Устройство задержки на ИМС К565РУ6 с печатной платой

ВВЕДЕНИЕ алсу.doc

Печатные платы - это элементы конструкции которые состоят из
плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия
размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение
элементов электрической цепи. Они получили широкое распространение в
производстве модулей ячеек и блоков РЭА благодаря следующим
преимуществам по сравнению с традиционным объемным монтажом проводниками
) повышение плотности размещения компонентов и плотности монтажных
соединений возможность существенного уменьшения габаритов и веса
) получение печатных проводников экранирующих поверхностей и электро- и
радиодеталей (ЭРЭ) в одном технологическом цикле;
) повышение быстродействия и помехозащищенности схем;
) повышенная стойкость и климатическим и механическим воздействиям;
) снижение трудоемкости материалоемкости и себестоимости.
К недостаткам следует отнести сложность внесения изменений в
конструкцию и ограниченную ремонтопригодность.
За последнее десятилетие в мире создано более сотни типов ИС ЦАП и
АЦП отличающихся по функциональному составу и назначению
конструктивным электрическим и эксплуатационным характеристикам.
Известно их применение совместно с микропроцессорами и микро ЭВИ в
составе устройств сопряжения с объектами и интерфейса а также
использование в качестве самостоятельных функциональных элементов в узлах
и блоках РЭА. Современный этап характеризует большие и сверхбольшие
интегральные схемы ЦАП и АЦП обладающих высокими эксплуатационными
параметрами: быстродействием малыми погрешностями много разрядностью.
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи АЦП находят широкое
применение в различных областях современной науки и техники. Они являются
неотъемлемой составной частью цифровых измерительных приборов систем
преобразования и отображения информации программируемых источников
питания индикаторов на электронно-лучевых трубках радиолокационных
систем установок для контроля элементов и микросхем а также важными
компонентами различных автоматических систем контроля и управления
устройств ввода- вывода информации ЭВМ. На их основе строят
преобразователи и генераторы практически любых функций цифроуправляемые
аналоговые регистрирующие устройства корреляторы анализаторы спектра и
т. д. Велики перспективы использования быстродействующих преобразователей
в телеметрии и телевидении. Несомненно серийный выпуск малогабаритных и
относительно дешевых АЦП еще более усилит тенденцию проникновения метода
дискретно-непрерывного преобразования в сферу науки и техники. В
настоящее время применяют три вида технологии производства АЦП:
модульную гибридную и полупроводниковую. При этом доля производства
полупроводниковых интегральных схем (ИМС ЦАП и ИМС АЦП) в общем объеме их
выпуска непрерывно возрастает и в недалеком будущем по-видимому в
модульном и гибридном исполнении будут выпускаться лишь сверхточные и
сверхбыстродействующие преобразователи с достаточно большой рассеиваемой
Тема данного курсового проекта заключается в разработке печатной
платы и изготовления функциональной ячейки модулятора на цифровых
микросхмех в условиях мелкосерийного производства.
Мелкосерийное производство характеризуется ограниченной
номенклатурой изделий изготавливаемых повторяющимися партиями
сравнительно небольшим объёмом выпуска.
В условиях мелкосерийного производства вся производственная система
предприятия должна быть приспособлена к быстрой смене объектов
производства т.е. обладать качеством гибкости. Гибкость производства
находит выражение в реализации ситуаций когда любое производственное
подразделение предприятия способно выполнить задания по изготовлению
детали из определенной группы (семейства) деталей с минимальными затратами
времени и средств. Эта задача решается на основе использования
современного гибкого технологического оборудования и организационных
К группе организационных факторов повышения гибкости
производственных процессов следует отнести: применение групповых методов
организации производства сокращения времени на переналадку оборудования
создание резерва производственных мощностей повышение мобильности
трудового коллектива за счет роста квалификации рабочих и освоения смежных
профессий применение нового типа систем организации производства.
Перед данным проектом ставятся следующие цели:
) разработать печатную плату и определить ее тип;
) разработать печатный узел – модулятора на цифровых микросхемах в
условиях мелкосерийного производства;
) оформить конструкторскую документацию в соответствии с единым
графическим режимом.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие
) выбрать материал основания печатной платы;
) произвести расчеты электрических и геометрических параметров частоты
свободных колебаний радиоэлементов и типовых элементов замены (ТЭЗ);
) описать процессы изготовления печатных плат;
) описать технологические процессы изготовления печатного узла;
) с помощью программ проектирования САПР Р-САD создать: электрическую
принципиальную схему чертёж детали (печатной платы) сборочный чертёж
печатного узла ячейки устройства (модулятора на цифровых микросхемах).
Характеристика ячейки
Функциональная ячейка модулятора на цифровых микросхемах
представляет собой одностороннюю печатную плату. В качестве основания
двухсторонней печатной платы используется стеклотекстолит фольгированный с
гальваностойкой фольгой СТФ-2-35 толщина фольги составляет 35 мм толщина
материала 2 мм диапазон рабочих температур от -60 до +150 0С напряжение
.Ячейка имеет размер 170 мм в длину и 60 мм в ширину и включает в
себя 7 интегральных микросхем 14 резисторов 2 конденсатора 11 диодов 1
генератор и транзистор. Установка компонентов на печатную плату будет
осуществляться по технологии монтажа в отверстия для чего на печатной
плате будут получены монтажные отверстия в общем количестве 101 штук.
Рабочее напряжение цепей - 250В. Рабочий ток – 25 Ma. Минимальная ширина
проводников 025мм. Класс точности – 2.печатного узла – 21679 г.
2 Материал основания печатной платы
Печатная плата представляет собой изоляционное основание на
котором имеется совокупность печатных проводников контактных площадок или
Характеристики готовой печатной платы зависят от конкретного
сочетания исходных материалов а также от технологии включающей и
механическую обработку плат.
В зависимости от основы и пропиточного материала различают
несколько типов материалов для диэлектрической основы печатной платы.
В таблице 1 указаны некоторые характеристики трех типов слоистых
Таблица 1 - Характеристики слоистых пластиков
Максимальная Время СопротивлеОбъемное Диэлектрич
Тип рабочая пайки приние сопротивленеская
температура 2600 С сизоляции ие МОм постоянная
Фенольный гетинакс 110-120 5 1 000 1·104 53
Эпоксидный гетинакс110-120 10 1 000 1·105 48
Эпоксидный 130-150 20 10 000 1·106 54
Фенольный гетинакс - это бумажная основа пропитанная фенольной
смолой. Гетинаксовые платы предназначены для использования в бытовой
аппаратуре поскольку очень дешевы.
Эпоксидный гетинакс - это материал на такой же бумажной основе но
пропитанный эпоксидной смолой.
Эпоксидный стеклотекстолит - это материал на основе стеклоткани
пропитанный эпоксидной смолой. В этом материале сочетаются высокая
механическая прочность и хорошие электрические свойства.
Прочность на изгиб и ударная вязкость печатной платы должны быть
достаточно высокими чтобы плата без повреждений могла быть нагружена
установленными на ней элементами с большой массой.
Как правило слоистые пластики на фенольном а также эпоксидном
гетинаксе не используются в платах с металлизированными отверстиями. В
таких платах на стенки отверстий наносится тонкий слой меди. Так как
температурный коэффициент расширения меди в 6-12 раз меньше чем у
фенольного гетинакса имеется определенный риск образования трещин в
металлизированном слое на стенках отверстий при термоударе которому
подвергается печатная плата в машине для групповой пайки.
Печатные платы из эпоксидного стеклотекстолита характеризуются
меньшей деформацией чем печатные платы из фенольного и эпоксидного
гетинакса. Эпоксидный гетинакс имеет степень деформации в десять раз
больше чем стеклотекстолит.
Исходя из анализа свойств слоистых пластиков и вышеперечисленных
характеристик для изготовления печатной платы следует выбрать эпоксидный
стеклотекстолит СФ-2-35-15 ГОСТ 10316-7.
В соответствии с принципиальной схемой (Приложение А) элементная
база включает в себя 36 монтируемых на плату элементов:
микросхем К561ЛН2 (DD1.1-DD1.6)
микросхему К561ИЕ8 (DD2)
резисторов МЛТ-0125 (R1-R14)
конденсатора K10-7B (С1-С2)
диодов КД522 (VD1-VD11)
транзистор КТ315 (VT1)
Характеристика микросхемы К561ЛН2
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ. Корпус
К561ЛН2 типа 201.14-1 масса не более 1 г (рисунки 12).
Рисунок 1 - Чертеж корпуса К561ЛН2
Рисунок 2 – Функциональная схема К561ЛН2
В таблице 2 представлено назначение выводов микросхемы К561ЛН2
Таблица 2 - назначение выводов микросхемы К561ЛН2
В таблице 3 указаны электрические параметры К561ЛН2 [4]
Таблица 3 - Электрические параметры микросхемы К561ЛН2:
Номинальное напряжение питания В 5
Потребляемый ток мА 30
Продолжение таблицы 3 - Электрические параметры микросхемы К561ЛН2:
Потребляемая статическая мощность на один логический 197
Время задержки распространения при включении нс 15
Время задержки распространения при выключении нс 20
Характеристика микросхемы К561ИЕ8
Микросхема представляет собой десятичный счетчик - делитель. Корпус
К561ИЕ8 типа 238.16-1 масса не более 2 г (рисунки 34).
Рисунок 3 - Чертеж корпуса ИМС К561ИЕ8
Рисунок 4 - Условное графическое обозначение ИМС К561ИЕ8
В таблице 4 представлено назначение выводов микросхемы К561ИЕ8
Таблица 4 - назначение выводов микросхемы К561ИЕ8
В таблице 5 указаны электрические параметры ИМС К561ИЕ8
Таблица 5 - Электрические параметры ИМС К561ИЕ8:
Выходное напряжение низкого уровня при Uп=475 В не более 04
Выходное напряжение высокого уровня при Uп=475 В В 24
Продолжение таблицы 5 - Электрические параметры ИМС К561ИЕ8:
Ток входного пробивного напряжения по входам установки 0 и
с счетным входам С1 и С2 не более мА 01
Ток потребления не более мА 30
Время задержки распространения при включении по счетному
входу С1 при Uп=5 В не более нс 100
Время задержки распространения при выключении по счетному
Характеристика резистора МЛТ-0125Вт
Резистор МЛТ-0125Вт представляет собой металлодиэлектрический
неизолированный для навесного монтажа масса не более 036 г (рисунок
Постоянное рабочее напряжение Uраб=250В температура окружающей среды
Рисунок 5 – Чертеж корпуса резистора МЛТ-0125Вт
Характеристика конденсатора К10-7В
К10-7В представляет собой дисковый конденсатор имеющий
керамический диэлектрик обеспечивающий устойчивую линейную зависимость
емкости от температуры и используются для настройки контуров и др.
Применяются в цепях постоянного пульсирующего переменного токов в
импульсных режимах (рисунок 6).
Рисунок 6 - Чертеж корпуса конденсатора К10-7В
Технические характеристики
Диапазон номинальных значений емкости - 1 нФ – 0.22 мкФ
Рабочее напряжение - 16 В 25 В 50 В
Диапазон рабочих температур - -25 +85°C
Характеристика КТ315
КТ315 представляет собой кремниевый биполярный транзистор n-p-n
проводимости.транзистора не более 018 г (рисунок 7).
Рисунок 7 - Чертеж корпуса транзистора КТ315
Технические параметры:
Максимально допустимое импульсное напряжение коллектор-база (Uкбо
Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер В - 35
Максимально допустимый ток к ( Iк максА) - 01
Статический коэффициент передачи тока h21э мин - 50
Граничная частота коэффициента передачи тока fгрМГц - 250
Максимальная рассеиваемая мощность к (РкВт) - 015
ЗП-1 представляет собой пьезоизлучатель для воспроизведения звука
использующие пьезоэлектрический эффект масса не более 2 г (рисунок 8).
Рисунок 8 - Чертеж корпуса ЗП-1
Диапазон рабочей температуры - от -30°C до +60°C
Создаваемое звуковое давление не менее - 75 дБ
Расстояние от излучателя до измерителя - 1 м
Максимальная амплитуда питающего напряжения - 5В
Диапазон резонансных частот (резонансная частота прибора) 1-3 кГц
Максимальный диаметр - 39 мм
Максимальная высота - 4 мм
Характеристика КД522
КД522 представляет собой диод и предназначен для применения в
импульсных устройствах. Выпускается в стеклянном корпусе с гибкими
выводами.диода не более 015 г (рисунок 9).
Рисунок 9 - Чертеж корпуса диода КД522
Электрические параметры:
1 Изготовление печатной платы
На этапе проектирования печатной платы производятся аналитическая
графическая компоновки и деталировочные решения в которых определяются
ориентировочные размеры печатной платы выбор габаритов толщины и
материала печатной платы.
В процесс изготовления печатных плат входят такие этапы как:
) изготовление заготовок в процессе которого производится резка
фольгированных диэлектриков;
) подготовка поверхности заготовки где производятся химические и
механические способы подготовки поверхности печатных плат;
) получение защитного рисунка в процессе которого наносится изображение
рисунка печатных проводников на материал основания печатной платы;
) химическое меднение заготовки в процессе которого получается плавный
переход от диэлектрического основания к металлическому покрытию имеющих
разные коэффициенты теплового расширения;
) гальваническая металлизация производится для защиты химической
) травление меди предназначено для удаления незащищенных участков фольги
с поверхности платы с целью формирования рисунка схемы;
) создание и обработка монтажных отверстий на этом этапе производится
выбор монтажных отверстий;
Заключительные операции включают в себя:
осветление печатной платы и нанесение металлорезиста;
) механическая обработка заготовок по контуру.
1.1 Проектирование печатной платы
ПП реализуют функции системы взаимозависимых характеристик:
монтажных трассировочных структурных конструкционных электрических
конструктивно - технологических эксплуатационных надежностных и
Конкретные значения характеристик ПП определяются требованиями к
устройствам и технологическим уровнем изготовления. Мотивацией увеличения
сложности коммутации проводников используемых для производства
радиоэлектронных устройств является увеличение функциональной сложности и
завершенности узлов на коммутационной плате; увеличение сложности и
разнообразия форм электронных компонентов монтируемых на плате.
Конструкции многих электронно–вычислительных устройств основаны на
применении печатных плат. Использование печатных плат позволяет:
- увеличить надежность узлов блоков и устройства в целом;
- улучшить технологичность за счет автоматизации операций сборки и
- повысить плотность размещения компонентов;
- повысить быстродействие и помехозащищенность схем.
Наблюдается стремление к минимизации габаритов ПП за счет:
-повышения плотности монтажа компонентов;
-размещения компонентов на обеих сторонах платы;
-уменьшения физической и электрической длины линий связи.
При разработке конструкции печатных плат решаются следующие задачи:
) схемотехнические - трассировка печатных проводников минимизация
количества слоев и т.д.;
) радиотехнические - расчет паразитных наводок параметров линий
) теплотехнические - температурный режим работы печатной платы
) конструктивные - размещение элементов на печатной плате
контактирование и т.д.;
) технологические - выбор меда изготовления защита и т.д.
Все эти задачи взаимосвязаны между собой. Например от метода
изготовления зависят точность размеров проводников и их электрические
характеристики а от расположения печатных проводников - степень влияния
их друг на друга и т.д.
При конструировании печатных плат необходимо руководствоваться
следующими правилами.
Максимальный размер стороны ПП не должен превышать 500 мм. Это
ограничение определяется требованиями прочности и плотности монтажа.
Соотношения размеров сторон ПП для упрощения компоновки блоков
и унификации размеров ПП рекомендуются следующие: 1:1 2:1 3:1 4:1 3:2
Выбор материала ПП способа ее изготовления класса плотности
монтажа должны осуществляться на стадии эскизного проектирования так как
эти характеристики определяют многие электрические параметры устройства..
При разбиении схемы на слои следует стремиться к минимизации
числа слоев. Это диктуется экономическими соображениями.
По краям платы следует предусматривать технологическую зону
шириной 15-20 мм. Размещение установочных и других отверстий а также
печатных проводников в этой зоне не допускается.
Все отверстия должны располагаться в узлах координатной сетки.
В крайнем случае хотя бы первый вывод микросхемы должен располагаться в
узле координатной сетки.
На печатной плате должен быть предусмотрен ориентирующий паз
(или срезанный левый угол) или технологические базовые отверстия
