Технологический процесс изготовления печатной платы полумоста с аудио модуляцией

Чертеж.cdw

курсовое проектирование.doc

Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Пермский авиационный техникум им. А. Д. Швецова
Технологический процесс изготовления печатной платы полумоста с аудио модуляцией.
Пояснительная записка
АТКР.230113.01.015 ПЗ
2 Описание работы схемы5
3 Выбор типа печатной платы конструкционный расчет6
4 Оценка технологичности выбор варианта производства10
5Выбор оборудования используемого для производства печатной платы12
Технологическая часть13
1 Описание техпроцесса изготовления13
2 Техника безопасности при изготовлении устройства16
Мои проект заключается в полумоста управляющие сигналы которого промодулированы по сигналу слышимого для человеческого уха диапазона. Вся оригинальность конструкции заключается в том что аудио сигнал будет воспроизводиться не обычным динамиком а изменением объема плазменной дуги образованной с импульсного повышающего трансформатора. Проект является оригинальным а так же имеет весьма большой потенциал на рынке как аудио аппаратуры так и эксклюзивных декоративных устройств. Устройство нацелено сразу на две целевые аудитории во первых это люди использующие качественную аудио аппаратуру а во вторых зажиточные граждане покупающие декоративные изделия. Таким образом мы видим очевидную выгоду от данного проекта.
Устройство представляет собой функционально законченный электрический модуль. Питание осуществляется от сети российского стандарта в качестве источника вторичного питания для схемы используется стандартный встраиваемый блок питания RS-25. Данный блок питания отвечает эксплуатационным требованиям указанным в тех задании.
Изделие установлено в металлический корпус который в сою очередь заземляется.
Категория размещения изделия УХЛ 3. Изделия предназначены для эксплуатации вмакроклиматических районах сумеренным ихолодным климатом для эксплуатации взакрытых помещениях сестественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий где колебания температуры ивлажности воздуха ивоздействие песка ипыли существенно меньше чем на открытом воздухе например вметаллических степлоизоляцией каменных бетонных деревянных помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков прямого солнечного излучения; существенное уменьшение ветра; существенное уменьшение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излучения иконденсации влаги).
2 Описание работы схемы
Принцип действия схемы основан на широтно-импусльсной модуляции аудио сигнала. В качестве ШИМ контроллера выбрана микросхема TL494 т.к микросхема может обеспечить необходимые импульсы для управления транзисторами . Входной сигнал через входные фильтры (C1C2) поступает на вход 4 микросхемы DD1 резисторы R1R2 задают напряжение смещение для входного сигнала настройка необходимого напряжения смещения осуществляется за счет резистора R1. Таким образом аналоговый сигнал подается на не инверсный вход компаратора микросхемы. Микросхема TL494 имеет встроенный генератор пилообразного напряжения в качестве RC контура для генератора применяется следующие элементы схемы R3R4C4. Настройка частоты импульсов осуществляется за счет резистора R3. Пилообразное напряжение с генератора поступает на инверсный вход вход компаратора. На выходе компаратора прямоугольные импульсы которые поступают на на счетный вход триггера выходы которого подключены к выходным транзисторам микросхемы. Не используемые компараторы подключены таким образом что на инверсном входе потенциал пять вольт от источника стабилизированного напряжения а на не инверсных потенциал провода общий. Выходные импульсы DD1 управляют силовыми транзисторами VT5 VT6. Для достижения необходимой мощности управляющего сигнала используются дополнительные каскады на комплиментарной паре(VT1VT2VT3VT4).
3 Выбор типа печатной платы конструкционный расчет
Печатная плата выполняется из стеклотекстолита СФ-2-35Г-15 ГОСТ 10316-78 Плата двухсторонняя с металлизированными отверстиями. Класс точности третий.
На плате имеется два типа дорожек в зависимости от максимально допустимого тока (0.5 А и 3А) соответственно. Исходя их этих параметров рассчитаем параметры печатных проводников.
