризуется высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы.

Применение двусторонних плат позволяет облегчить трассировку, оптимально разместить элементы навесного монтажа. Уменьшить габариты платы, следовательно, уменьшить расход материала платы, обеспечить надежное соединение.

Поэтому изготавливаемая печатная плата будет именно двухсторонней платой.

6.3 Выбор класса точности

По плотности монтажа ПП делятся на 5 классов точности. Печатные платы 1-го и 2-го класса точности наиболее просты в исполнении, надежны в эксплуатации и имеют минимальную плотность монтажа. Печатные платы 3-го, 4-го, 5-го класса точности требуют использования высококачественных материалов, инструмента и оборудования [3].

Проектируемое устройство должно иметь небольшие габаритные размеры, плотность монтажа должна быть достаточно высокой. В тоже время на печатной плате необходимо расположить не очень большое количество элементов, поэтому не следует делать монтаж очень плотным. Наиболее распространенным классом точности для устройств подобного типа является класс 4, поэтому и для данной печатной платы выбран этот класс точности.

3-й класс точности предусматривает следующие ограничения:

• Плотность монтажа – высокая;

• Минимальная ширина проводника – 0,15 мм;

• Расстояние между краями соседних элементов не менее 0,15 мм;

• Предельные размеры печатной паты – до 170÷240 мм;

Для вычерчивания взаимного расположения печатных проводников, контактных площадок, монтажных отверстий, переходных отверстий, используется координатная сетка прямоугольной системы координат. Шагом координатной сетки до 1 января 1998 года был шаг 2,5 мм; дополнительным – 1,25; 0,625 мм. С 1 января 1998 г. для размещения соединений на ПП основным шагом координатной сетки является шаг 0,50 мм в обоих направлениях. Если координатная сетка с номинальным шагом 0,50 мм не удовлетворяет требованиям конкретной конструкции, то должна применяться координатная сетка с основным шагом 0,05 мм. Для конкретных конструкций, использующих элементную базу с шагом 0,625 мм, допускается применение шага координатной сетки 0,625 мм. Шаг координатной сетки выбирают в соответствии с шагом большинства ЭРИ, устанавливаемых на ПП. Если есть необходимость применить шаг координатной сетки, который отличается от основных шагов, то он должен быть кратным основным шагам.

Предпочтительными являются следующие шаги координатной сетки:

• n · 0,05 мм, где n = 5, 10, 15, 20, 25;

• n · 0,50 мм, где n = 1, 2, 5, 6, 10.

Допустимые шаги координатной сетки – дюймовые шаги, которые применяют в конструкции ПП, использующих ЭРИ с шагом, кратным 2,54 мм:

• n · 2,54 мм;

• n · 0,635 мм.

Шаг большинства используемых ЭРИ кратный 1.25 мм, поэтому основной шаг координатной сетки будет выбран 1.25 мм.

6.4 Выбор метода изготовления печатной платы

Существует несколько методов изготовления ДПП:

1. Химический метод изготовления ПП. При этом методе рисунок образуется путем удаления проводящего слоя с участков поверхности. Для этого на медную фольгу наносят рисунок схемы, а незащищенные участки удаляют.

Преимущества метода:

- высокая разрешающая способность;

- короткий технологический процесс;

- высокая отработанность.

Недостатки:

- большие потери меди;

- отсутствие металлизации отверстий;

- наличие бокового подтравливания.

2. Электрохимический метод изготовления ПП основан на избирательном осаждении меди на нефольгированный диэлектрик.

Преимущества метода:

- высокая надежность сцепления проводников и металлизированных отверстий.

Недостатки:

- низкая скорость осаждения.

3. Комбинированный метод. Сочетает в себе преимущества химического и электрохимического методов. В данном методе печатная плата изготавливается из фольгированного диэлектрика, рисунок вытравливается химическим методом с последующей металлизацией отверстий электрохимическим методом.

Исходя из выше изложенного, комбинированный метод наиболее подходит для изготовления печатной платы, как метод, сочетающий в себе преимущества двух предыдущих.

7. РАСЧЕТЫ КОНСТРУКЦИИ

7.1 Конструкторско-технологический расчет печатной платы

1. Определим минимальную ширину печатного проводника по постоянному току для шины питания (ШП) и шины земли (ШЗ) [3]:

,(7.1.1)

где I_max – максимально допустимый суммарный ток, протекающий по ШЗ и ШП;

j_доп – допустимая плотность тока, для печатных плат, изготовленных комбинированным методом (j_доп = 48 А/мм²);

t_пр. – толщина проводника, которая определяется так:

,(7.1.2)

где h_Ф – толщина фольги (0,035 мм);

h_ГМ – толщина слоя гальванически осажденной меди (0,055мм);

h_ХМ – толщина слоя химически осажденной меди (0,0065мм);

0,035+0,055+0,0065=0,0965 (мм)

Максимально допустимый ток I_max определяется как сумма токов потребления всех ИМС данного печатного узла.

Максимальный ток потребления печатного узла берем из таблицы 7.1.1

Таблица 7.1.1

Потребление тока

ИМС	Ток потребления, мА	Количество ИМС	Суммарный ток потребления, мА
ATmega1281	15	1	15
SAA7144HL1	300	1	300
HY27UF082G2M	30	4	120
Максимальный ток потребления всего печатного узла			435

2. Определим минимальную ширину проводника с учетом допустимого падения напряжения на нем:

,(7.1.3)

где ρ – удельное сопротивление проводника (0,0175 );

– длина самого длинного печатного проводника на ПП (153,1мм)

U_доп. – допустимое падение напряжения на печатном проводнике

3. Определим номинальный диаметр монтажного отверстия:

,(7.1.4)

где d_е – диаметр вывода элемента, d_е= 0,4 (мм), выбранный

согласно ГОСТ 10317-79.

d_но – нижняя граница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода, (d_но.м.= 0,1 мм для монтажных отверстий и d_но.п.= 0,18 мм – для переходных отверстий)

r_м = 0,1 мм.

В результате, для монтажных отверстий получаем

Для переходных отверстий (формула 2.3):

4. Определим диаметр контактных площадок.

Где h_ф = 0,035 мм

D_1min – минимальный эффективный диаметр площадки:

где b_ПО – расстояние от края отверстия до края площадки, b_m = 0,1 мм;

δ_д - погрешность размещения центра отверстия, δ_д = 0,05 мм;

δ_р - погрешность размещения контактных площадок, δ_р = 0,05 мм

d_max – максимальный диаметр монтажного отверстия:

где Δd – допуск на отверстие, Δd = 0,05;

Тогда

Максимальный диаметр контактной площадки:

5. Определим ширину проводников.

Минимальная ширина проводников:

где b_1min= 0,15 мм, по ГОСТ 23751-86 для печатных плат 4-го класса точности

h_ф = 0,035 мм

Максимальная ширина проводников:

6. Определим минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

где

L₀ – расстояние между центрами двух элементов L₀ = 1,524 мм;

_l – допуск на размещение проводников _l = 0,03 мм;

Остальные параметры были вычислены раньше:

D_max = 1,242 мм

δ_p = 0,05 мм

δ₁ = 0,05 мм

Характеристики

Список файлов ВКР