необходимые для правильной ориентации платы.
Печатные проводники следует выполнять минимально короткими.
Прокладка рядом проводников входных и выходных цепей
нежелательно во избежание паразитных наводок.
Проводники наиболее высокочастотных цепей прокладываются в
первую очередь и имеют благодаря этому наиболее возможно короткую длину.
Заземляющие проводники следует изготовлять максимально
1.1.1 Аналитическая компоновка
При аналитической компоновке оперируют численными значениями
различных компоновочных характеристик: геометрическими размерами объемом
массой. Зная соответствующие компоновочные характеристики элементов
изделия и законы их суммирования можно вычислить компоновочные
характеристики изделия и его частей. При аналитическом определении объемов
замещающих фигур стремятся ввести их количество к минимуму.
Аналитическая компоновка - это конструкторское решение которая
позволяет определить примерную площадь всей платы путём сложения
установочных площадей всех элементов. Но полученное значение не будет в
точности отражать общую площадь платы так как необходимо учитывать так же
контактные дорожки различного рода отверстия пустые участки для
избегания паразитных токов и наводок и т.п.
Размеры платы определим методом аналитической компоновки.
Необходимую для размещения ЭРЭ на плате площадь рассчитаем по следующим
Необходимую для размещения ЭРЭ на плате площадь рассчитаем по
Кs - коэффициент заполнения площади для данной платы равен 0.45
N - число компонуемых элементов.
Расчет по определению габаритных размеров и массы модуля будем
производить пользуясь таблицей 6.
Таблица 6 -Установочные характеристики ЭРЭ
Типы Число Установочная Установочная
элементов элементов площадь одногоплощадь всех одного всех
данного элемента мм2 элементов мм2элемента гэлементов
К561ЛН2 6 14625 8775 1 6
К561ИЕ8 1 16125 16125 2 2
МЛТ-0125 14 141 1974 036 504
К10-7В 2 100 200 04 08
КТ315 1 8856 8856 018 036
ПЗ-1 1 45355 45355 2 2
КД522 11 1672 18392 015 03
Согласно данным таблицы 6 определим площадь печатной платы блока по
формуле при условии применения элементной базы 3-го поколения
Sn = 4590045=10200 мм
По результатам аналитической компоновки предполагаемые размеры
платы (выбраны из размеров которые входят в состав разрешённых по ОСТ
010.020 —83 ограничивающего ГОСТ 10317—79) составляют 170 x 60 мм.
1.1.2 Графическая компоновка
Графическая компоновка является заключительной частью компоновки.
Она заключается в вычерчивании контуров элементов на плоскости с учетом
их схемотехнических конструктивных технологических и производственных
особенностей в результате которой получаются конкретные данные о
конструкции всего изделия – узла.
Произведем также расчет критерия компоновки схемы.
В качестве критерия оценки качества проведенной компоновки
рассчитаем коэффициент заполнения по объему печатной платы.
Коэффициент заполнения по объему рассчитывается по формуле
где [pic]– суммарный объем всех элементов
[pic] – объем печатной платы.
Сначала рассчитаем установочный объем каждого элемента исходя из
его геометрических параметров взятых из справочной литературы.
Установочный объем элемента рассчитывается по формуле
Таблица 7 - Установочные характеристики ЭРЭ
Наименование элемента Объеммм3 Кол-вошт.Суммарный
К561ЛН2 73125 6 43875
К561ИЕ8 3024 1 3024
МЛТ-0125 250 14 3500
КТ315 13125 1 13125
Суммируя рассчитанные объемы элементов получаем общий установочный
объем всех элементов [pic]= 1288185 мм3.
Объем печатной платы равен
где ab – длина и ширина печатной платы
h – высота самого высокого элемента печатной платы (c учетом
Учитывая что наибольшим параметр h является у пьезоизлучателя ЗП-
согласно ГОСТ и условиям монтажа оно равно 135 мм подставляя
числовые значения получим
0 ( 60 ( 135 = 137700 мм3.
Подставляя полученные значения объемов в формулу находим
коэффициент заполнения по объему: [pic] 009.
Значение данного показателя вполне приемлемо для целей данной
работы т.к. для стационарной наземной РЭА принимаем в пределах 02 1.
1.1.3 Деталировочные решения
Конструкция платы выбирается исходя из плотности монтажа стоимости
котором располагаются проводники. Примерные габариты выбираются на
основании аналитической компоновки по результатам которой выполняется
графическая компоновка. На основании графической компоновки выбирается
размер платы не более 170х60 мм который входит в состав разрешенных по
ОСТ 4.010.020—83 ограничивающего ГОСТ 10317—79.
В связи с наличием пересекающихся проводников и высокой плотностью
посадки элементов используется плата второго класса точности.
Толщина платы выбирается из списка разрешенных (имеющихся) для
данного материала. Из учета возможных механических нагрузок толщина платы
выбирается равной 20 мм. Материал выбирается стеклотекстолит СТЭФ-2-35.
Проектируемая печатная плата – двусторонняя. Двусторонние печатные
платы (ДПП) имеют проводящий рисунок на обеих сторонах диэлектрического
основания обеспечивают высокую плотность установки компонентов и
трассировки. Переходы проводников из слоя в слой осуществляются через
металлизированные переходные отверстия.
Вид материала ПП изготовлен на основе органического диэлектрика
На плате 101 монтажных отверстия (металлизированных) и четыре не
металлизированных отверстия для крепления (Приложение Б).
Способ нанесения проводников ПП получен обработкой фольгированных
Защитный рисунок получают фотохимическим методом материал
фоторезист типа AR 200S - используется для металлизации меди и
изготовления внутренних слоев применяется для кислотного или щелочного
травления с надлежащим контролем рН в растворе и промывке. Обладает
лучшей устойчивостью в щелочных растворах.
1.2 Процессы изготовления печатных плат
Для изготовления печатной платы в данном курсовом проекте
выбирается субтрактивный метод.
В субтрактивном методе в качестве основы для печатного монтажа
используется фольгированный диэлектрик на котором формируется проводящий
рисунок путём удаления фольги с ненужных участков. Дополнительная химико-
гальваническая металлизация монтажных отверстий приводит к созданию
комбинированной металлизации ПП.
Преимуществом субстрактивного метода заключается в уменьшении
трудоёмкости изготовления ПП по сравнению с аддитивным методом где
технологический цикл изготовления больше чем при химическом или при
комбинированном позитивном методе.
1.2.1 Изготовление заготовок
В данном технологическом процессе выбирается фольгированный
диэлектрик выпускаемым размером 1200 мм поэтому первой операцией
практически любого технологического процесса является резка заготовок. В
мелкосерийном производстве осуществляют с помощью гильотинных ножниц.
Для резки фольгированных диэлектриков будут использованы листовые
гильотинные ножницы фирмы Walter lemmen модели 530. Листовые ножницы
модели 530 представляют собой ручную прецизионную установку
предназначенную для резки стеклотекстолита (до 3 мм). Для удаления пыли
образующейся при резании заготовки ножницы оборудованы пылесосом.
Из листов фольгированного диэлектрика СТЭФ-2-35 листовыми
гильотинными ножницами нарезаются заготовки размером 170 x 60 м с
припуском на технологическое поле по 10 мм с каждой стороны. [9]
1.2.2 Подготовка поверхности заготовки
От состояния поверхности фольги и диэлектрика во многом
определяется адгезия наносимых впоследствии покрытий. Качество подготовки
поверхности имеет важное значение как при нанесении фоторезиста так и
при осаждении металла.
В данном технологическом процессе подготовка поверхности заготовок
производится декапированием заготовок в 5% соляной кислоты и
обезжириванием венской известью. Для этого необходимо поместить заготовки
на 15 с в 5%-ный раствор соляной кислоты при температуре 180 250 С затем
промыть заготовки в течение 2 3 мин в холодной проточной воде при
температуре 180 250 С далее зачистить заготовки венской известью в
течение 2 3 мин снова промыть заготовки в холодной проточной воде при
температуре 180 250 С в течение 2 3 мин затем декапировать заготовки в
%-ном растворе соляной кислоты в течение 1 3 сек при температуре 180 250
С опять промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1 2 мин
при температуре 20 C промыть заготовки в дистиллированной воде при
температуре 20 C в течение 1 2 мин и затем сушить заготовки сжатым
воздухом при температуре 180 250 С до полного их высыхания. После всех
этих операций необходимо проконтролировать качество зачистки поверхности
1.2.3 Получение защитного рисунка
Нанесение защитного рельефа заключается в процессе переноса
изображения рисунка печатных проводников на материал основания печатной
платы который осуществляют фотохимическим сеткографическим офсетным
В данном технологическом процессе применяем сухой пленочный
фоторезист СПФ-2 наносимый на ламинаторе КП 63.46.4.
Перед нанесением фоторезиста заготовку выдержать в сушильном шкафу
при температуре 75±5 0С в течение 1 часа затем последовательно на обе
стороны заготовки нанести фоторезист обрезать ножницами излишки по краям
платы освободить базовые отверстия от фоторезиста выдержать заготовку
при неактиничном освещении в течение 30 мин при температуре 18±2 0С
собрать пакет из фотошаблона и платы экспонировать заготовку в установке
экспонирования КП 6341 снова выдержать заготовку при неактиничном
освещении в течение 30 мин при температуре 18±2 0С проявить заготовку в
установке проявления АРС-2.950.000 затем промыть плату в мыльном
растворе промыть заготовку в холодной проточной воде в течение 1 2 мин.
при температуре 20±2 0С декапировать заготовку в 20%-ном растворе серной
кислоты в течение 1 мин при температуре 20±2 0С снова промыть заготовку
в холодной проточной воде в течение 1 2 мин при температуре 20±2 0С
сушить заготовку сжатым воздухом. После завершения проведенных операций
визуально проконтролировать проявленный рисунок. После экспонирования
заготовки перед проявлением необходимо удалить пленку защищающую
1.2.4 Химическое меднение заготовки
Химическая металлизация (меднение) применяется в производстве для
получения тонкого (3 5 мкм) подслоя меди на стенках монтажных и
переходных отверстий чтобы сделать их диэлектрические поверхности
Основные требования к химически осажденной меди:
) полное покрытие стенок отверстий для исключения разрыва электрических
) хорошая адгезия слоя химической меди к диэлектрику основания для
обеспечения стойкости к термоудару при пайке и перепайке.
В данном случае процесс химического меднения состоит из следующих
) обезжиривания платы в растворе тринатрий фосфата и кальцинированной соли
в течение 5 10 мин.;
) промывки платы горячей проточной водой в течение 1 2 мин.;
) промывки платы холодной проточной водой в течение 1 2 мин.;
) декапировании торцов контактных площадок в 10%-ном растворе соляной
кислоты в течение 3 5с;
) промывки платы в дистиллированной воде в течение 1 2 мин.;
) активирования в растворе хлористого палладия соляной кислоты
двухлористого олова и дистиллированной воды в течение 10 мин.;
) промывки платы в холодной проточной воде в течение 1 2 мин.;
) обработки платы в растворе ускорителя в течение 5 мин.;
) электрополировки с целью снятия металлического палладия с поверхности
платы в течение 2 мин.;
) промывки платы горячей проточной водой в течение 2 3 мин.;
) протирания поверхности платы бязевым тампоном смоченным в спирте;
) визуального контроля электрополировки (плата должна иметь блестящий или
матовый вид при появлении на плате темных пятен которые не удаляются во
время промывки необходимо увеличить время электрополировки до 6 мин);
) химического меднения в течение 10 мин.;
) визуального контроля покрытия в отверстиях.
1.2.5 Гальваническая металлизация
Слой химически осажденной меди обычно имеет небольшую толщину (02-
мкм) рыхлую структуру легко окисляется на воздухе непригоден для
токопрохождения поэтому его защищают гальваническим наращиванием
(“затяжкой”) 1-2 мкм гальванической меди.
Гальваническая металлизация в процессе изготовления ПП
осуществляется несколько раз:
) Предварительное гальваническое меднение для защиты тонкого слоя
химической меди от повреждения улучшения адгезии и структуры осадка
(толщина слоя меди 5 7 мкм).
) Гальваническое меднение для получения основного
токопроводящего слоя меди в монтажных и переходных отверстиях на
проводниках и контактных площадках (толщина 20 25 мкм).
) Гальваническое осаждение металлорезиста (защитного травильного
резиста на операции травления) на проводники контактные площадки в
монтажные отверстия для защиты на операции травления меди с пробельных
) Гальваническое осаждение металлов и сплавов на концевые разъемы
ПП для повышения износостойкости твердости снижения переходного
Гальваническое осаждение покрытий проводится в ваннах с
электролитом в которые погружают заготовки ПП предварительно
закрепленные в специальных подвесках.
Полученное гальваническое покрытие должно быть: сплошным; заданной
конфигурации; пластичным; элементы токопроводящего рисунка должны иметь
ровные края не иметь разрывов темных пятен вздутий отслоений.
Важным в этом процессе является получение равномерного покрытия.
Галъваническое меднение предназначено для осаждения слоя меди
являющегося основным токопроводящим слоем в структуре печатных элементов
ПП — проводников коммутационных элементов (рисунок 11).
— основание ПП; 2 — медная фольга; 3 - химическая (15 25
мкм) и предварительно осажденная гальваническая медь (5 7 мкм); 4 —
гальваническая медь (25 мкм); 5 — сплав олово-свинец (9 12 мкм)
Рисунок 11 - Структура печатного элемента ПП:
Для гальванической металлизации необходимо декапировать платы в 5%-
ном растворе соляной кислоты в течение 1-3 сек при температуре 18-25 °С
промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3 мин при температуре
-25 °С зачистить платы венской известью в течение 2-3 мин при
температуре 18-25 °С промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-
мин при температуре 18-25 °С снова декапировать заготовки в 5%-ном
растворе соляной кислоты в течение 1-3 сек при температуре 18-25 °С
промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре
±2 °С промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2 мин при
температуре произвести гальваническую затяжку в течение 10-15 мин при
температуре 20±2 °С промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2
мин при температуре 18-25 °С сушить платы сжатым воздухом при
температуре 18-25 °С до полного их высыхания контролировать качество
гальванической затяжки (отверстия не должны иметь непокрытий осадок
должен быть плотный розовый мелкокристаллический).
1.2.6 Травление меди
Травление предназначено для удаления незащищенных участков фольги с
поверхности платы с целью формирования рисунка схемы.
Травление является сложным окислительно-восстановительным
процессом в котором травильный раствор служит окислителем. Как правило
травление состоит из операций предварительной очистки меди способствующей
более равномерному ее удалению очистки поверхности диэлектрика и при
необходимости осветления поверхности металлорезиста. Качество
образующегося в результате травления проводящего рисунка зависит от
свойства примененного резиста характеристик травильного раствора и
скорости травления. Нанесенный рисунок схемы должен быть четким сплошным
иметь необходимую толщину резиста устойчивого к выбранному травильному
Травление с барботажем заключается в создании объема травильного
раствора с большим количеством пузырьков воздуха которые приводят к
перемешиванию травильного раствора во всем объеме что способствует
увеличению скорости травления.
Травление с помощью раствора хлорного железа заключается в
воздействии струи хлорного железа нагретого до температуры 80 оС и
подаваемого под давлением 15 2 атм.
В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия
использован сплав олово-свинец который разрушается в растворе хлорного
железа. Поэтому в качестве травильного раствора применяется раствор на
основе персульфата аммония.
Для этого необходимо:
) высушить плату на воздухе в течение 5 10 мин.;
) травить плату в растворе персульфата аммония в течение 5 10 мин.;
) промыть плату в 5%-ном растворе водного аммиака;
) промыть плату в горячей проточной воде в течение 3 5 мин.;
) промыть плату в холодной проточной воде в течение 2 5 мин.;
) сушить плату на воздухе в течение 5 10 мин.;
) контролировать качество травления (фольга должна быть вытравлена в
местах где нет рисунка);
) оставшуюся около проводников медь подрезать скальпелем.
1.2.7 Создание и обработка монтажных отверстий
Одними из главных элементов конструкции ПП являются отверстия.
Большинство параметров ПП связано именно с размерами этих отверстий
которые могут быть металлизированными и гладкими а по назначению —
монтажными куда устанавливаются и запаиваются выводы элементов и
переходными обеспечивающими только электрические соединения между слоями