J1=I1max*J=0.5*0.45=0.225
J2=I2max*j=3*0.45=1.35
где J =0.45 -для третьего класса точности
I1maxI2max- максимальные токи
На плате присутствует два типа отверстий для установки элементов:
d1(контактной площадки)=1мм
d2(контактной площадки)=0.8мм
Расчет площади и размеров печатной платы
Резисторы переменные
Транзисторы биполярные
Входные и выходные контакты
Итого S(ЭРЭ)=1192.66мм
Отсюда S(пп)=2266.054мм
Таким образом габаритные размеры печатной платы будут равны 45мм х 65мм.
Расчет показателей надежности работы изделия
где В1 – коэффициент учитывающий влияние вибраций на ЭРЭ;
В2 – коэффициент учитывающий влияние ударов на ЭРЭ;
В3 – коэффициент учитывающий влияние влажности воздуха;
В4 – коэффициент учитывающий высоту над землей;
В5 – коэффициент учитывающий влияние температуры;
Для стационарных условий эксплуатации значения коэффициентов:
В1=104; В2=103; В3=1; В4=1.
Значения коэффициента В5 для каждого элемента приведено в таблице
Определение эксплуатационной интенсивности отказов элементов изделия
Кн – коэффициент нагрузки.
Рассчитаем коэффициент нагрузки элементов:
Для микросхемы 0.3 так как используется только треть всей микросхемы.
Для трансформатора 0.4 так как трансформатор имеет неиспользуемые обмотки.
Для резисторов PcPн=0.10.25=0.45
Для конденсаторов UcUн=517=0.3
Результаты в таблице ниже
Инт-ть отк. эл. oi*10-6 1ч
Экспл. инт-ть отказов эi*10-6 1ч
Конденсаторы керамические
Пайка печатного контакта монтажа
Провода соединитель-ные
Определение суммарной эксплуатационной интенсивности отказов изделия.
где n – количество типоэлементов в таблице 1.
Определение вероятности безотказной работы изделия.
где е=272 – основание натуральных логарифмов;
t время работы изделия.
Значение P(t) в различные моменты времени приведены в таблице ниже.
P(t) вероятность безотказной работы 1ч
Расчет наработки изделия до первого отказа
где Тср – средняя наработка до первого отказа изделия.
Вывод: в результате проведенного расчета изделие будет работать безотказно 15 лет.
4 Оценка технологичности выбор варианта производства
Расчет показателей технологичности изделия
Коэффициент использования микросхем и микросборок в изделии
Kи.мс.=Нмс Нэрэ =0.05
где Нмс – общее количество микросхем в изделии шт.;
Нэрэ – общее количество ЭРЭ шт.
Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий
где На.м. – количество монтажных соединений которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом шт.;
Нм – общее количество монтажных соединений шт.
Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу
Км.п.эрэ = Нм.п.эрэ Нэрэ =1
где Нм.п.эрэ – количество ЭРЭ подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным или автоматизированным способом шт.
Коэффициент повторяемости ЭРЭ
Кпов.эрэ = 1 – Нт.эрэ Нэрэ =0.67
где Нт.эрэ – общее количество типоразмеров в изделии шт.
Коэффициент применяемости ЭРЭ
Кп.эрэ = 1 – Нт.ор.эрэ Нт.эрэ = 0.83
где Нт.ор.эрэ – количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии шт.
Показатели технологичности
Основным показателем используемым для оценки технологичности конструкции является комплексный показатель технологичности конструкции изделия
K = (K1*1 + K2*2 + + Kn*n) 1 + 2 + + =2.8353.247=0.87
где К – значение показателя определяемого по таблице состава базовых показателей;
- коэффициент нормирующий весовую значимость показателя в зависимости от его порядкового номера в таблице;
N – общее количество частных показателей;
I – порядковый номер показателя в ранжированной последовательности;
Уровень технологичности оценивается отношением полученного комплексного показателя к нормативному которое должно удовлетворять условию
где К – полученный коэффициент;Кн – нормативный коэффициент технологичности.
Исходя из полученных показателей технологичности выбран вариант техпроцесса для мелкосерийного производства печатная плата производится негативным комбинированным методом.
5Выбор оборудования используемого для производства печатной платы
Для производства печатной платы было выбрано следующее оборудование:
Роликовые ножницы ОА-805
Зачистной станок ЕТ 2729
Установка нанесение СПФ( ламинирования )
Печь сушильная ДЛДМ-2983
Светокопировальная установка А06011.М
Стол с подсветом А03192
Комплекс модулей для проявления У2М1-240002
Автоматическая линия ЛАГ-22
Автоматическая линия травления модульного типа КПМ1.240
Установка электрохимической регенерации ДВФА-2М
Автомат для установки радиоэлементов ЭВ-8317-2М .
Паяльник ПЭТ-50С ГОСТ-7219-88
Технологическая часть
1 Описание техпроцесса изготовления
Технологический процесс состоит из следующих операций
На этом этапе из стандартных листов режутся заготовки с припуском 5мм с каждой стороны. Резка приводится роликовыми ножницами ОА-805
Штамповка устоновочных отверстий
На прессе КД 2124Е пробивается по четыре отверстия в краях заготовки
Сверление отверстий на станках с ЧПУ
На данном этапе производится сверление отверстий для установки элементов.
Механическая обработка поверхности
Заготовки зачищаются для последующей химической обработки.
Химическая обработка
Производится подтравливание серной кислотой и обезжиривание.
Нанесение сухого пленочного фоторезиста
Фоторезист наносится установкой для нанесения СПФ после чего заготовки сушатся в печи ДЛДМ-2983
Экспонирование рисунка схемы
Фотошаблон экспонируется на заготовки светокопировальной установкой А06011.М
Проявление изображения рисунка схемы.
Рисунок проявляется с помощью комплекса модулей для проявления У2М1-240002
Ретуширование рисунка
Электролитическое меднение и покрытие сплавом олово-свинец
Создание защитного покрытия перед травлением меди и металлизация отверстий гальваническим покрытием сплава свинца и олова. Операция выполняется на автоматической линии Лаг-22
Удаление защитного слоя фоторезиста
Операция выполняется на автоматической линии ЛАГ-22. На данном этапе защитный слой фоторезиста удаляется в растворе тринатрифосфата.
Травление меди выполняется на Автоматическая линия травления модульного типа КПМ1.240
Далее осуществляется оплавление гальванического покрытия сплава свинца и олова на установке оплавления
Обработка по контуру
На данном этапе платы шлифуются по контуру и удалаяются припуски.
Монтаж ЭРЭ осуществляется автоскиматически на автомате для установки радиоэлементов ЭВ-8317-2М .
Пайка осуществляется на установке УПВ-903Б.
Промывка платы спиртом а затем теплой водой в ванне.
Сушка в термошкафу после промывки
Все элементы изделия помещают в корпус.
2 Техника безопасности при изготовлении устройства
При работе с травящими растворами кожа рук должна быть защищена резиновыми перчатками которые перед началом работы проверяются на герметичность. Работа с летучими веществами должна производиться при наличии вытяжной вентиляции. Хранение растворителей осуществляется стеклянных или полиэтиленовых бутылях с хорошо пригнанными пробками. Во время работы с растворителями в помещении запрещается курить или разводить огонь. При работе с электрическими приборами необходимо заземлять корпуса всех приборов. Согласно ГОСТ 12.1.019-79.«Электробезопасность. Общие требования».Для электроустановок с напряжением до 1000В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4Ом. При включении приборов используемых при монтаже или настройке необходимо проверить изоляцию проводов питания. Для обеспечения пожарной безопасности предусматриваются устройства для отключения тока при коротком замыкании как всей цепи (распределительный щит в лаборатории) так и непосредственно в приборах (плавкие предохранители). Освещённость рабочего места должнасоставлять 300-500 лк. Арматура светильников должна обеспечивать защиту глаз от слепящего света. Покрытие рабочих столов должно быть тёмным и матовым чтобы отражённые блики не утомляли глаза. Для ликвидации возможного пожара необходимо иметь углекислотные огнетушители ОУ-2 или ОУ-5 противопожарное одеяло. Доступ к противопожарным средствам должен быть свободным в любое время.
Г.А. Месяц. Импульсная энергетика и электроника 704стр. 2004.
Горобец А.И. Степаненко А.И. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры 312стр. 1985 г
Бочаров Л.Н. Полевые транзисторы 82стр. 1984г
B. Jayant Baliga Advanced Power MOSFET Concepts 534стр. 2010 г.
Аркадий Медведев Технология производства печатных плат 360стр. 2005 г.