Главный параметр отверстия - диаметр который у неметаллизированных
отверстий совпадает с диаметром сверления. Для металлизированных отверстий
диаметр самого отверстия отличается от диаметра сверления на двойную
толщину металлизации а в случае применения гальванического покрытия - еще
и на двойную толщину покрытия.
При проектировании учитывается что при металлизации отверстий
диаметр его уменьшается на 0.1 мм.
В любых металлизированных отверстиях следует предусматривать
гарантированный зазор (не менее 01 мм) для заполнения металлизированного
отверстия расплавленным припоем.
Размещение отверстий воспроизводится непосредственно с
фотооригинала и размечается с помощью оптического цифрового шифратора.
Этот способ обеспечивает наименьшую стоимость производства и наилучшую
точность совмещения контактных площадок и монтажных отверстий.
В данном технологическом процессе будет применяться пакетный метод
получения отверстий. Фиксирующие отверстия диаметром 3 мм выполняют
Необходимо просверлить 101 монтажных отверстия диаметром 12 мм.
Сверление отверстий будет производиться на одношпиндельном сверлильном
станке КД-10. Используется спиральное сверло «DIN 338» диаметром 12 мм.
При сверлении необходимо обеспечить следующие режимы: 20000 25 000
обмин скорость осевой подачи шпинделя 2 10 мммин.
Перед сверлением отверстий необходимо подготовить заготовку и
оборудование к работе. Для этого нужно промыть заготовку в растворе
очистителя в течение 1 2 мин при температуре 22 °С промыть заготовку в
холодной проточной воде в течение 1 2 мин при температуре 20 °С промыть
заготовку в 10% растворе аммиака в течение 1 2 мин при температуре 20 °С
снова промыть заготовку в холодной проточной воде в течение 2 3 мин при
температуре 18 °С подготовить станок КД-10 к работе согласно инструкции
по эксплуатации затем обезжирить сверло в спирто-бензиновой смеси
собрать пакет состоящий из платы и фотошаблона далее сверлить отверстия
согласно чертежу. После сверления необходимо удалить стружку и пыль с
платы и продуть отверстия сжатым воздухом. После этого следует проверить
количество отверстий их диаметры и качество сверления.
При сверлении не должно образовываться сколов трещин. Стружка и
пыль удаляется сжатым воздухом.
1.2.8 Заключительные операции
В заключительные операции входят:
осветление печатной платы;
механическая обработка. Обработка заготовок по контуру.
Осветление покрытия олово-свинец проводится в растворе
двухлористого олова соляной кислоты и тиомочевины. Для этого необходимо:
) погрузить плату на 2 3 мин. в раствор осветления при температуре 60 70
) промыть плату горячей проточной водой в течение 2 3 мин. при температуре
) промыть плату холодной проточной водой в течение 1 2 мин. при
температуре 18(5 0С;
) промыть плату дистиллированной водой в течение 1 2 мин. при
температуре 18(5 0С.
Механическая обработка. Обработка заготовок по контуру:
Механическая обработка необходима для обрезки ПП по размерам
(отрезка технологического поля) и снятия фаски.
Существует несколько способов механической обработки ПП по контуру:
) бесстружечная обработка ПП отличается низкими затратами при
использовании специальных инструментов. При этом исключается
нагревобрабатываемого материала.
) обработка дисковыми ножницами. Линиясреза должна быть направлена так
чтобы не возникло расслоения материала.
) механическая обработка ПП по контуру со снятием стружки осуществляется
на специальных дисковых пилах а также на станках для снятияфаски.
Эти станки снабжены фрезами из твердых сплавов. Скорость резания
таких станков 05-2 ммин.
Станки имеют следующие особенности:
) высокую скорость резания;
) применениетвердосплавных или алмазных инструментов;
) резка идет с обязательнымравномерным охлаждением инструмента;
) обеспечение незначительных допусковпростая и быстрая замена
В данном технологическом процессе обрезка платы производится с
помощьюдисковых ножниц а снятие фасок - на станке типа ГФ-646.
) обрезать плату на дисковых ножницах;
) снятьфаски на станке ГФ-646;
) промытьплату в горячей воде с применением стирально-моющих средств
втечение 2 3 мин. при температуре 55 0С;
) промыть плату вдистиллированной воде в течение 1 2 мин. при температуре
) просушить платув сушильных камерах или шкафах типа КП-4506;
) Визуально проконтролироватьПП на отслаивание проводников.
2 Технология изготовления функциональной ячейки
Входной контроль представляет собой технологический процесс
проверки поступающих на завод - потребитель ЭРЭ интегральных микросхем
и печатных плат по параметрам определяющим их работоспособность и
надежность перед включением этих элементов в производство. Наличие данной
операции вызвана ненадежностью выходного контроля на заводах -
изготовителях который должен производиться отделом технического контроля
(ОТК) и возможных неблагоприятных воздействий различных факторов в
процессе транспортировки и хранения приводящих к ухудшению качества
готовых изделий. При этом входной контроль может проводиться либо
выборочно либо массово т.е. 100% объема.
Входной контроль включает следующие виды проверок: визуальный
осмотр печатной платы на отсутствие механических повреждений и коррозии
комплектование деталями для монтажа платы отсутствие остатков канифоли.
Входной контроль будет проверяться с помощью системы рентгеновского
излучения Mlinspector.
Система контроля рентгеновским излучением Mlinspector
предназначена для контроля качества изготовления печатных плат. Система
позволяет контролировать следующие типы дефектов: совмещение внутренних
слоев разрыв и повреждения проводников неудовлетворительное качество
металлизации переходных отверстий короткие замыкания контроль наличия
инородных тел загрязнений диаметр отверстий. Инспекция может
проводиться как в полуавтоматическом режиме так и в автоматическом.
2.2 Подготовка к монтажу
Интегральные микросхемы ЭРЭ и радиокомпоненты также как и печатная
плата должны пройти подготовку к монтажу. Они поступают на участок сборки
уже подготовленными с удостоверенным уровнем качества. Для ЭРЭ
интегральных микросхем и радиокомпонентов подготовка предусматривает их
распаковку при необходимости выпрямления зачистку выводных концов
формовку выводов обрезку и лужение выводов размещение в технологической
таре в количестве достаточном для выполнения производственного задания.
На данной операции обрезают формуют и выполняют лужение выводных
элементов ЭРЭ. Все действия выполняют в соответствии с ГОСТами в
зависимости от вида ЭРЭ веса возможных механических воздействий при
эксплуатации и требуемого охлаждения. Лужение производится с целью лучшей
пайки после установки ЭРЭ. Время хранения ЭРЭ после лужения и до
установки на плату - от 1 часа до месяца.
В данном технологическом процессе применяется горячее лужение
выполненное путем погружения платы в ванну с расплавленным оловянно-
свинцовым припоем (ПОС61).
При лужении припой покрывает основной металл поэтому при пайке
луженых поверхностей соединение происходит при более низкой температуре.
При формовке выводов не допускается их механическое повреждение
нарушение защитного покрытия изгиб в местах спая и у изоляторов
скручивание относительно оси корпусов растрескивание стеклянных
изоляторов и пластмассовой герметизации корпусов.
В данном технологическом процессе фиксирование микросхем будет
производиться с помощью клея на прокладки из стеклоткани (1 мм) что
соответствует варианту VIв в таблице по ОСТ 4 ГО.010.030 – 81 [8] и
позволяет избежать формовки выводов.
Установка компонентов на печатную плату
Сборка компонентов на ПП включает подачу их к месту установки
ориентацию выводов относительно монтажных отверстий или контактных
площадок сопряжение со сборочными элементами и фиксации в требуемом
Для установки ЭРЭ и ИМС на плату выбираем манипуляторы серии EXPERT-
LINE для ручного и полуавтоматического поверхностного монтажа
Ручные и полуавтоматические манипуляторы серии EXPERT-LINE
предназначены для установки компонентов поверхностного монтажа на
печатные платы. Применение этих манипуляторов наиболее оптимально на
опытных или мелкосерийных производствах а также в качестве
дополнительного оборудования для установки компонентов с мелким шагом на
серийных производствах.
Вспомогательные операции
Перед пайкой производится технологическое фиксирование микросхем с
помощью клея на прокладки из стеклоткани (1 мм). ИМС закрепляются на
плате пайкой их выводов в соответствующие монтажные отверстия на плате.
Для крепления узла в корпус предусмотрены 4 отверстия по периметру
платы диаметром 3 мм под винты М3.
Процесс нанесения паяльной пасты зависит от большого числа
) от характеристик оборудования – принтеров держателей плат и др.;
) от трафаретов – формы и размеров отверстий качества стенок отверстий
) от параметров процесса нанесения пасты – скорости угла атаки давления
и жесткости ракеля скорости отделения трафарета зазора между трафаретом
) от припойной пасты – размера частиц объемного содержания металла
вязкости пасты подвижности флюса;
) от параметров рабочего помещения – температуры влажности пыли.
Припойная паста может наноситься с помощью механических устройств
для трафаретной печати (ручной способ) с помощью дозаторов.
Дозаторы – устройства последовательной обработки паста наносится
по программе в определенном объеме на заданные точки ПП. Автоматический
дозатор представляет собой рабочий стол на который крепится
обрабатываемая плата. Над рабочим полем перемещается дозатор который
осуществляет нанесение материалов на плату для управления используется
персональный компьютер. Ключевые параметры дозаторов: скорость дозирования
(до 15 тыс. точек в час) и максимальный формат обрабатываемой платы (до
0x450 мм). Такой способ нанесения пасты занимает гораздо больше времени
чем трафаретная печать. Однако для дозатора не требуется разрабатывать и
изготавливать трафарет. При малых объемах производства (единичные платы)
для нанесения материалов применяется ручное дозирование. Устройства
трафаретной печати могут быть как ручными так и автоматическими.
2.5 Пайка компонентов
Пайка - это технологическая операция применяемая для получения
неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения
между этими деталями расплавленного материала (припоя) имеющего более
низкую температуру плавления чем материал (материалы) соединяемых
Спаиваемые элементы деталей а также припой и флюс вводятся в
соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры
плавления припоя но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В
результате припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности
деталей. После этого нагрев прекращается и припой переходит в твёрдую
фазу образуя соединение.
Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми
деталями (от 003 до 2 мм) чистоты поверхности и равномерности нагрева
элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы
Пайка является высокопроизводительным процессом обеспечивает
надёжное электрическое соединение позволяет соединять разнородные
материалы (в различной комбинации металлы и неметаллы) отсутствие
значительных температурных короблений (по сравнению со сваркой). Паяные
соединения допускают многократное разъединение и соединение соединяемых
деталей (в отличие от сварки). К недостаткам можно отнести относительно
невысокую механическую прочность.
В данном технологическом процессе пайка будет выполняться волной
припоя среднего уровня предназначенного для мелкосерийного производства с
помощью специального устройства Spartan 12D.
Припой ПОС 61 является легкоплавким поэтому применяется
низкотемпературная пайка которая должна иметь температуру плавления на
30 °С меньше чем припой. Для реализации необходимого условия флюсовой
пайки в канифоль добавлен активатор ФКТ температура работы которого
составляет 130 300°С.
Флюс ФКТ состоит из:
) канифоль сосновая марки А и Б: 1000 2000;
) трибутилфосфат: 001 010;
) этиловый спирт: 8989 7690.
Так как флюс ФКТ содержит смолы то снятие его остатков
осуществляется спирто-бензиновой смесью при комнатной температуре. В
процессе сборки и монтажа печатную плату подвергают воздействию влаги
(промывка от флюса нанесение лакового покрытия). Для ускорения процесса
сушки применяется воздушная сушка в сушильном шкафу.
После промывки операция сушки проводится без применения каких-либо
специальных устройств: время сушки 10 15 мин. температура сушки 20 30°С.
После пайки ЭРЭ следующей технологической операцией является
отмывка полученных ТЭЗов это связано с тем что после пайки на
поверхности печатной платы остается некоторое количество флюса и
продуктов его разложения. Если их не удалить то впоследствии они
способны вызвать коррозию контактных соединений и ухудшить
диэлектрические характеристики используемых материалов. В этой связи и
проводится отмывка способ проведения которой зависит от степени и
характера загрязнений поверхности печатной платы от требуемого качества
проведения операций. Как правило для этой операции используются различные
моющие средства самой простой технологией является удаление остатков
водорастворимых флюсов путем промывки ТЭЗов в проточной горячей воде с
использованием мягких щеток и кистей.
2.7 Выходной контроль ТЭЗа
Выходной контроль при изготовлении ПП включает в себя: контроль
внешнего вида инструмента контроль геометрических параметров - оценивают
точность выполнения отдельных элементов металлизации отверстий
определяют целостность токопроводящих цепей и сопротивления изоляции путем
подключения к токопроводящей нагрузки.
Контроль электромонтажных работ включает следующие виды проверок:
) внешнего осмотра проверяется качество выполнения печатных проводников
отсутствие протравов и закорачивания проводников отсутствие повреждений
изоляции надломов выводов элементов царапин и трещин корпуса качество
пайки наличие остатков припоя и флюса и т.д.;
) механической прочности монтажа осуществляется путем покачивания
проводника или вывода ЭРЭ у места соединения;
) на соответствия монтажной схеме проверяется правильность расположения
ЭРЭ и соответствие их типу и номиналу указанным в монтажной схеме.
) электрических соединений производится прозвонкой цепей с помощью
измерительных приборов или по калибровочным картам;
) электрической прочности монтажа производится на специальной пробивной
установке. Блок испытывается в режиме подачи напряжения превышающего
рабочее напряжение 15В;
) выходных параметров заключается в проверке выходных электрических
) на вибропрочность проводятся испытания в процессе которых
контролируется отсутствие резонанса конструктивных элементов. (пункт 3.4)
1 Расчет геометрических параметров печатной платы
Цель: рассчитать геометрические параметры элементов печатного
монтажа. Рассмотреть минимальные расстояния между элементами печатного
рисунка соответствующие условиям предъявляемым к геометрическим
параметрам печатной платы.
Размеры платы составляют 170 х 60 мм. толщина основания – 2мм.
толщина фольги – 35 мкм.
Плотность тока определяется по формуле:
где I=05 А - максимальный ток в схеме;
S - площадь сечения печатного проводника мм2;
где b – ширина печатного проводника печатной платы мм;
h – толщина проводника
Таким образом минимальная ширина печатного проводника может быть
14 мм. Поэтому в качестве нормальной ширины проводника будем принимать
5 мм. Поэтому в качестве нормальной ширины проводника будем принимать
В расчетах диаметра монтажных отверстий можно принять величину
металлизации равной 005+0025 мм плюс гальваническое покрытие (0005 мм)
и дополнительно учесть допуск на сверление самого отверстия. К этому
прибавляется гарантированный зазор в 01 мм для заполнения отверстия
припоем при установленном выводе. В общем случае получается для
установки элементов с двумя размерами выводов 05 и 09 мм. нужно
засверливать отверстия на величину большую на 02 мм. Применяется так же
стандарт для металлизированных отверстий 08 мм. (для выводов с диаметром
06 мм.) и 15 мм. (для выводов с диаметром 09 13 мм.) т.к.
отверстия металлизированные возьмем значение для вывода 13мм
Минимальный диаметр контактной площадки:
Dmin = D1min + 003 мм.
D1min = 2 х (bм + dmax 2 + (d + (p))) мм.
где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной
d и p – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок;
dmax = d + dдоп + (01 015) мм.
где dдоп – допуск на отверстия;
Dmin =227 + 003 = 2273 мм.
Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax = Dmin + (002 006)
Dmax = 257 + 002 = 259 мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min = L0 – ((Dmax 2 + (p) + (bmax 2 +
где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;
S1min = 2 – ((259 2 + 025) + (0035 2 + 005)) = 083 мм.
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
S2min= L0 – (Dmax + 2 х (p) = 2 – (259 + 2 х 025) = 104 мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
S3min= L0 – ((Dmax + 2 х (l)) = 2 – ((259 + 2 х 005)) = 064 мм.
Минимальное расстояние между проводниками контактными площадками
и металлизированными отверстиями - 065 мм.
2 Расчёт электрических параметров печатной платы
Основные требования к электрическим параметрам печатных плат
сформулированы в ГОСТ 23751-79 и отраслевых стандартах.
Потребляемое напряжение ТЭЗа составляет 5 В.
Формула расчета потребляемой мощности:
где U - напряжение питания
I - потребляемый ток
Все полученные результаты во время расчета потребляемой мощности
Таблица 7 - Потребляемая мощность.
Наименование Напряжение Потребляемый ток Потребляемая
элемента питания Uпит В Iпот мА мощность Pпот Вт
Общая потребляемая мощность ТЭЗа:
Р’=(Р К561ЛН2 х n)+(Р К561ИЕ8 х n)+(Р МЛТ-0125 х n)+(Р К10-7В
хn)+(РК315НР2 х n)+(Р КД522х n); (12)
где n – количество элементов данной группы;
Р’ = (015 х 6)+(015 х 1)+(003 х 1)+(015 х 2)+(0.06 x 11)+(0.15
Вывод: Общая потребляемая мощность схемы равна 219 Вт отсюда
можно сделать заключение что модулятор на цифровых микросхемах –
маломощное устройство.
3 Расчёт частоты свободных колебаний радиоэлементов
Согласно при конструировании узлов РЭС на печатных платах
применяется ряд вариантов установки радиоэлементов. Воздействию вибрации
в большей степени подвержены радиоэлементы по вариантам не
предусматривающим механического соединения корпуса с платой.
Все элементы установленные на плате по варианту II (рисунок 12) и
радиоэлементы установленные по варианту III (рисунок 13) заменяются
расчетными моделями в виде балки жестко закрепленной с одного конца с
сосредоточенной массой на свободном конце (рисунок 14).
Рисунок 12 – Расчетные модели радиоэлемента установленного по
Рисунок 13 – Расчетная модель радиоэлемента установленного по
Рисунок 14 – Расчетная модель радиоэлемента в виде балки
Длина балки l равна длине выводов отплаты до корпуса радиоэлемента.
И рассчитывается по следующей формуле:
где L – длина между концами выводов;
LK – длина корпуса элемента.
Формула расчета высоты ЭРЭ:
где D – диаметр высота корпуса элемента мм;
Формула расчета коэффициента отношения высоты ЭРЭ к ее длине:
Таблица 5 – Расчет геометрических параметров элементов
Элемент Lмм LK мм lмм Н или Dмм hмм k dмм Jм4 К561ЛН2
195 1145 326 263 023 09 328*10-14 К158ЛР1 68 195
45 326 263 023 09 328*10-14 С2-23-0125 23 7 47 23
3 055 09 328*10-14 К10-7В 4 25 21 7 45 021 09
8*10-14 К555ЛЛ1 68 195 1145 326 263 023 09 328*10-
К555ЛИ1 2 38 18 16 21 016 09 328*10-14 К555ТМ2
195 1145 326 263 023 09 328*10-14 К531ЛР11П 68
5 1145 326 263 023 09 328*10-14 К155ЛИ1 68 195
45 326 263 023 09 328*10-14 В001С 254 13 1046 99
Частота свободных колебаний рамы зависит как от параметров модели
так и от направления внешнего воздействия которое определяет вид
колебаний протекающих в отдельных элементах рамы. Если возбуждающая сила
направлена вдоль горизонтального звена рамы (рисунок 15) то в
вертикальных звеньях возникают изгибные колебания в горизонтальном –
Частота свободных колебаний рамы для основного тона определяется по
f№= 12 [24 EJ(m h3(1 + 3(6k + 1)))]05 Гц;
где Е – модуль упругости выводов зависит от типа материала = 123*1011
fК561ЛН2=[pic]=38х103Гц
Частота свободных колебаний рамы для микросхемы К561ИЕ8 будет так
же равна 38х103Гц как и для 561ЛН2 так как они одинаковы.
fС2-23-0125=[pic]=16х103Гц
Частота свободных колебаний рамы для элементов МЛТ-0125 Вт и будет
так же равна 16х103Гц как и для КД522 так как их корпуса одинаково
устанавливаются на плату.
fВ001С =[pic]=74х103Гц
Частота свободных колебаний рамы для элементов МЛТ-0125Вт и будет
так же равна 2176х103Гц как и для К10-7В ЗП-1 так как их корпуса
одинаково устанавливаются на плату.
По полученным значениям можно сказать что модель рамы точнее
воспроизводит и конструкцию резистора и динамические процессы при
4 Расчёт частоты свободных колебаний ТЭЗа
Наибольшую опасность для электронной вычислительной аппаратуры при
воздействии вибраций представляют механические резонансы отдельных
компонентов и узлов возникающих в случаях когда их собственная частота
совпадает с частотой действующих на аппаратуру вибраций.
Частоту собственных колебаний равномерно нагруженной печатной
платы закрепленной с четырех сторон определяем по формуле:
[pic] – цилиндрическая жесткость печатной платы
[pic] – масса платы с элементами (21679 г)
где [pic][pic]– модуль упругости
[pic] – толщина печатной платы (15мм)
[pic] – коэффициент Пуассона.
Для стеклотекстолита СФ-2-35 модуль упругости будет равен:
E=3.02(1010 Нм2 [pic]=0.22
печатной платы с элементами составляет 21679 г. Отсюда
находим собственную частоту платы с элементами:
После выполненных расчетов можно сделать вывод что данная печатная
плата является виброустойчивой так как он не входит в предельно
допустимые уровни воздействия электромагнитных полей диапазона.
организационный раздел
1 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении печатной
Задача техникибезопасности- создание здоровых и безопасных условий
Большое значениевделеохраны труда работающих на производстве имеет
соблюдение требованийпромышленнойсанитарии: поддержание рабочих
помещений и мест в чистоте; своевременное исключение воздействия вредных
газов пылишума; отоплениенормы освещения вентиляции
производственных помещений и рабочих мест.
Знание опасных и вредных факторов производства возникающих при
изготовлении ПП является одним из непременных условий подготовки
специалистов электронной промышленности. Радикальным решением вопроса
безопасности является механизация и автоматизация подачи и удаления
заготовок из штампа в т.ч. с использованием средств робототехники.
Важное значение имеет освещение участков и рабочих мест обработки
Выполнение заготовительных операций по раскрою материала сопряжено
с опасностью повреждения рук. Наибольшую опасность представляет работа
пресса в автоматическом режиме требующая большого напряжения внимания и
осторожности работающего. В прессах и ножницах с ножными педалями для
предотвращения случайных включений педаль ограждают или делают запорной.
Промывка плат проводится в изопропиловом спирте и ацетоне. Эти вещества
являются пожароопасными и вредными для здоровья.
Во избежание травм при работе на сверлильных станках необходимо
следить чтобы все ремни шестерни и валы если они размещены в корпусе
станка и доступны для прикосновения имели жесткие неподвижные
Во избежание захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть
заправлена так чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует
застегнуть волосы убрать под берет. Образующуюся при сверлении резке
материала заготовок печатных плат пыль необходимо удалять с помощью
промышленных пылесосов.
Химическая очистка плат производится растворами фосфатов
(тринатрийфосфат) натриевой соды натриевой щелочи и др. при постоянной
работе с растворами часты различные хронические поражения кожи.
Для травления меди используется ряд травителей: хлорное железо
персульфат аммония хлорная медь и др. являющиеся токсичными веществами.
В случае попадания травителей на кожу или слизистую оболочку глаз
необходимо промыть их водой или 05-10% раствором квасцов а затем
обратиться в медпункт. Работу с травителями следует проводить в
спецодежде и защитных очках. Рабочие места должны быть оборудованы
Выполняя работы с легковоспламеняющимися веществами кислотами
помимо соблюдения всех других мер предосторожности следует работать
стоя. Запрещается наклоняться над сосудом накаливая или нагревая
реактивы. Запрещается: нюхать выделяющиеся газы.
2 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении ТЭЗа
Согласно Межотраслевой типовой инструкции по охране труда для
работников занятых пайкой и лужением изделий паяльником ТИ Р М-075-2003
необходимо соблюдение следующих пунктов.
2.1 На основе Межотраслевой типовой инструкции разрабатываются
инструкции по охране труда для работников занятых пайкой и лужением
изделий паяльником (далее - пайка паяльником).
2.2 К выполнению работ по пайке паяльником допускаются работники
прошедшие обучение инструктаж и проверку знаний по охране труда
освоившие безопасные методы и приемы выполнения работ методы и приемы
правильного обращения с приспособлениями инструментами и грузами.
2.3. Работники выполняющие пайку паяльником должны иметь II
группу по электробезопасности.
2.4. В случае возникновения в процессе пайки паяльником каких-
либо вопросов связанных с ее безопасным выполнением работник должен
обратиться к своему непосредственному или вышестоящему руководителю.
2.5. Работники занятые пайкой паяльником обязаны соблюдать
правила внутреннего трудового распорядка организации.
2.1.6. При пайке на работника могут воздействовать опасные и
вредные производственные факторы:
- повышенная загазованность воздуха рабочей зоны парами вредных
- повышенная температура поверхности изделия оборудования
инструмента и расплавов припоев;
- повышенная температура воздуха рабочей зоны;
- брызги припоев и флюсов;
- повышенное значение напряжения в электрической цепи замыкание
которой может произойти через тело работника.
2.7 Работы с вредными и взрывопожароопасными веществами при
нанесении припоев флюсов паяльных паст связующих и растворителей
должны проводиться при действующей общеобменной и местной вытяжной
вентиляции. Системы местных отсосов должны включаться до начала работ и
выключаться после их окончания. Работа вентиляционных установок должна
контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации
автоматически включающейся при остановке вентиляции.
2.8 Воздухоприемники местных отсосов должны крепиться на гибких
или телескопических воздуховодах способных перемещаться в процессе пайки
к месту пайки. При этом должна быть обеспечена надежная фиксация
положения воздухоприемников.
2.9 Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и
объемах установленных технической документацией на него.
2.10 Класс паяльника должен соответствовать категории помещения и
условиям производства.
2.11 Кабель паяльника должен быть защищен от случайного
механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями.
2.12 Рабочие места обжига изоляции с концов электропроводов
(жгутов) должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией. Работа по
обжигу изоляции без применения работниками защитных очков не допускается.
2.13 Для местного освещения рабочих мест при пайке паяльником
должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями.
Светильники должны располагаться таким образом чтобы их светящие
элементы не попадали в поле зрения работников.
2.14 Устройство для крепления светильников местного освещения
должно обеспечивать фиксацию светильника во всех необходимых положениях.
Подводка электропроводов к светильнику должна находиться внутри
устройства. Открытая проводка не допускается.
2.15 На участках приготовления флюсов должны быть водопроводный
кран с раковиной и нейтрализующие жидкости для удаления паяльных флюсов
содержащих фтористые и хлористые соли в случаях их попадания на кожу
2.16 Для предупреждения работников о возможности поражения
электрическим током на участках пайки паяльником должны быть вывешены
предупредительные надписи плакаты и знаки безопасности а на полу
положены деревянные решетки покрытые диэлектрическими ковриками.
2.17 Рабочие поверхности столов и оборудования на участках пайки
паяльником а также поверхности ящиков для хранения инструментов должны
покрываться гладким легко очищаемым и обмываемым материалом.
2.18 Использованные при пайке паяльником салфетки и ветошь должны
собираться в специальную емкость удаляться из помещения по мере их
накопления в специально отведенное место.
2.19 Работник занятый пайкой паяльником обязан немедленно
извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любых
ситуациях угрожающих жизни и здоровью людей о каждом несчастном случае
происшедшем на производстве или об ухудшении состояния своего здоровья
в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания
2.20. Работник занятый пайкой паяльником обязан соблюдать
правила личной гигиены: перед приемом пищи и после окончания работы
вымыть руки теплой водой с мылом. Пищу необходимо принимать в специально
оборудованных для этой цели помещениях.
2.21. Работник занятый пайкой паяльником должен уметь оказывать
доврачебную помощь пострадавшему.
2.22 Работники занятые пайкой паяльником и не выполняющие
требования настоящей межотраслевой типовой инструкции привлекаются к
ответственности согласно действующему законодательству.
2.3. Требования охраны труда во время работы
2.3.1. Содержать рабочее место в чистоте не допускать его
2.3.2. При выполнении работ соблюдать принятую технологию пайки
2.3.3. Паяльник находящийся в рабочем состоянии устанавливать в
зоне действия местной вытяжной вентиляции.
2.3.4. Паяльник на рабочих местах устанавливать на огнезащитные
подставки исключающие его падение.
2.3.5. Нагретые в процессе работы изделия и технологическую
оснастку размещать в местах оборудованных вытяжной вентиляцией.
2.3.6. При пайке крупногабаритных изделий применять паяльник со
2.3.7. Для перемещения изделий применять специальные инструменты
(пинцеты клещи или другие инструменты) обеспечивающие безопасность при
2.3.8. Сборку фиксацию поджатие соединяемых элементов
нанесение припоя флюса и других материалов на сборочные детали проводить
с использованием специальных приспособлений или инструментов указанных в
технологической документации.
2.3.9. Излишки припоя и флюса с жала паяльника снимать с
применением материалов указанных в технологической документации
(хлопчатобумажные салфетки асбест и др.).
2.3.10. Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить не
менее чем двум работникам. Для осуществления контроля безопасного
проведения работ один из работников должен находиться вне замкнутого
объема. Работник находящийся в замкнутом объеме кроме спецодежды должен
применять: защитные каски (полиэтиленовые текстолитовые или
винипластовые) электрозащитные средства (диэлектрические перчатки
галоши коврики) и предохранительный пояс с канатом конец которого
должен находиться у наблюдающего вне замкнутого объема.
2.3.11. Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить
паяльником с напряжением не выше 12 В и при непрерывной работе местной
приточной и вытяжной вентиляции.
2.3.12. Пайку паяльником малогабаритных изделий в виде
штепсельных разъемов наконечников клемм и других аналогичных изделий
проводить закрепляя их в специальных приспособлениях указанных в
технологической документации (зажимы струбцины и другие приспособления).
2.3.13. Во избежание ожогов расплавленным припоем при распайке
не выдергивать резко с большим усилием паяемые провода.
2.3.14. Паяльник переносить за корпус а не за провод или
рабочую часть. При перерывах в работе паяльник отключать от электросети.
2.3.15. При нанесении флюсов на соединяемые места пользоваться
кисточкой или фарфоровой лопаточкой.
2.3.16. При проверке результатов пайки не убирать изделие из
активной зоны вытяжки до полного его остывания.
2.3.17. Изделия для пайки паяльником укладывать таким образом
чтобы они находились в устойчивом положении.
В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована печатная
плата модулятора на цифровых микросхемах блока предназначенная для
мелкосерийного производства а также выполнен комплект конструкторской
документации в который входит:
– схема электрическая принципиальная;
– чертёж печатной платы;
– пояснительная записка.
Также были произведены расчеты:
–собственной частоты печатной платы;
–геометрических параметров печатной платы;
– электрических параметров печатной платы.
Результат расчета собственной частоты платы свидетельствует о том
что данное устройство можно считать устойчивым к воздействиям внешних
вибраций в широком диапазоне частот.
Акимов. В.А. Малогабаритные электро – радио компоненты: транзисторы
конденсаторы резисторы.- М.: Радио и связь 1980.
Аксенов А.И. Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы.
Справочное пособие. – М.:СОЛОН-Пресс 2005
Верхопятницкий П.Д. Латинский В.С. Справочник по модульному
конструированию радиоэлектронной аппаратуры. – Л.: Судостроение 1983. –
Ильин В.А. Технология изготовления печатных плат. – Л.: Машиностроение
Интегральные микросхемы. Справочник. Под ред. Тарабрина Б.В. – М.: Радио
Медведев А.М. Печатные платы. Конструкции и материалы. - М.: Техносфера
Отечественные микрохемы и зарубежные аналоги. Справочник. М.: НТЦ
Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. - М.:
ФОРУМ: ИНФРА-М 2005. - 560 с.
Уваров С.А. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных
устройств. – М.: «Горячая линия – Телеком» 2004. – 760 с.
Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы.
Справочник. – М.: Радио и связь 1989. – 496 с.
ГОСТ 10317-79. Платы печатные
ГОСТ 19250-73 ФЛЮС ФКТ
ОСТ 4 ГО.010.030 – 81
КП 230101 01 СД.05 01 10 ПЗ