спецификация.cdw

АТКП 230113.01.115 Э3
АТКП 230113.01.115 СБ
АТКП 230113.01.115 ПЗ
Схема электрическая принципиальная
Чертеж печатной платы
Альбом технологического процесса
Пояснительная записка

Чертеж Пп.cdw

Полумост с аудиомодуляцией _ АТКП 230113.01 115 СБ.cdw

Плату изготовить комбинированым негативным методом
Шаг координатной сетки 0.5мм
Класс точности третий
Плата должна соответствовать ГОСТ 23759-92
Полумост с аудиомодуляцией
Чертеж печатной платы

Полумост с аудиомодуляцией _ АТКП 230113.01 115.cdw

Подвести питание между входом 25В и проводом общий
Трансформатор Т1 вывести за печатную плату
Полумост с аудиомодуляцией
Схема электрическая принципиальная

перичень.cdw

Техпроцесс.doc

005 Входной контроль фольгированного диэлектрика
Стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35Г-15 ГОСТ 10316-78
Лупа ЛИЗ-10х ТУ 25-16.0018-84
Штангенциркуль 0 200 мм ГОСТ 166-63
Линейка 0 300 мм ГОСТ 4.27-75
Хб перчатки ГОСТ 1108-74
Распаковать материал и сложить пакетами у рабочего стола.
Отобрать от каждой вновь полученной партии материала конт-рольный (материал одной марки полученный по одному сопроводительному документу удовлетворяющий качество продукции).
Произвести внешний осмотр заготовок на отсутствие вздутий фольги сколов вмятин посторонних включений.
Плата печатная АТКП.230113.115
Роликовые ножницы ОА-805
Стеклотекстолит фольгированный СТФ-2-35Г-15 ГОСТ 10316-78
Установить опорную линейку на размер 140 мм
Резать листы на полосы.
Резать полосы на заготовки размерами 110х140 мм
Очистить заготовку от стружки.
Проверить размер заготовок выборочно на 3-5% заготовок от
партии но не менее чем на 5 штук.
5 Штамповка устоновочных отверстий
Пробка 4АЧ ГОСТ 8133-0626
Установить заготовку в рабочую зону штампа.
Пробить в заготовке установочные отверстия 25+03
Извлечь заготовку из пресса
Проверить внешний вид заготовок на целостность фольги.
0 Сверление отверстий на станках с ЧПУ
Щетка волосяная ОСТ 17-180-79
Установить заготовки пакетами по 3по
штифтам установочных отверстий подложив под нижнюю заготовку подложку из гетинакса толщиной 1 мм. Закрепить заготовку зажимами на поле станка.
Выставить сверла в цангах.
Установить цанги со сверлами на линейку смены инструмента.
Произвести сверление отверстий в заготовке.
Извлечь заготовку из станка.
Расштифтовать пакет.
Продуть отверстия сжатым воздухом.
Уложить заготовки в тару.
5 Механическая обработка поверхности
Зачистной станок ЕТ 2729
Установить заготовки в станок по 3в ряд.
Произвести зачистку поверхности заготовок с двух сторон.
Произвести гидроабразивную зачистку заготовок для подготовки поверхности отверстий к качественной металлизации.
Проверить качество поверхности заготовок визуально (поверхность должна быть без царапин гладкой и ровной).
0 Химическая обработка
Раствор обезжиривания РТ 25000.00008
Серная кислота ГОСТ 4204-93 100-120 г
Произвести обезжиривание заготовок раствором.
Промыть заготовки в горячей проточной воде.
Промыть заготовки проточной водопроводной водой(осветление)
Подтровить заготовки раствором серной кислоты .
Промыть водопроводной проточной водой заготовки.
Промыть заготовки в теплой проточной воде t = 20 оС
Произвести сушку заготовки платы в термошкафе t = 50 60 оС
0 Нанесение сухого пленочного фоторезиста
Установка нанесение СПФ( ламинирования )
Печь сушильная ДЛДМ-2983
Фоторезисты «Ozatec» «Riston».
Приспособление РТ 7889-6194-06
Начинать работу при желтом освещении.
Поставить платы в приспособление в печь
Нагреть заготовки до 100 оС.
Достать из печи и уложить на стол.