литература.doc

Уваров С.А. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных
устройств. – М.: «Горячая линия – Телеком».
Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы.
Справочник. – М.: Радио и связь 1989. – 496 с.:ил.
Платы печатные одно- и двусторонние с неметаллизированными
отверстиями. Общие технические требования. - ГОСТ Р 50621-93.(МЭК 326-4-
Указания на чертежах о маркировании и клеймении изделий - ГОСТ 2.314.
Правила выполнения чертежей печатных плат - ГОСТ 2.417.
Платы печатные. ГОСТ 23751-79
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЗ

Введе!5!.doc

В современной радиоэлектронной аппаратуре наиболее распространенным
методом создания электрических цепей является печатная плата.
Печатные платы - элементы конструкции которые состоят из плоских
проводников в виде участков металлизированного покрытия размещенных на
диэлектрическом основании и обеспечивающих соединения элементов
Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются:
– Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск
этих элементов в больших количествах и высокого качества – одно из
основных требований вычислительного машиностроения. Массовое
производство стандартных блоков с использованием новых элементов
унификация элементов создают условия для автоматизации их
– Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ что объясняется
наличием большого числа соединений и сложности их выполнения
вследствие малых размеров.
– Наиболее трудоёмким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль
операций и готового изделия.
– Основным направлением при разработке и создании печатных плат
является широкое применение автоматизированных методов
проектирования с использованием ЭВМ что значительно облегчает
процесс разработки и сокращает продолжительность всего
технологического цикла.
Тема данного курсового проекта заключается в разработке печатной
платы и определении технологии изготовления функциональной ячейки
устройства задержки на ИМС К565РУ6 в условиях массового производства.
Массовое производство характеризуется: узкой номенклатурой и
большим объёмом изделий изготавливаемых непрерывно; использованием
специального высокопроизводительного оборудования которое расставляется по
поточному принципу. В этом случае транспортирующим устройством является
Для раскрытия этой темы необходимо реализовать следующие цели:
- Изучить проектирование печатных плат в условиях массового
- Закрепить навыки проектирования печатных плат с помощью
специализированных программ проектирования - САПР P-
- оформить конструкторскую документацию в соответствии с единым
графическим режимом.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие
) выбрать материал основания печатной платы;
) произвести расчеты электрических и геометрических параметров
частоты свободных колебаний радиоэлементов и типовых элементов замены
) описать процессы изготовления печатных плат;
) описать технологические процессы изготовления печатного узла;
) с помощью программ проектирования САПР Р-САD создать: электрическую
принципиальную схему чертёж детали (печатной платы) сборочный
чертёж печатного узла ячейки устройства (задержки на ИМС К565РУ6).
Характеристика ячейки
Основанием ячейки является односторонняя печатная плата из
стеклотекстолита с двусторонним фольгированным слоем СФ-2-35 и толщиной
печатного проводника 35 мкм.
Ячейка имеет размер 170 мм в длину и 170 мм в ширину и включает в
себя 29 интегральных микросхем и 1 переключатель. Установка компонентов на
печатную плату будет осуществляться по технологии монтажа в отверстия для
чего на печатной плате будут получены монтажные отверстия в количестве 262
штуки для установки интегральных микросхем. ИМС будут установлены
вертикально и параллельно друг к другу. Рабочее напряжение цепей 5В.
Рабочий ток – 25 Ma. Минимальная ширина проводников 025мм. Класс точности
– 2.печатного узла – 254 г.
2 Материал основания печатной платы
Печатная плата - изоляционное основание на котором имеется
совокупность печатных проводников контактных площадок.
Характеристики печатной платы зависят от конкретного сочетания
исходных материалов а также от технологии включающей и механическую
В зависимости от основы и пропиточного материала различают несколько
типов материалов для диэлектрической основы печатной платы.
Фенольный гетинакс - это бумажная основа пропитанная фенольной
смолой. Гетинаксовые платы предназначены для использования в бытовой
аппаратуре так как они очень дешевы.
Эпоксидный гетинакс - это материал на такой же бумажной основе но
пропитанный эпоксидной смолой.
Эпоксидный стеклотекстолит - это материал на основе стеклоткани
пропитанный эпоксидной смолой. В этом материале сочетаются высокая
механическая прочность и хорошие электрические свойства.
Как правило слоистые пластики на фенольном а также эпоксидном
гетинаксе не используются в платах с металлизированными отверстиями. В
таких платах на стенки отверстий наносится тонкий слой меди. Так как
температурный коэффициент расширения меди в 6-12 раз меньше чем у
фенольного гетинакса имеется определенный риск образования трещин в
металлизированном слое на стенках отверстий при термоударе которому
подвергается печатная плата в машине для групповой пайки.
Печатные платы из эпоксидного стеклотекстолита характеризуются
меньшей деформацией чем печатные платы из фенольного и эпоксидного
гетинакса. Эпоксидный гетинакс имеет степень деформации в десять раз
больше чем стеклотекстолит.
Исходя из вышеперечисленного анализа свойств слоистых пластиков и
указанных характеристик для изготовления печатной платы необходимо
выбрать эпоксидный стеклотекстолит.
В соответствии с принципиальной схемой (Приложение А) элементная
база включает в себя 30 монтируемых на плату элементов:
микросхем К565РУ6 (DD15- DD18)
микросхему К555ТМ2 (DD17)
микросхему К155ЛИ5 (DD3.1- DD3.4)
микросхемы К158ЛР1 (DD10-DD13.2)
микросхему К555ЛЛ1 (DD1.1-DD1.6)
переключатель B001C (SA1)
микросхем К561ЛН2 (DD2 DD6- DD9)
конденсатора К10-7В (С1-С4)
микросхема К555ЛИ1 (DD1.1-DD1.6)
микросхема К531ЛР11П(DD13)
резисторов С2-23-0 (R1-R5)
) Характеристика микросхемы К561ЛН2
К561ЛН2 представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из
четырех JK-триггеров образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы
обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в
состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень).
Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как
четырехразрядный двоичный счетчик то счетные импульсы подаются на С1 а
если как трехразрядный - то на вход С2. Корпус К155ИЕ5 типа 201.14-1 масса
Рисунок 1 - Чертеж корпуса микросхемы К561ЛН2
Рисунок 2 - Условное графическое обозначение микросхемы К561ЛН2
- вход установки 0 R0(1);
- вход установки 0 R0(2);
- напряжение питания +Uп;
Электрические параметры:
Номинальное напряжение питания В 5 [pic]5 %
Ток потребления мА не более 53
Напряжение питания В не более 6
Минимальное напряжение на входе В -04
Максимальное напряжение на входе В 55
Минимальное напряжение на выходе В -03
Максимальное напряжение на выходе закрытой ИС В 525
Температура окружающей среды К155ИЕ5 ° C -10 +70
Микросхема представляет собой два логических элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ.
Содержит 32 интегральных элемента. Корпус типа 201.14-6 масса не более 1г.
Рисунок 3 - Чертеж корпуса К158ЛР1
Рисунок 4 - Условное графическое обозначение К158ЛР1
– напряжение питания
Электрические параметры
Номинальное напряжение питания В 5 +_5
Выходное напряжение низкого уровня В 03
Выходное напряжение высокого уровня В 24
Входной ток низкого уровня мА -035
Входной ток высокого уровня мкА 20
Входной пробивной ток мА 02
Ток короткого замыкания мА -4 -13
Ток потребления лог.0(лог.1) мА 2
Мощность потребления мВт 105
Продолжение таблицы
Время задержки распространения при включении 60
Нагрузочная способность 10
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ. Корпус
К555ЛЛ1 типа 201.14-1 (рисунок 5 6) масса не более 1г.
Рисунок 5 - Чертеж корпуса К555ЛЛ1
Рисунок 6 - Условное графическое обозначение микросхемы К555ЛЛ1
Назначение выводов микросхемы К555ЛЛ1
Электрические параметры микросхемы К555ЛА3
Номинальное напряжение питания В 5
Выходное напряжение низкого уровня В 04
Входной ток низкого уровня мА 16
Входной ток высокого уровня мА 004
Входной пробивной ток мА 1
Ток потребления при низком уровне выходного 33
Ток потребления при высоком уровне выходного 12
Потребляемая стат. мощность на один логический 197
Время задержки распространения при включении 15
Время задержки распространения при выключении 22
) Характеристика конденсатора К10-7В
К10-7В представляет собой дисковый конденсатор имеющий керамический
диэлектрик обеспечивающий устойчивую линейную зависимость емкости от
температуры и используются для настройки контуров и др. Применяются в цепях
постоянного пульсирующего переменного токов в импульсных режимах (рисунок
Рисунок 7 - Чертеж корпуса конденсатора К10-7В
Технические характеристики:
Диапазон номинальных значений емкости 1 нФ – 0.22 мкФ
Точность % ±5 ±10 ±20
Рабочее напряжение В 16 25 50
Диапазон рабочих температур °C -25 +85
) Переключатель ДИП свич 4 позиции (B001C)
Рисунок 8 - Чертеж корпуса переключателя ДИП свич 4 позиции (B001C)
Электрические характеристики
Рабочий диапазон 24В 02А 50В01А
Предельное напряжение В 500 в теч 1 мин
Сопротивление изолятора МОм не менее 1000
Сопротивление контактов Ом не более 005
Допустимые температуры С -25 + 70
) К555ЛИ1 масса не более 2 г.
Рисунок 9 - Чертеж корпуса К555ЛИ1
Рисунок 10 – Условное графическое обозначение К555ЛИ1
Выходное напряжение низкого уровня В 0.4
Выходное напряжение высокого уровня В 2.7
Входной ток низкого уровня мА 0.4
Входной ток высокого уровня мА 0.02
Ток потребления мА 11.5
Диапазон рабочих температур гр. С: -10 +70
Производитель Россия
Триггер К555ТМ2 - электронное устройство обладающее двумя
устойчивыми электрическими состояниями. Условное графическое обозначение D-
триггера показано на рисунке 11. У него четыре входа - R D С S и два
выхода - прямой и инверсный. Если триггер находится в единичном состоянии
следовательно на его прямом выходе действует напряжение высокого уровня в
это время на инверсном выходе будет напряжение низкого уровня.
Рисунок 11 - Условное графическое обозначение D-триггера К555ТМ2
Рисунок 12 – Чертеж корпуса К555ТМ2
Входы R и S - установочные: при подаче напряжения низкого уровня на
R-вход триггер устанавливается в нулевое состояние на С-вход - в
единичное. Нулевое состояние считается исходным режимом работы триггера. D-
вход триггера (информационный вход) предназначен для приема информации а С-
вход - вход тактовых импульсов синхронизации источником которых обычно
служит генератор импульсного напряжения. Если на D-входе сигнал высокого
уровня то триггер по фронту первого же импульса на С-входе устанавливается
в единичное состояние а если низкого то в нулевое. На спады
синхронизирующих импульсов на С-входе триггер не реагирует. Каждое же
изменение логического состояния триггера означает запись в его память
принятой информации которая может быть передана следующему за ним триггеру
или считана соответствующей цифровой микросхемой.
Характеристики К555ТМ2
Время задержки нс 10
мощность потребления мВтвентиль 2
Корпус 201.14-1 (DIP14)
Импортный аналог SN74LS74
Резистор металлодиэлектрический общего назначения неизолированный.
Сопротивление S – 1 301х106.
Размеры мм – D=1.6 8.6 L=4.6 18.5.
Рабочее напряжение Uраб – 2000 В.
Температурный коэффициент расширения ТКС – ±300.
Диапазон рабочих температур Т С -60 +70.
В данной плате используется резистор сопротивлением 1 кОм (рисунок
Рисунок 13 – Резистор С2-23-0
) Характеристика статического ОЗУ К565РУ6:
Микросхема представляет собой запоминающее устройство
характеризуются высоким быстродействием сохраняет информацию при
снижении напряжения питания до 15 В.
Рисунок 14 – Чертеж микросхемы ОЗУ
На рисунке 15 представлено условное графическое обозначение ИМС К565РУ6
Рисунок 15 – Условное графическое обозначение ИМС К565РУ6
На условном графическом обозначении показаны следующие значения:
DI – входные данные; WR – запись считывание; D0 – выходные данные;
А0 А6 – сигналы на адресных входах.
) Характеристика микросхемы К531ЛР11П
Микросхема представляет собой 2 логических элементов И и 2 логических
элементов ИЛИ-НЕ. Корпус К531ЛР11П типа 201.14-1 масса не более 1 г
Рисунок 16 - Чертеж корпуса ИМС К531ЛР11П
Рисунок 17 - Условное графическое обозначение ИМС К531ЛР11П
) Характеристика микросхемы К155ЛИ1
Микросхема представляет собой 4 логических элементов И. Корпус
К155ЛИ1 типа 201.14-1 масса не более 1 г (рисунки 18 19)
Рисунок 18 – Чертеж корпуса К155ЛИ1
Рисунок 19 –Условное графическое обозначение К155ЛИ1
1 Изготовление печатной платы
На этапе проектирования печатной платы производятся аналитическая
графическая компоновки и деталировочные решения в которых определяются
ориентировочные размеры печатной платы выбор габаритов толщины и
материала печатной платы.
В процесс изготовления печатных плат входят такие этапы как:
) изготовление заготовок в процессе которого производится
резка фольгированных диэлектриков;
) подготовка поверхности заготовки где производятся
химические и механические способы подготовки поверхности
) получение защитного рисунка в процессе которого наносится
изображение рисунка печатных проводников на материал
основания печатной платы;
) химическое меднение заготовки в процессе которого
получается плавный переход от диэлектрического основания к
металлическому покрытию имеющих разные коэффициенты
теплового расширения;
) гальваническая металлизация производится для защиты
химической осажденной меди;
) травление меди предназначено для удаления незащищенных
участков фольги с поверхности платы с целью формирования
) создание и обработка монтажных отверстий на этом этапе
производится выбор монтажных отверстий;
Заключительные операции включают в себя:
осветление печатной платы и нанесение металлорезиста;
) механическая обработка заготовок по контуру.
1.1 Проектирование печатной платы
Для работ по разработке печатной платы требуется принципиальная
электрическая схема перечень элементов чертеж с элементами.
При компоновке предполагается рациональное взаимное расположение
электрорадиокомпонентов на печатном основании.
Размещение компонентов выполняется с одной стороны печатной платы а с
другой - контактных дорожек.
Проектирование печатной платы включает в себя:
) разработку топологии проводников на слоях меди;
) разработку графики слоев защитной паяльной маски;
) разработку графики слоев маркировки.
1.1.1 Аналитическая компоновка
Аналитическая компоновка - это определение примерной площади всей
платы путём сложения установочных площадей всех элементов. Но полученное
значение не будет в точности отражать общую площадь платы так как
необходимо учитывать контактные дорожки различного рода отверстия пустые
участки для избегания паразитных токов и наводок.
При аналитической компоновке оперируют численными значениями различных
компоновочных характеристик: геометрическими размерами объемом массой.
Зная соответствующие компоновочные характеристики элементов изделия и
формулы их суммирования можно вычислить компоновочные характеристики
изделия и его частей. При аналитическом определении объемов замещающих
фигур стремятся ввести их количество к минимуму.
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К561ЛН2:
S1 = S1 =6*195*75=8775 мм2
где S1 - установочная площадь микросхемы К561ЛН2 мм2
n - количество микросхем шт
L - длина микросхемы мм
D - ширина микросхемы мм
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К565РУ6:
S2 =5*195*75=73125 мм2
где S2 - установочная площадь микросхемы мм2
n – количество микросхем шт
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К555ТМ2:
S3 =1*195*75=14625 мм2
где S3 - установочная площадь микросхемы мм2
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К155ЛИ5:
S4 =1*195*75=14625 мм2
где S4 - установочная площадь микросхемы мм2
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К158ЛР1:
S5 =5*195*75=73125 мм2
где S5 - установочная площадь микросхемы мм2
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К555ЛЛ1::
S6 =1*195*75=14625мм2
где S6 - установочная площадь микросхемы мм2
Рассчитаем установочную площадь переключателя B001C:
S7 =1*63*52=3276 мм2
где S7 - установочная площадь микросхемы мм2
Рассчитаем установочную площадь микросхемы К10-7В:
Далее рассчитаем суммарную площадь всех радиоэлементов:
Sвсего=S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9
Sвсего=8775+73125+14625+14625+73125+14625+3276+450=326151мм2
Sпп=4*326151 =1304604 мм2
где Sпп - ориентировочная площадь печатной платы
Исходя из рассчитанной площади печатной платы выбираем ее размер -
1.1.2 Графическая компоновка
Графическая компоновка заключается в вычерчивании контуров элементов
на плоскости с учетом их схемотехнических конструктивных технологических
и производственных особенностей в результате которой получаются конкретные
данные о конструкции всего изделия – узла.
Перед пайкой производится технологическое фиксирование микросхем с
помощью клея на прокладки из стеклоткани. Конденсаторы закрепляются на
плате посредством припайки металлизированных сторон корпусов элементов к
контактным площадкам на плате. Этот метод закрепления микросхем и
конденсаторов является достаточным поскольку суммарная площадь пайки
выводов каждой микросхемы к контактным площадкам и суммарная площадь пайки
металлизированных сторон корпуса каждого конденсатора достаточна для
обеспечения необходимой прочности закрепления элемента к его посадочному
месту на плате. Резисторы закрепляются на плате пайкой их выводов к
соответствующим контактным площадкам и приклеиванием их корпусов к плате.
1.1.3 Деталировочные решения
Конструкция платы выбирается исходя из плотности монтажа стоимости
Печатная плата представляет собой изоляционное основание на котором
располагаются проводники.
Толщина платы выбирается из списка разрешенных (имеющихся) для
данного материала. Из учета возможных механических нагрузок толщина платы
выбирается равной 20 мм. Материал выбирается стеклотекстолит
фольгированный с гальваностойкой фольгой СТФ-2-35.
Для монтажа необходимо высверлить 262 отверстия из которых 4
крепежных отверстия диаметром 30 мм 258 монтажных отверстий диаметром 07
мм. В данном случае требуемый размер 05мм (пункт 1.3). В нашем случае
учитывается запас - 02 мм так как в дальнейшем эта заготовка будет
подвергаться металлезированию данных отверстий.
Примерные габариты выбираются на основании аналитической компоновки
по результатам которой выполняется графическая компоновка. На основании
графической компоновки выбирается размер платы 170*170 мм который входит в
состав разрешенных по ОСТ 4.010.020—83 ограничивающего ГОСТ 10317—79.
1.2 Процессы изготовления печатных плат
Для изготовления ПП существуют два метода субтрактивный и аддитивный.
Рассмотрим эти два метода.
В субтрактивном методе в качестве основы для печатного монтажа
используется фольгированный диэлектрик на котором формируется проводящий
рисунок путём удаления фольги с ненужных участков. Дополнительная химико-
гальваническая металлизация монтажных отверстий приводит к созданию
комбинированной металлизации ПП.
Аддитивный метод основан на избирательном осаждении токопроводящей
поверхности на диэлектрическое основание на которое предварительно может
наноситься слой клеевой композиции. Недостатками аддитивного метода
является низкая производительность процесса химической металлизации
интенсивное воздействие электролиза на диэлектрик.
Преимуществом субстрактивного метода заключается в уменьшении
трудоёмкости изготовления ПП по сравнению с аддитивным методом где
технологический цикл изготовления больше чем при химическом или при
комбинированном позитивном методе.
Рассмотрев эти 2 метода делаем вывод что для изготовления печатной
платы следует применить субстрактивный метод.
1.2.1 Изготовление заготовок
От состояния поверхности фольги и диэлектрика во многом определяется
адгезия наносимых впоследствии покрытий. Качество подготовки поверхности
имеет важное значение как при нанесении фоторезиста так и при осаждении
металла. Широко используют химические и механические способы подготовки
поверхности или их сочетание. Консервирующие покрытия легко снимаются
органическим растворителем с последующей промывкой в воде и сушкой.
Окисные пленки пылевые и органические загрязнения удаляются
последовательной промывкой в органических растворителях (ксилоле бензоле
хладоне) и водных растворах фосфатов соды едкого натра. Удаление
оксидного слоя толщиной не менее 05 мкм производят механической очисткой
крацевальными щетками или абразивными валками. Недостаток этого способа -
быстрое зажиривание очищающих валков а затем и очищающей поверхности.
Часто для удаления оксидной пленки применяют гидроабразивную обработку.
Высокое качество зачистки получают при обработке распыленной абразивной
пульпой. Гидроабразивная обработка образующиеся после сверления и очищает
внутренние медные торцы контактных площадок в отверстиях многосторонних
печатных плат от эпоксидной смолы.
Высокое качество очистки получают при сочетании гидроабразивной
обработки с использованием водной суспензии и крацевания. На этом принципе
работают установки для зачистки боковых поверхностей заготовок и отверстий
печатных плат нейлоновыми щетками и пемзовой суспензией. Обработка
поверхности производится вращающимися латунными щетками в струе
технологического раствора. Установка может обрабатывать заготовки
максимальным размером 500х500 мм при их толщине 01-30 мм частота
вращения щеток 1200 обмин усилие поджатия плат к щеткам 147 Н.
Химическое удаление оксидной пленки (декапирование) наиболее
эффективно осуществляется в 10 %-ном растворе соляной кислоты. К качеству
очистки фольгированной поверхности предъявляют высокие требования так как
от этого во многом зависят адгезия фоторезиста и качество рисунка схемы.
В данном технологическом процессе подготовка поверхности заготовок
производится декапированием заготовок в 5% соляной кислоты и обезжириванием
венской известью. Для этого необходимо поместить заготовки на 15 сек в 5%-
ный раствор соляной кислоты при температуре 180-250С затем промыть
заготовки в течение 2-3 мин в холодной проточной воде при температуре 180-
0 С далее зачистить заготовки венской известью в течение 2-3 мин снова
промыть заготовки в холодной проточной воде при температуре 180-250 С в
течение 2-3 мин затем декапировать заготовки в 5%-ном растворе соляной
кислоты в течение 1-3 сек при температуре 180-250С опять промыть заготовки
в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20(20C промыть
заготовки в дистиллированной воде при температуре 20(20 C в течение 1-2
мин и затем сушить заготовки сжатым воздухом при температуре 180-250 С до
полного их высыхания. После всех этих операций необходимо проконтролировать
качество зачистки поверхности фольги.
1.2.2 Подготовка поверхности заготовки
ный раствор соляной кислоты при температуре 18-25о С затем промыть
заготовки в течение 2-3 мин в холодной проточной воде далее зачистить
заготовки венской известью в течение 2-3 мин снова промыть заготовки в
холодной проточной воде в течение 2-3 мин затем декапировать заготовки в
%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3 сек при температуре 18-25 оС
опять промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при
температуре 20 оC промыть заготовки в дистиллированной воде при
температуре 20 оC в течение 1-2 мин и затем сушить заготовки сжатым
воздухом при температуре 18-25 оС до полного их высыхания. После всех этих
операций необходимо проконтролировать качество зачистки поверхности фольги.
Лак наносится для того чтобы защитить поверхность платы от процесса
химического меднения. При выборе лака для защитного покрытия следует также
учитывать свойства материалов использованных для изготовления основания
печатной платы и для приклеивания проводников чтобы при полимеризации
покрытия не произошло изменения свойств этих материалов.
Существуют различные лаки для защитного покрытия такие как лак СБ-1с
на основе фенолформальдегидной смолы лак Э-4100 на основе эпоксидной
смолы лак УР-231 и другие.
В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия будем
применять лак СБ-1с так как он является наиболее подходящим под условия
курсового проекта и состоит из фенолформальдегидной смолы следовательно его
легче удалять. Для нанесения лака на поверхность заготовки необходимо
окунуть заготовки в кювету с лаком на 2-3 сек температура лака должна быть
в пределах 18-25оС а затем следует сушить заготовки в термошкафе КП 4506 в
течение 15 часов при температуре 120оС.
1.2.3 Получение защитного рисунка
Основными методами получения защитного рисунка на печатной плате
являются фотопечать и трафаретная печать.
Фотопечать представляет собой способ нанесения изображения рисунка
печатных проводников на материал основания покрытый светочувствительным
слоем (фоторезистом СПФ-2) экспонируемый через фотошаблон с требуемым
изображением. Фотошаблон рисунка печатной платы - негативное или позитивное
Позитивное изображение применяют когда рисунок оригинала
соответствует рисунку чертежа платы по степени почернения (проводники и
контактные площадки черные а пробельные места белые).
Трафаретная печать (сеткографический метод). Метод основан на
получении необходимого рисунка схемы на поверхности медной фольги путем
продавливания защитной краски резиновым ракелем через сетчатый трафарет.
Сетки для трафаретов изготовляют из капроновых или лавсановых нитей. Более
высокая точность рисунка схемы получается при использовании сетки из
В данном технологическом процессе применяем сухой пленочный
фоторезист СПФ-2 наносимый на ламинаторе КП 63.46.4.
Перед нанесением фоторезиста заготовку выдержать в сушильном шкафу
при температуре 75±5 0С в течение 1 часа затем последовательно на обе
стороны заготовки нанести фоторезист обрезать ножницами излишки по краям
платы освободить базовые отверстия от фоторезиста выдержать заготовку при
неактиничном освещении в течение 30 мин при температуре 18±2 0С собрать
пакет из фотошаблона и платы экспонировать заготовку в установке
экспонирования КП 6341 снова выдержать заготовку при неактиничном
освещении в течение 30 мин при температуре 18±2 0С проявить заготовку в
установке проявления АРС-2.950.000 затем промыть плату в мыльном растворе
промыть заготовку в холодной проточной воде в течение 1 2 мин. при
температуре 20±2 0С декапировать заготовку в 20%-ном растворе серной
кислоты в течение 1 мин при температуре 20±2 0С снова промыть заготовку в
холодной проточной воде в течение 1 2 мин при температуре 20±2 0С сушить
заготовку сжатым воздухом. После завершения проведенных операций визуально
проконтролировать проявленный рисунок. После экспонирования заготовки
перед проявлением необходимо удалить пленку защищающую фоторезист.
1.2.4 Химическое меднение заготовки
Химическая металлизация (меднение) применяется в производстве для
получения тонкого (3 5 мкм) подслоя меди на стенках монтажных и
переходных отверстий чтобы сделать их диэлектрические поверхности
Основные требования к химически осажденной меди:
- полное покрытие стенок отверстий для исключения разрыва
электрических цепей;
- хорошая адгезия слоя химической меди к диэлектрику основания для
обеспечения стойкости к термоудару при пайке и перепайке.
Процесс химического меднения основан на восстановлении ионов
двухвалентной меди из ее комплексных солей. Толщина слоя химически
осажденной меди 02-03 мкм.
В нашем случае процесс химического меднения состоит из следующих
операций: обезжирить платы в растворе тринатрий фосфата и кальцинированной
соли в течение 5-10 мин при температуре 50-60оС; промыть платы горячей
проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 50-60оС; промыть платы
холодной проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 20±2оС;
декапировать торцы контактных площадок в 10%-ном растворе соляной кислоты в
течение 3-5 сек при температуре 18-25оС; промыть платы холодной проточной
водой в течение 1-2 мин при температуре 18-25оС; промыть платы в
дистиллированной воде в течение 1-2 мин при температуре 18-25оС;
активировать в растворе хлористого палладия соляной кислоты двухлористого
олова и дистиллированной воды в течение 10 мин при температуре 18-25оС;
промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2 мин при температуре
±2оС; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при
температуре 20±2оС; обработать платы в растворе ускорителя в течение 5 мин
при температуре 20±2оС; промыть платы в холодной проточной воде в течение
-2 мин при температуре 20±2оС; произвести операцию электрополировки с
целью снятия металлического палладия с поверхности платы в течение 2 мин
при температуре 20±2оС; промыть платы горячей проточной водой в течение 2-
мин при температуре 50±2оС; протереть поверхность платы бязевым
раствором в течение 2-3 мин; промыть платы холодной проточной водой в
течение 1-2 мин при температуре 20±2оС; произвести визуальный контроль
электрополировки (плата должна иметь блестящий или матовый вид при
появлении на плате темных пятен которые не удаляются во время промывки
необходимо увеличить время электрополировки до 6 мин); произвести операцию
химического меднения в течение 10 мин при температуре 20±2оС; промыть
платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±2оС;
визуально контролировать покрытие в отверстиях.
Перед гальваническим меднением необходимо снять слой защитного лака с
поверхности платы. В зависимости от применяемого лака существуют различные
растворители. Некоторые лаки возможно снять ацетоном.
В данном технологическом процессе защитный лак будем снимать в
растворителе 386. Для этого платы необходимо замочить на 2 часа в
растворителе 386 а затем снять слой лака беличьей кистью после этого
промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3 мин при температуре
±2оС контролировать качество снятия защитного лака (на поверхности лака
не должны оставаться места покрытые пленками лака).
1.2.5 Гальваническая металлизация
Слой химически осажденной меди имеет небольшую толщину (02 03 мкм)
рыхлую структуру легко окисляется на воздухе непригоден для
токопрохождения поэтому его защищают гальваническим наращиванием
(“затяжкой”) 1 2 мкм гальванической меди.
Для этого необходимо:
) декапировать плату в 5%-ном растворе соляной кислоты;
) промыть плату в холодной проточной воде в течение 2 3 мин;
) зачистить плату венской известью в течение 2 3 мин;
) декапировать заготовку в 5%-ном растворе соляной кислоты;
) промыть плату в холодной проточной воде в течение 1 2 мин;
) промыть плату в дистиллированной воде в течение 1 2 мин;
) произвести гальваническую затяжку в течение 10 15 мин;
) промыть плату холодной проточной водой в течение 1 2 мин;
) сушить плату сжатым воздухом до полного их высыхания;
) контролировать качество гальванической затяжки (отверстия не должны
иметь непокрытий осадок должен быть плотный розовый
мелкокристаллический).
1.2.6 Травление меди
Травление — химический процесс удаления меди с незащищенных резистом
участков. Результатом выполнения этой операции является рисунок печатных
элементов (проводников контактных площадок и пр.) точность выполнения
которых влияет на электрические характеристики ПП. Таким образом травление
предназначено для удаления незащищенных участков фольги с поверхности платы
с целью формирования рисунка схемы.
Следует учитывать что брак на этой операции (растравливание
проводников уменьшение ширины площади поперечного сечения подтравливание
проводников и пр.) является необратимым.
Существует несколько видов растворов для травления: раствор хлорного
железа раствор персульфата аммония раствор хромового ангидрида и другие.
В данном технологическом процессе в качестве травильного раствора
будем применять раствор на основе хлорного железа. Это объясняется тем что
такой раствор обладает высокой и равномерной скоростью травления малым
боковым подтравливанием высокой четкостью полученных контуров
незначительным содержанием токсичных веществ и наибольшей экономичностью
всех стадий процесса травления.
1.2.7 Создание и обработка монтажных отверстий
Получение монтажных и переходных отверстий в печатных платах является
одной из наиболее важных операций в производстве ПП всех типов так как:
- обеспечивает качество получения токопроводящего слоя в отверстиях
после их металлизации и надежность электрических параметров ПП;
- обеспечивает точность совмещения токопроводящих рисунков схемы
расположенных на противоположных сторонах ДПП или разных слоях МПП;
В связи с этим к качеству выполнения отверстий предъявляют следующие
требования: цилиндрические отверстия должны быть с гладкими стенками;
отверстия на заготовке ПП: отверстия должны быть без заусенцев; предельные
отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки должны
составлять ±0015 мм; отсутствие деструкции диэлектрика в отверстиях и
размазывания (наволакивания) смолы по стенкам отверстий так как это
препятствует осаждению меди и приведет к разрыву электрической цепи;
точность сверления отверстий ±(012 или 008) мм.
Диаметр отверстий под металлизацию должен быть примерно на 012 мм
больше расчетного чтобы скомпенсировать толщину осаждаемых меди и
металлорезиста. В данном технологическом процессе будем применять пакетный
метод получения отверстий. Фиксирующие отверстия диаметром 3 мм выполняют
Нам необходимо просверлить 262 монтажных отверстия диаметром 07мм.
Сверление отверстий будем производить на одношпиндельном сверлильном станке
КД-10. Необходимо обеспечивать следующие режимы сверления: 20 000-25 000
обмин скорость осевой подачи шпинделя 2-10 мммин.
Перед сверлением отверстий необходимо подготовить заготовки и
оборудование к работе. Для этого нужно промыть заготовки в растворе
очистителя в течение 1-2 мин при температуре 22±2°С промыть заготовки в
холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±2°С промыть
заготовки в 10% растворе аммиака в течение 1-2 мин при температуре 20±2°С
снова промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 2-3 мин при
температуре 18±2°С подготовить станок КД-10 к работе согласно инструкции
по эксплуатации затем обезжирить сверло в спирто - бензиновой смеси
собрать пакет из трех плат и фотошаблона далее сверлить отверстия согласно
чертежу. После сверления необходимо удалить стружку и пыль с платы и
продуть отверстия сжатым воздухом. После этого следует проверить количество
отверстий и их диаметры проверить качество сверления. При сверлении не
должно образовываться сколов трещин
1.2.8 Заключительные операции
На заключительном этапе поверхность платы тщательно отмывается
высушивается на нее наносится паяльная маска и финишные покрытия для
пайки производится серебрение ламелей наносится маркировка и необходимо
обрезать плату по контуру.
Очистка поверхности платы будет производиться промывочной жидкостью
которая имеет в качестве основы спиртовые модифицированные соединения
предназначенная для удаления всех типов загрязнений. Жидкость имеет
следующие отличительные особенности:
- не содержит поверхностно – активных веществ и галогенов;
- низкая токсичность;
- применяется при комнатной температуре;
Остановителями пайки являются органические покрытия которые наносятся
на те области где пайка не производится. Таким образом когда схема
избирательно покрыта таким веществом непокрытыми остаются только те
участки к которым припаиваются компоненты. В результате исключается
возможность образования перемычек загрязнения и излишнего расхода припоя.
Маска обладает высокими адгезионными свойствами низким запахом
технологична устойчива к процессам электролитической металлизации
(никелирование серебрение) горячего лужения (HAL). Покрытие обладает
насыщенным цветом глянцевое. Основной компонент смешивается с отвердителем
Маркировка наносимая на ПП является таким же элементом конструкции
как и все то что входит в проект и ее параметры должны удовлетворять ГОСТ
По назначению маркировка может быть основной и дополнительной
Основная маркировка наносится в обязательном порядке и содержит
обозначение ПП или ее условный шифр дату изготовления и порядковый номер
Дополнительная маркировка включает в себя порядковый или заводской
номер платы (или партии) позиционное обозначение элементов графические
изображения мест установки (монтажа) элементов нумерацию или условное
обозначение первых выводов знаки «плюс» для полярных элементов и другую
информацию – по усмотрению разработчика.
Вся маркировка или ее часть может быть реализована по технологии
печатных проводников (чаще всего травлением). В этом случае она выполняется
на поверхности платы совместно с печатными проводниками а разместить их
рядом на одном слое иногда бывает трудно. Поэтому такой способ может быть
рекомендован только для обязательной маркировки.
Механическая обработка необходима для обрезки печатных плат по
размерам(отрезка технологического поля) и снятия фаски. В данном
случае обрезка платы производится с помощьюдисковых ножниц а снятие фасок
- на станке для снятия фасок типа ГФ-646.
Также необходимо произвести оценку качества платы в процессе
изготовления и готовой платы для установления норм и принятия оптимальных
методов изготовления.
Все испытания согласно ГОСТ 23752-79 проводятся в нормальных