Установить рулон СПФ в установку на валы укрепить бобины с пленочным фоторезистом и бобины для намотки защитной полиэтиленовой пленки.
Закрепить бобины симметрично концов вала.
Отделить защитную пленку от пленочного фоторезиста и
Направлять лавсановую пленку с фоторезистом по рабочей поверхности нагревателей в зазор между прижимными валами.
Включить питание установки.
Включить верхний и нижний нагреватели.
Установить регуляторы рабочей температуры до 110 оС.
Дать напряжение на «нож».
Установить поворотом ручки зазор между прижимными валиками обеспечивающий прижимание пленки к заготовке.
Нажать кнопку «Двигатель» (скорость нанесения фоторезиста
Приготовить заготовки.
Подавать заготовки равномерно с расстояния не менее 15 мм.
Выдержать заготовки при желтом освещении 30 мин.
Отключить установку и достать заготовки.
Проверить качество нанесения пленочного фоторезиста.
Освободить базовые отверстия от пленки ножом а затем развернуть сверлом.
Сложить заготовки в тару.
5 Экспонирование рисунка схемы
Светокопировальная установка А06011.М
Стол с подсветом А03192
Этиловый спирт с антистатиком ТУ 6-15-1416-88
Приспособление для экспонирования РТ 7820-6145
Подготовить светокопировальную установку к работе и включить
Включить лампы и насос.
Подготовить фотошаблоны.
Надеть на штифты приспособления один из пары фотошаблонов эмульсионной стороной вверх.
Надеть заготовку на штифты приспособления где укреплена
одна сторона фотошаблона (эмульсионная сторона фотошаблона должна быть обращена к заготовке).
Наложить вторую сторону из пары фотошаблонов на закрепленную заготовку (эмульсионной стороной к заготовке) и закрепить второй стороной приспособления.
Заложить приспособление с заготовками в раму установки и закрыть раму.
Наблюдать за величиной разряжения по ваккуметру она должна быть не менее 08 кгсм2.
Задвинуть заготовку с фотошаблонами в зону экспонирования.
Произвести экспонирование по сигнальным числам в установке.
Выдвинуть и открыть раму.
Достать приспособление с заготовками и освободить их от приспособления.
Отметить в сопроводительных документах количество
засвечений с одного фотошаблона.
Уложить заготовки стопами по 50и закрыть темной тканью.
0 Проявление изображения рисунка схемы.
Комплекс модулей для проявления У2М1-240002
Кислота серная 50-75 гл.
Пеногаситель РС 4772 01-02 гл.
Антистатик ТУ 6-15-584-88.
Сода кальцинированная 10-20 гл
Удалить с заготовок лавсановую пленку и положить платы на конвейер транспортера.
Через каждые 20-30 мин. работы доставать и промывать фильтры модуля проявления горячей водой из шланга.
По окончании работы открыть сливные краны модулей
проявления и промывки.
Просушить заготовки в модуле сушки.
Проверить качество проявления визуально всех заготовок (рисунок должен быть глянцевым без царапин шелушений посторонних включений).
5 Ретуширование рисунка
Тара для ретуши Э0867
Проверить рисунок схемы (пленка фоторезиста должна быть полностью удалена с проводников контактных площадок)
Царапины фоторезиста на поле и между проводниками заретушировать светосоставом ФПП.
Остатки фоторезиста убрать ножом.
Качество ретуши проверить 100% заготовок.
0 Электолитическое меднение и покрытие сплавом олово-свинец
Автоматическая линия ЛАГ-22
Раствор для подтравливания:
Серная кислота 100-120 гл (t = 25 оС)
Перекись водорода 40-50 гл (t = 25 оС)
Раствор декапирования:
Серная кислота 50-100 гл (t = 25 оС)
Раствор для меднения:
Медь сернокислая 200-250 гл (t = 25 оС)
Серная кислота 40-70 гл
Натрий тетрафторборат 1-3 гл
Аноды медные АМФ ГОСТ 767-79
Состав для гальванического покрытия:
Олово борфтористое 12-18 гл