климатических условиях характеризующихся температурой (25±10)С
относительной влажностью 45-80% атмосферным давлением 630-800 мм рт ст.
Проводят контроль следующих параметров (ГОСТ 23752-79):
- на соответствие габаритных установочных и других размеров печатных
плат при помощи мерительного инструмента обеспечивающего требуемую
- выборочный - диаметров монтажных отверстий;
- отклонения от перпендикулярности сторон;
- устойчивости к механическим воздействиям;
- внешнего вида – визуально;
- паяемости – на образцах с числом испытуемых точек (металлизированных
отверстий) не менее 20;
- толщины слоя меди в отверстии на соответствие заданным на
металлографических шлифах отверстий любого участка готовой ПП проверке
подвергаются 6 отверстий;
- устойчивости металлизированных отверстий к кратковременной токовой
2 Технология изготовления функциональной ячейки
Типовой элемент замены (ТЭЗ) — конструктивно законченная
самостоятельная единица которая служит исходной конструктивной единицей
всей машины и обладает взаимозаменяемостью с однотипными ТЭЗ.
2.1 Входной контроль
Входной контроль предполагает процесс проверки ЭРЭ ИМС заводом
потребителем на работоспособность и надежность перед установкой на ТЭЗ.
Входной контроль включает следующие виды проверок: визуальный осмотр
печатной платы на отсутствие механических повреждений и коррозии
комплектование деталями для монтажа платы отсутствие остатков канифоли.
2 Подготовка к монтажу
Подготовка платы к пайке сопровождается такими операциями как защита
при помощи маски химическая обработка для улучшения паяемости применение
защитных покрытий сборка компонентов предварительная очистка поверхности
обработка флюсом предварительный нагрев.
Неожиданные загрязнения органического характера можно удалить применяя
растворители которые нужно выбирать таким образом чтобы они не оставляли
после себя осадочных слоев. Высокое качество получающееся в результате
такой операции предшествующей пайке является дополнительным достоинством.
Точно также можно улучшить паяемость выводов компонентов.
Монтаж компонентов и окончательная сборка следует проводить только
после полной подготовки платы. Для получения прочного соединения должны
быть тщательно удалены любые инородные материалы на поверхности
соответствующей очисткой (механической) и удалены загрязнения с поверхности
химическим травлением или шлифовкой. Также необходима хорошая смачиваемость
поверхностей флюсами и припоями которая зависит как от свойств материалов
так и от наличия на соединяемых поверхностях оксидов органических
загрязнений остатков абразивных частиц других инородных материалов.
Для подготовки поверхностей под пайку в массовом производстве
осуществляют их предварительное облуживание.
Элементы используемые для сборки данной платы поставляются в
заводской упаковке и поэтому никакой предварительной подготовки не
2.3 Установка компонентов на печатную плату
Установка элементов на печатную плату в зависимости от типа
производства и его характера может выполняться вручную механизированным
либо автоматическим способами.
Чтобы повысить производительность сборочных автоматов
предназначенные для монтажа элементы упаковывают в технологические магазины
кассеты для микросхем либо в липкую ленту.
Вспомогательные операции
Для обеспечения высокого качества паяных соединений выполняют
несколько вспомогательных операций. К ним относят: нанесение и подсушку
флюса и предварительный нагрев платы и ЭРЭ.
Выбор нанесения флюса на печатную плату зависит от его состава
технологической схемы процесса пайки способов закрепления выводов
элементов в отверстиях платы требуемой степени автоматизации. На массовых
производствах используют флюсование кистью погружение протягивание
накатывание распыление. С помощью вращающихся щеток волной. Если
плотность монтажа достаточно высока то наиболее эффективен способ
волнового флюсования. После нанесения слоя флюса происходит его сушка до
начала пайки при температуре 353-375 градусов Кельвина. Одновременно
происходит подогрев ЭРЭ или печатной платы. Этим достигается сокращение
времени пайки следует прямой нагрев выводов ЭРЭ компонентов и
микроминиатюрных изделий.
Оплавление печатной платы производится с целью покрытия проводников и
металлизированных отверстий оловянно-свинцовым припоем. Наиболее часто
применяют конвейерную установку инфракрасного оплавления ПР-3796.
2.5 Пайка электрорадиоэлементов
Пайка представляет собой процесс механического и электрического
соединения металлических деталей с нагревом ниже температуры их автономного
расплавления путем смачивания и заполнения зазора между ними расплавленным
припоем и сцепление при кристаллизации шва.
Лужение является способом подготовки поверхности соединяемых металлов
под пайку и дозированного введение припоя в зону пайки. Основным условием
сцепления при горячем лужении и пайки является физико-химическое
взаимодействие жидкого припоя с чистой поверхностью металла. В
расплавленном состоянии припои должны быть хорошо смачиваемыми жидкостями.
Степень смачивания и растекания не является физической константой а
зависит от вида контактирующих металлов состояния поверхности (наличие
окислов шероховатость) а также условий лужения. Флюсы применяемые при
лужении не только растворяют окислы на поверхности твердого металла
являясь поверхностно-активными веществами они уменьшают поверхностное
натяжение припоев способствуют улучшению смачивания и растекания передаче
тепла на всю зону покрытия. При смачивании припоем возникает
взаимодействие приводящее при затвердевании к образованию связи между
Технологический процесс пайки в целом представляет собой совокупность
технологических операций при изготовлении паяного изделия. При монтаже РЭА
пайки и лужение входят в сложный комплекс процессов включая лужение
консервацию и расконсервацию соединяемых поверхностей обрезку в размер
формовку выводов установку и фиксацию электрорадиоэлементов (ЭРЭ) и
микросхем (МС) на платы флюсование и пайку соединений удаление остатков
Важным требованием для достижения высокого качества пайки является
соблюдение оптимальных зазоров в зоне паяльного шва между соединяемыми
деталями. Полезный капиллярный эффект обеспечивающий засасывание припоя и
заполнение им зазоров в пределах 01 – 03 мм. Очень узкие зазоры опасны
тем что припой в них не затечет и останутся пустоты. Для оловянно-
свинцовых припоев (ПОС) оптимальный зазор составляет 01 мм при этом
прочность шва на срез около 4 кгмм2. Излишки припоя не способствуют
увеличению прочности паяного шва и опасны тем что могут скрыть раковины и
пустоты в зазорах. Форма паяных соединений должна быть рельефной
повторяющей поверхность пропаянного шва с вогнутыми галтелями припоя по
шву и без избытка припоя
После пайки ЭРЭ следующей технологической операцией является отмывка
полученных ТЭЗов это связано с тем что после пайки на поверхности
печатной платы остается некоторое количество флюса и продуктов его
разложения. Если их не удалить то впоследствии они способны вызвать
коррозию контактных соединений и ухудшить диэлектрические характеристики
используемых материалов. В этой связи и проводится отмывка способ
проведения которой зависит от степени и характера загрязнений поверхности
печатной платы от требуемого качества проведения операций. Как правило
для этой операции используются различные моющие средства самой простой
технологией является удаление остатков водорастворимых флюсов путем
промывки ТЭЗов в проточной горячей воде с использованием мягких щеток и
В качестве ТЭЗов использовалась канифоль ее следы с ТЭЗов удаляют
путем промывки в течение 30 секунд – 1 минуты в растворителях –
черыреххлористого углерода.
Выходной контроль ТЭЗа
Для надлежащей организации качественного контроля требуется точное
надежное оборудование способное выполнять как электрические так и
механические испытания.
Электрические испытания. Так как при этом требуется более высокая
точность чем при испытании готового изделия при котором контролируется
лишь качество сборки требования к испытаниям качества превышают требования
к испытаниям готового изделия.
Качественный контроль в этом случае основывается на испытаниях
образцов благодаря большому числу потенциальных испытаний которые могут
потребоваться. При конструировании аппаратуры для качественных испытаний
особое внимание должно быть уделено программированию так как испытание
образцов может потребовать быстрых переналадок одного типа печатной платы в
Механические испытания. Удар вибрация воздействие пламени паяемость
и другие испытания производятся для установления структурных качеств
печатной схемы. Выбранный вид испытаний и необходимое для их осуществления
оборудование зависят от конфигурации печатной схемы и условий ее
Разработка печатных схем в соответствии с эксплуатационными
стандартами значительно увеличивает объем работ и испытательного
оборудования. Таким образом этот стандарт становится качественным
критерием для всей испытательной аппаратуры.
1 Расчет геометрических параметров печатной платы
Цель: рассчитать геометрические параметры элементов печатного
монтажа. Рассмотреть минимальные расстояния между элементами печатного
рисунка соответствующие условиям предъявляемым к геометрическим
параметрам печатной платы.
Размеры платы составляют 170 х 170 мм. толщина основания – 2мм.
толщина фольги – 35 мкм.
Плотность тока определяется по формуле:
где I=05 А - максимальный ток в схеме;
S - площадь сечения печатного проводника мм2;
Как известно S=b·h => b=
(5) b – ширина печатного проводника печатной платы мм;
h – толщина проводника
Таким образом минимальная ширина печатного проводника может быть 005
мм. Следовательно в качестве нормальной ширины проводника будем принимать
мм. Поэтому в качестве нормальной ширины проводника будем принимать
В расчетах диаметра монтажных отверстий можно принять величину
металлизации равной 005+002 мм плюс гальваническое покрытие (0005 мм) и
дополнительно учесть допуск на сверление самого отверстия. К этому
прибавляется гарантированный зазор в 01 мм для заполнения отверстия
припоем при установленном выводе. В общем случае получается для установки
элементов с двумя размерами выводов 05 и 09 мм. нужно засверливать
отверстия на величину большую на 02 мм. Применяется так же стандарт для
металлизированных отверстий 08 мм. ( для выводов с диаметром 05 06 мм.)
и 15 мм. (для выводов с диаметром 09 13 мм.) т.к. отверстия
металлизированные возьмем значение для вывода 13мм
Минимальный диаметр контактной площадки:
Dmin = D1min + 003 мм.
D1min = 2 х (bм + dmax 2 + (d + (p))) мм.
где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края
контактной площадки;
(d и p – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок);
dmax = d + dдоп + (01 015) мм.
где dдоп – допуск на отверстия;
Dmin =227 + 003 = 2273 мм.
Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax = Dmin + (002 006)
Dmax = 257 + 002 = 259 мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min = L0 – ((Dmax 2 + (p) + (bmax 2 + (l))) мм.
где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;
S1min = 2 – ((259 2 + 025) + (0035 2 + 005)) = 083 мм.
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
S2min= L0 – (Dmax + 2 х (p) = 2 – (259 + 2 х 025) = 104 мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
S3min= L0 – ((Dmax + 2 х (l)) = 2 – ((259 + 2 х 005)) = 064 мм.
Минимальное расстояние между проводниками контактными площадками и
металлизированными отверстиями – 075 мм.
2 Расчёт электрических параметров печатной платы
Потребляемое напряжение ТЭЗа составляет 5 В.
Формула расчета потребляемой мощности:
Общая потребляемая мощность ТЭЗа:
Р’=(Р х n)+(Р х n)+(Р х n)+(Р хn)+(Р х n)+(Р х n);
где n – количество элементов данной группы;
Р’ = (015 х 5)+(015 х 1)+(003 х 5)+(015 х )+(0.06 x4)+(0.15 x 1)
+(0.15 x 1) +(0.15 x 1) =239
Общая потребляемая мощность схемы равна 239 Вт отсюда можно сделать
заключение что устройство задержки на ИМС К565РУ6 - маломощное
3 Расчёт частоты свободных колебаний радиоэлементов
Формула расчета длины горизонтального звена ЭРЭ:
где L – длина между концами выводов;
LK – длина корпуса элемента;
Формула расчета высоты ЭРЭ:
где D – диаметр высота корпуса элемента мм;
Формула расчета коэффициента отношения высоты ЭРЭ к ее длине:
Формула расчета момента инерции сечения балки:
Формула расчета частоты свободных колебаний ЭРЭ:
f№= 12 [24 EJ(m h3(1 + 3(6k + 1)))]05 Гц;
где Е – модуль упругости выводов зависит от типа материала = 123*1011
f1=12x314[24x123*1011x328*10 -14(09x(263x10 -3)3x
f2=12x314[24x123*1011x328*10- 14(1х(225x10
f3=12x314[24x123*1011x328*10 -14(1х(263x10
f4=12x314[24x123*1011x328*10 -14(09x(45x10 -3)3x
f5=12x314[24x123*1011x328*10- 14(1х(215x10
f6=12x314[24x123*1011x328*10- 14(09х(21x10
4 Расчёт частоты свободных колебаний ТЭЗа
Данные для расчета свободных колебаний ТЭЗа:
a – длина платы 0.17 м.;
b – ширина платы 0.17 м.;
h – толщина платы 0.002 м.;
ρ – плотность платы 1.83 гсм.3;
Е – модуль Юнга 2 х 109;
- коэффициент Пуассона 0.22.
Рассчитаем цилиндрическую плоскость платы:
D = (E х h2)12 x (1 – 2)
D = (2 х 00022 х 109)(12 х (1 – 0222)) = 08 х 103 = 800 нм;
Определяем массу элементов установленных на печатной плате:
MНЭ = 85 + 128 + 176 + 11 + 48 = 448 х 10-3кг;
Определяем массу платы:
MПП = 0172 х 0002 х 183 = 01 х 10-3кг
Определяем приложенную массу к площади печатной платы:
M’ = (МНЭ + МПП)SПП кг.
M’ = (448 + 01) х 10-3289 х 10-3 = 155 х 10-3 кгм2.
Определяем частоту основного тона колебания:
f = a1 2 x SПП x (DM’)-2 Гц.
f = 11872(2 х 314 х 0172) х (800 х 155 х 10-3)-2= 963 Гц.
Организационный раздел
1 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении печатной
При изготовлении печатных плат производится механическая обработка
слоистых пластиков (резка пробивка отверстий). Работающие на обработке
слоистых пластиков должны соблюдать правила техники безопасности при
холодной обработке материалов.
При работе на гильотинных ножницах наиболее опасной их частью являются
ножи которые при неправильной подаче материала или его заклинивании могут
нанести серьезное ранение. Ранения часто возникают и от заусенцев на
обрабатываемом материале.
Для предотвращения травматизма необходимо применять балансирные
ножницы с оградительной линейкой которая предупреждает попадание руки
рабочего под нож при подаче материала. В роликовых ножницах впереди
подающих валиков должна устанавливаться предохранительная линейка.
Сверлильные станки (вертикальные и радиальные) оснащаются
устройствами предупреждающими самовольное опускание траверса хобота и
кронштейна. Приспособления для закрепления инструмента на сверлильных
станках должны обеспечивать надёжный зажим точное концентрирование
инструмента и не иметь выступающих частей. Обрабатываемые детали
устанавливают на плите станка непосредственно при помощи кондукторов.
Удерживать обрабатываемое изделие руками не допускается. Использование
инструментов с забитыми или изношенными конусами и хвостовиками не
При работе на прессах возможно повреждение рук в случае попадания их в
зону между пуансоном и матрицей особенно на прессах с ручной подачей
заготовок. Во избежание травмирования рук приборы управления муфта
включения и тормоз пресса не должны допускать самопроизвольного включения
пресса. Узлы включающей тормозной системы при работе на режиме «одиночный
ход» должны обеспечивать автоматическое отключение муфты включение тормоза
после каждого хода с фиксацией ползуна в исходном крайнем положении.
При работе на пресс - ножницах могут возникнуть опасные факторы -
неожиданное опускание ползуна ранение движущимися частями отлетание вверх
отрезанных заготовок введение руки в опасную зону. Для безопасности при
работе включающий механизм пресс- ножниц должен быть устроен так чтобы
после каждого рабочего хода происходило автоматическое выключение пресса
даже если пусковая педаль (рычаг) осталась ещё нажатой. Ползун пресс-
ножниц должен иметь противовес что предупреждает возможность опускания
Во избежание ранений рук заусенцами необходимо применять
хлопчатобумажные перчатки или брезентовые рукавицы.
заготовок (резка пробивка и сверление отверстий). Важным фактором
ухудшающим условия труда в механических цехах является шум производимый
работающим оборудованием.
Важное значение имеет правильное и достаточное освещение участков и
рабочих мест обработки заготовок.
Промывка плат проводится в изопропиловом спирте и ацетоне. При
использовании спирта и ацетона необходимо учитывать что эти вещества
являются пожароопасными и вредными для здоровья.
Химическая очистка плат производится растворами фосфатов
(тринатрийфосфат) натриевой соды натриевой щёлочи и др. при постоянной
работе с растворами часты различные хронические поражения кожи. Весьма
опасно попадание даже самых малых количеств щелочи в глаза.
Для травления меди с пробельных мест плат используется ряд травителей:
хлорное железо персульфат аммония хлорная медь и ряд других являющихся
токсичными веществами. К работе с этими травителями допускаются лица
обученные безопасным приёмам работы и прошедшие инструктаж на рабочих
местах по работе с вредными и ядовитыми веществами. В случаи попадания
травителей на кожу или слизистую оболочку глаз необходимо немедленно
обильно промыть их проточной водой или 05-10%-ным раствором квасцов а
затем обратиться в медпункт.
Работу с травителями следует проводить в спецодежде (халат
полиэтиленовый фартук хлопчатобумажные и резиновые перчатки) и защитных
очках. Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.
Выполняя работы с легковоспламеняющимися веществами кислотами помимо
соблюдения всех других мер предосторожности следует работать стоя.
Запрещается наклоняться над сосудом накаливая или нагревая реактивы.
Запрещается: нюхать выделяющиеся газы.
2 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении ТЭЗа
Техника безопасности и охрана труда при изготовлении ТЭЗа заключается
в соблюдении трудовой дисциплины при автоматической сборке и пайке вибро-
и электроконтроле готовой продукции.
Пайкой осуществляется неразъемное соединение деталей с помощью припоя.
Наиболее часто применяемые припои оловянно-свинцовые. В состав припоев
входит свинец поэтому процесс пайки сопровождается загрязнением воздушной
среды рабочих поверхностей одежды и кожи рук работающих свинцом что
может привести к свинцовым отравлениям организма и вызвать изменения в
нервной системе крови и сосудах.
Промывка ТЭЗов органическими растворителями производится в специально
оборудованных устройствах с крышками и вытяжными вентиляционными
Так же большое значение имеет рациональное освещение и вентилирование
производственных помещений для нормальной и успешной работы промышленного
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЗ

ПЕРЕЧЕНЬ 2.doc

-----------------------
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЭ
Устройство задержки на ИМС К565Ру6

Плата 2.frw.cdw

. Плату изготовить комбинированным позитивным методом.
Шаг координатной сетки 125 мм.
Ширина печатных проводников (05
Расстояние между проводниками не менее 03 мм.
*Размер для справок.
ПОС-61 по ГОСТ 21931-76
Плата должна соответствовать ГОСТ 23752-79 гр. жесткости 1.
Класс точности 2 по ГОСТ 23751-86.

Схема.cdw

Схема электрическая принципиальная

СБ.cdw

Размеры для справок.
Установку элементов производить по ОСТ 4.010.030-81.
Пайку элементов производить по ОСТ 4.ГО.054.089.
Припой Пр2 ПОС 61 ГОСТ 21931-76.
Плату после сборки и настройки покрыть лаком УР-231 ТУ 6-10-863-76 в 2 слоя в
соответствии с ЮГО.054.022.

СПЕЦИФИКАЦИЯ 2.doc

Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол Примечание
А3 КП 230101 01 СД.05 18 06 Схема электрическая 1
А4 КП 230101 01 СД.05 18 06 Сборочный чертеж 1
А4 КП 230101 01 СД.05 18 06 Спецификация 1
А4 КП 230101 01 СД.05 18 06 Перечень элементов 1
КП 230101 01 СД.05 18 06 Плата 1
Стандартные изделия
К561ЛН2 6 DD1.1-DD1.6
К155ЛИ5 4 DD3.1-DD3.4
К158ЛР1 5 DD10-DD13.2
К555ЛЛ1 1 DD1.1-DD1.6
К555ЛИ1 1 DD1.1-DD1.6
С2-23-0125--1к-5% 4 R1-R4
С2-23-0-510к-5% 1 R5
К10-7В-62-5% 2 С1-С2
КП 230101 01 СД.05 18 06 СП
ПроектЛатыпова Устройство задержки на ИМС К565РУ6 ЛитЛист
ант Э.И Спецификация
ФоЗоПоз.Обозначение Наименование КолПримечание
К10-7В-01нФ±5% 2 С3-С4

РАСЧЕТ ПЕЧАТЬ!!!!.doc

1 Расчет геометрических параметров печатной платы
Цель: рассчитать геометрические параметры элементов печатного
монтажа. Рассмотреть минимальные расстояния между элементами печатного
рисунка соответствующие условиям предъявляемым к геометрическим параметрам
Размеры платы составляют 170 х 170 мм. толщина основания – 2мм.
толщина фольги – 35 мкм.
Плотность тока определяется по формуле:
где I=05 А - максимальный ток в схеме;
S - площадь сечения печатного проводника мм2;
Как известно S=b·h => b=
(5) b – ширина печатного проводника печатной платы мм;
h – толщина проводника
Таким образом минимальная ширина печатного проводника может быть
5 мм. Следовательно в качестве нормальной ширины проводника будем
принимать значение 1 мм.
5 мм. Поэтому в качестве нормальной ширины проводника будем принимать
В расчетах диаметра монтажных отверстий можно принять величину
металлизации равной 005+002 мм плюс гальваническое покрытие (0005 мм) и
дополнительно учесть допуск на сверление самого отверстия. К этому
прибавляется гарантированный зазор в 01 мм для заполнения отверстия
припоем при установленном выводе. В общем случае получается для установки
элементов с двумя размерами выводов 05 и 09 мм. нужно засверливать
отверстия на величину большую на 02 мм. Применяется так же стандарт для
металлизированных отверстий 08 мм. (для выводов с диаметром 05 06 мм.) и
мм. (для выводов с диаметром 09 13 мм.) т.к. отверстия
металлизированные возьмем значение для вывода 13мм
Минимальный диаметр контактной площадки:
Dmin = D1min + 003 мм.
D1min = 2 х (bм + dmax 2 + (d + (p))) мм.
где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края
контактной площадки;
(d и p – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок);
dmax = d + dдоп + (01 015) мм.
где dдоп – допуск на отверстия;
Dmin =227 + 003 = 2273 мм.
Максимальный диаметр контактной площадки:
Dmax = Dmin + (002 006)
Dmax = 257 + 002 = 259 мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
S1min = L0 – ((Dmax 2 + (p) + (bmax 2 + (l))) мм.
где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;
S1min = 2 – ((259 2 + 025) + (0035 2 + 005)) = 083 мм.
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
S2min= L0 – (Dmax + 2 х (p) = 2 – (259 + 2 х 025) = 104 мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
S3min= L0 – ((Dmax + 2 х (l)) = 2 – ((259 + 2 х 005)) = 064 мм.
Минимальное расстояние между проводниками контактными площадками и
металлизированными отверстиями – 075 мм.
2 Расчёт электрических параметров печатной платы
Потребляемое напряжение ТЭЗа составляет 5 В.
Формула расчета потребляемой мощности:
Общая потребляемая мощность ТЭЗа:
Р’=(Р х n)+(Р х n)+(Р х n)+(Р хn)+(Р х n)+(Р х n);
где n – количество элементов данной группы;
Р’=(015х5)+(015х1)+(003х5)+(015х)+(0.06x4)+(0.15x1)+(0.15x1)+(0.15 x1)
Вывод: Общая потребляемая мощность схемы равна 239 Вт отсюда можно
сделать заключение что устройство задержки на ИМС К565РУ6 - маломощное
3 Расчёт частоты свободных колебаний радиоэлементов
Согласно при конструировании узлов РЭС на печатных платах
применяется ряд вариантов установки радиоэлементов. Воздействию вибрации в
большей степени подвержены радиоэлементы по вариантам не
предусматривающим механического соединения корпуса с платой.
Длина балки l равна длине выводов от платы до корпуса
радиоэлемента. И рассчитывается по следующей формуле:
где L – длина между концами выводов;
LK – длина корпуса элемента.
Формула расчета высоты ЭРЭ:
где D – диаметр высота корпуса элемента мм;
Формула расчета коэффициента отношения высоты ЭРЭ к ее длине:
Таблица 5 – Расчет геометрических параметров элементов
Элемент Lмм LK мм lмм Н или Dмм hмм k dмм Jм4 К561ЛН2
195 1145 326 263 023 09 328*10-14 К158ЛР1 68 195
45 326 263 023 09 328*10-14 С2-23-0125 23 7 47 23
3 055 09 328*10-14 К10-7В 4 25 21 7 45 021 09
8*10-14 К555ЛЛ1 68 195 1145 326 263 023 09 328*10-
К555ЛИ1 2 38 18 16 21 016 09 328*10-14 К555ТМ2
195 1145 326 263 023 09 328*10-14 К531ЛР11П 68
5 1145 326 263 023 09 328*10-14 К155ЛИ1 68 195
45 326 263 023 09 328*10-14 В001С 254 13 1046 99
Частота свободных колебаний рамы зависит как от параметров модели
так и от направления внешнего воздействия которое определяет вид
колебаний протекающих в отдельных элементах рамы. Если возбуждающая сила
направлена вдоль горизонтального звена рамы то в вертикальных звеньях
возникают изгибные колебания в горизонтальном – продольные.
Частота свободных колебаний рамы для основного тона определяется по
f№= 12 [24 EJ(m h3(1 + 3(6k + 1)))]05 Гц;
где Е – модуль упругости выводов зависит от типа материала = 123*1011
fК561ЛН2=[pic]=38х103Гц
Частота свободных колебаний рамы для микросхемы К561ЛН2 будет так же равна
х103Гц как и для К158ЛР1 К555ЛЛ1 К555ТМ2 К531ЛР11П К155ЛИ1 так как они
fС2-23-0125=[pic]=16х103Гц
fВ001С =[pic]=25х10 3Гц
По полученным значениям можно сказать что модель рамы точнее
воспроизводит и конструкцию резистора и динамические процессы при вибрации.
4 Расчёт частоты свободных колебаний радиоэлементов
Наибольшую опасность для электронной вычислительной аппаратуры при
воздействии вибраций представляют механические резонансы отдельных
компонентов и узлов возникающих в случаях когда их собственная частота
совпадает с частотой действующих на аппаратуру вибраций.
Частоту собственных колебаний равномерно нагруженной печатной платы
закрепленной с четырех сторон определяем по формуле:
[pic] – цилиндрическая жесткость печатной платы
[pic] – масса платы с элементами (254 г)
где [pic][pic]– модуль упругости
[pic] – толщина печатной платы (15мм)
[pic] – коэффициент Пуассона.
Для стеклотекстолита СТЭФ-2-35 модуль упругости будет равен:
E=3.02(1010 Нм2 [pic]=0.22
печатной платы с элементами составляет 254 г. Отсюда находим
собственную частоту платы с элементами:
Вывод: После сделанных вычислений было выявлено что печатная плата
является виброустойчивой так как она не входит в предельно допустимые
уровни воздействия электромагнитных полей.
Организационный раздел
1 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении печатной
При изготовлении печатных плат производится механическая обработка
слоистых пластиков (резка пробивка отверстий). Работающие на обработке
слоистых пластиков должны соблюдать правила техники безопасности при
холодной обработке материалов.
При работе на гильотинных ножницах наиболее опасной их частью являются
ножи которые при неправильной подаче материала или его заклинивании могут
нанести серьезное ранение. Ранения часто возникают и от заусенцев на
обрабатываемом материале.
Для предотвращения травматизма необходимо применять балансирные
ножницы с оградительной линейкой которая предупреждает попадание руки
рабочего под нож при подаче материала. В роликовых ножницах впереди
подающих валиков должна устанавливаться предохранительная линейка.
Сверлильные станки (вертикальные и радиальные) оснащаются
устройствами предупреждающими самовольное опускание траверса хобота и
кронштейна. Приспособления для закрепления инструмента на сверлильных
станках должны обеспечивать надёжный зажим точное концентрирование
инструмента и не иметь выступающих частей. Обрабатываемые детали
устанавливают на плите станка непосредственно при помощи кондукторов.
Удерживать обрабатываемое изделие руками не допускается. Использование
инструментов с забитыми или изношенными конусами и хвостовиками не
При работе на прессах возможно повреждение рук в случае попадания их в
зону между пуансоном и матрицей особенно на прессах с ручной подачей
заготовок. Во избежание травмирования рук приборы управления муфта
включения и тормоз пресса не должны допускать самопроизвольного включения
пресса. Узлы включающей тормозной системы при работе на режиме «одиночный
ход» должны обеспечивать автоматическое отключение муфты включение тормоза
после каждого хода с фиксацией ползуна в исходном крайнем положении.
При работе на пресс - ножницах могут возникнуть опасные факторы -
неожиданное опускание ползуна ранение движущимися частями отлетание вверх
отрезанных заготовок введение руки в опасную зону. Для безопасности при
работе включающий механизм пресс- ножниц должен быть устроен так чтобы
после каждого рабочего хода происходило автоматическое выключение пресса
даже если пусковая педаль (рычаг) осталась ещё нажатой. Ползун пресс-
ножниц должен иметь противовес что предупреждает возможность опускания
Во избежание ранений рук заусенцами необходимо применять
хлопчатобумажные перчатки или брезентовые рукавицы.
заготовок (резка пробивка и сверление отверстий). Важным фактором
ухудшающим условия труда в механических цехах является шум производимый
работающим оборудованием.
Важное значение имеет правильное и достаточное освещение участков и
рабочих мест обработки заготовок.
Промывка плат проводится в изопропиловом спирте и ацетоне. При
использовании спирта и ацетона необходимо учитывать что эти вещества
являются пожароопасными и вредными для здоровья.
Химическая очистка плат производится растворами фосфатов
(тринатрийфосфат) натриевой соды натриевой щёлочи и др. при постоянной
работе с растворами часты различные хронические поражения кожи. Весьма
опасно попадание даже самых малых количеств щелочи в глаза.
Для травления меди с пробельных мест плат используется ряд травителей:
хлорное железо персульфат аммония хлорная медь и ряд других являющихся
токсичными веществами. К работе с этими травителями допускаются лица
обученные безопасным приёмам работы и прошедшие инструктаж на рабочих
местах по работе с вредными и ядовитыми веществами. В случаи попадания
травителей на кожу или слизистую оболочку глаз необходимо немедленно
обильно промыть их проточной водой или 05-10%-ным раствором квасцов а
затем обратиться в медпункт.
Работу с травителями следует проводить в спецодежде (халат
полиэтиленовый фартук хлопчатобумажные и резиновые перчатки) и защитных
очках. Рабочие места должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.
Выполняя работы с легковоспламеняющимися веществами кислотами помимо
соблюдения всех других мер предосторожности следует работать стоя.
Запрещается наклоняться над сосудом накаливая или нагревая реактивы.
Запрещается: нюхать выделяющиеся газы.
2 Техника безопасности и охрана труда при изготовлении ТЭЗа
Техника безопасности и охрана труда при изготовлении ТЭЗа заключается
в соблюдении трудовой дисциплины при автоматической сборке и пайке вибро-
и электроконтроле готовой продукции.
Пайкой осуществляется неразъемное соединение деталей с помощью припоя.
Наиболее часто применяемые припои оловянно-свинцовые. В состав припоев
входит свинец поэтому процесс пайки сопровождается загрязнением воздушной
среды рабочих поверхностей одежды и кожи рук работающих свинцом что
может привести к свинцовым отравлениям организма и вызвать изменения в
нервной системе крови и сосудах.
Промывка ТЭЗов органическими растворителями производится в специально
оборудованных устройствах с крышками и вытяжными вентиляционными
Так же большое значение имеет рациональное освещение и вентилирование
производственных помещений для нормальной и успешной работы промышленного
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЗ

G009.cп1.cdw

типа К10-17Б 47пФNPO25BC импорт
Керам. ЧИП конд. 01мкФ X7R 10%.0805 импорт.
Тантал.ЧИП конд. 22х16в caseB импорт
0УД14 бК0347.004 ТУ11
Тантал.ЧИП конд. 15х35в caseC импорт
1СА3 бК0.347.015 ТУ2
4УД2А бК0.347.040 ТУ
4ИЕ10 бК0.347.064 ТУ21
4ИР6 бК0.347.064 ТУ23

Спецификация.cdw

Устройство задержки на ИМС К565РУ6
КП 230101 01 СД.05 18 06 С

сб.doc

-----------------------

Вв.doc

КП 230101 01 СД.05 18 06СБ
Латыпова Э.И. на ИМС К565РУ6 У
Сборочный чертеж ОНК гр. 4 Вм-07

Закл.doc

При выполнении данной курсовой работы было спроектировано
конструктивно и функционально законченное устройство задержки на ИМС
К565РУ6 а также выполнена конструкторская документация.
Также были произведены расчеты:
–собственной частоты печатной платы;
–геометрических параметров печатной платы;
– электрических параметров печатной платы.
Результат расчета собственной частоты платы свидетельствует о том что
данное устройство можно считать устойчивым к воздействиям внешних
вибраций в широком диапазоне частот.
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЗ

Спецификация МОЯ.cdw

Устройство задержки на ИМС К565РУ6
КП 230101 01 СД.05 18 06 С
Конденсатор К10-7B-62-5%
Конденсатор К10-7B-01-5%
КП 230101 01 СД.05 18 06 СБ
КП 230101 01 СД.05 18 06 Э3
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЭ
КП 230101 01 СД.05 18 06 001

ПЕЧАТЬ!!!!!.doc

формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Примечание
С2-23-0125--1к-5% 4 R1-R4
С2-23-0-510к-5% 1 R5
КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЗ

сбор мой.doc

КП 230101 01 СД.05 18 06 С
задержки на ИМС К565РУ6
Сборочный чертеж ОНК гр.4 ВМ-07

Содержание КП.doc

1 Характеристика ячейки
2 Материал основания печатной платы
1 Изготовление печатной платы
1.1 Проектирование печатной платы
1.1.1 Аналитическая компоновка
1.1.2 Графическая компоновка
1.1.3 Деталировочные решения
1.2 Процессы изготовления печатных плат
1.2.1 Изготовление заготовок
1.2.2 Подготовка поверхности заготовки
1.2.3 Получение защитного рисунка
1.2.4 Химическое меднение заготовки
1.2.5 Гальваническая металлизация
1.2.6 Травление меди
1.2.7 Гальваническая металлизация
Заключительные операции
2 Технология изготовления функциональной ячейки 33
2.1 Входной контроль 33
2 Подготовка к монтажу
2.3 Установка компонентов на печатную плату
Вспомогательные операции
2.5 Пайка электрорадиоэлементов 35
2.7 Выходной контроль ТЭЗа
1 Расчет геометрических параметров печатной платы
2 Расчёт электрических параметров печатной платы
3 Расчёт частоты свободных колебаний радиоэлементов 40
1 Техника безопасности и охраны труда при изготовлении печатной платы 41
2 Техника безопасности и охраны труда при изготовлении ТЭЗа
Лист 1 Схема электрическая принципиальная устройства задержки на ИМС
Лист 2 Чертёж детали устройства задержки на ИМС К565РУ6 (формат А3)
Лист 3 Сборочный чертёж устройства задержки на ИМС К565РУ6 (формат А3)
Лист 5 Перечень элементов
Разработка печатной платы изготовление функциональной ячейки устройства
задержки на ИМС К565РУ6
КР 230101 01 СД.05 18 06

Перечень.cdw

КП 230101 01 СД.05 18 06 ПЭ
Устройство задержки на ИМС К565РУ6