Свинец борфтористый 5-9 гл
Кислота борная 180-200 гл
Синтанал ДС-10 6-8 гл
Блескообразователь ПОС-1 04-06 гл
Приспособление РТ 7883-6332
Уложить заготовки на рабочее место у линии ЛАГ-22
Произвести монитаж заготовок на приспособление.
Навесить приспособление с заготовками на катодные штанги.
Нажать на пульте управления кнопку «Готов».
Промыть проточной водой.
Подтравить в растворе травления.
Промыть проточной водой заготовки.
Произвести визуальный контроль (толщина слоя в отверстиях
должна быть не менее 20 мкм.
Произвести меднение.
Нанести гальваническое покрытие (9-15 мкм).
Промыть проточной водой (осветлить).
Просушить в модуле сушки.
Выгрузить заготовки.
Проверить визуально качество покрытия на проводниках и в отверстиях с помощью микроскопа очень тщательно (покрытие должно быть без пузырей и отслаивания по цвету блестящее или полублестящее).
5 Удаление защитного слоя фоторезиста
Стойка для заготовок С-38А
Раствор тринатрифосфата.
Приспособление РТ 1888-6106
Установить заготовки в приспособление (по 1в раз).
Снять слой фоторезиста с заготовки в растворе.
Удалить остатки защитного слоя фоторезиста с помощью щетки под струей воды.
Промыть заготовки под струей воды.
Сушить заготовки на стойках на воздухе.
Произвести визуальный контроль (полнота удаления фоторезиста 100%).
Стол рабочий А03054.
Эмаль НЦ-25(белая) ГОСТ 5406-97
Приспособление РТ 7889-6194
Проверить качество отверстий и рисунка схемы на 100% плат (покрытие должно быть сплошным без подгаров царапин отслаивания без участков с защитным покрытием олово-свинец на пробельных местах не должно быть остатков фоторезиста).
Непокрытые участки и царапины на элементах рисунка схемы заретушировать эмалью НЦ-25
Наросты и остатки защитного слоя олово-свинец подрезать ножом.
Сушить заготовки в приспособлении на воздухе.
Проверить качество ретуши плат – 100%(на проводниках не должно быть непокрытых мест а на пробельных местах остатков фоторезиста краски) применяют оптические средства контроля.
Автоматическая линия травления модульного типа КПМ1.240
Установка электрохимической регенерации ДВФА-2М
Раствор аммиака ГОСТ 3773-98 100-300 мгл
Раствор тиамочевины 80-85 гл
Соляная кислота 50-60 гл
Этиловый спирт 5-6 млл
Температура травления 18 25 оС время выдержки 1 2 мин.
Температура осветления 18..25 оС время выдержки 5-7 мин.
Установить заготовки на конвейер установки.
Произвести травление заготовок.
Осветлить заготовки плат.
Промыть заготовки проточной водой.
Произвести сушку заготовок плат в модуле сушки.
Проверить качество травления – всех заготовок (на заготовках не должно быть непротравленных участков).
Установка оплавления припоя.
Сплав «Розе» ТУ 6-09-4065-88
Глицерин ГОСТ 6269-75
Вода дистиллированная.
Соляная кислота 10-20 гл
Плоскогубцы ГОСТ 5547-75
Щетка волосяная М-67Р
Прорезиненный фартук.
Нанести флюс на поверхность заготовок печатных плат (по одной плате)
Нанести сплав «Розе» на поверхность проводящего рисунка
Удалить излишки сплава «Розе» ракелем.
Промыть платы в дистиллированной воде.
Промыть платы проточной водой в вынне.
Произвести сушку заготовок на воздухе.
Произвести визуальный контроль на 100% заготовок средствами оптического контроля (оплавленная поверхность рисунка и отверстий должна быть сплошной однородной без трещин пор посторонних включений и отслоений проводников).
Плата печатная АТКП.220198.01.116
Проверить визуально печатные платы на отсутствие невытравленных участков фольги и других механических повреждений.
Проверить габаритные и установочные размеры плат.
Произвести прозвонку электрических цепей плат на электростенде.