Содержание
Введение 4
1 Конструктивно-технологические особенности блока 6
2 Выбор и обоснование метода изготовления блока
избирательного усилителя 7
3 Отработка конструкции на технологичность 8
4 Технологические вопросы изготовления печатной платы 11
4.1 Расчет размеров элементов печатного монтажа на
печатной плате 11
4.2 Расчет размеров элементов печатного монтажа на
фотошаблоне 13
4.3 Расчет общей площади металлизации 15
5 Технология изготовления печатной платы 16
6 Сборка блока выходного усилителя 18
7 Расчёт ёмкости и индуктивности печатного монтажа 19
8 Технологическая инструкция по проверке и настройке блока выходного усилителя 21
Заключение 23
Список использованной литературы 24
Приложение 1. 20010665.К13.194.01.00. Блок выходного усилителя. Маршрутная карта. 25
Приложение 2. 20010665.К13.194.01.00 ЭЗ. Блок выходного усилителя. Принципиальная электрическая схема 26
Приложение 3. 20010665.К13.194.01.00 ПЭ. Блок выходного усилителя. Перечень элементов 27
Приложение 4. 20010665.К13.194.01.00 СБ. Блок выходного усилителя. Сборочный чертёж 28
Введение
Производство радиоэлектронной аппаратуры развивается в последние годы быстрыми темпами, что объясняется ее широким применением во многих областях деятельности человека.
Надежность, долговечность и точность радиоэлектронной аппаратуры зависит от уровня технологии изготовления деталей, сборки, монтажа, регулировки, контроля, а также от качества применяемых материалов и комплектующих изделий.
Операции сборки, монтажа и регулировки современной РЭА, где электрические соединения функциональных деталей и узлов выполнены монтажными проводами, очень трудоемки. Поэтому наибольшие перспективы имеют групповые методы монтажа, позволяющие осуществить все контактные неразъемные соединения в данном блоке за один технологический цикл, с наименьшей долей ручного труда и влияния субъективных факторов. К таким методам прежде всего относят печатный монтаж, при котором все контактные соединения, предназначенные для пайки, введены в одну плоскость и роль монтажных проводов выполняет проводящий металлический рисунок, закрепленный на изоляционной плате и имеющий такие очертания, чтобы осуществить все соединения, требуемые по принципиальной схеме. Однако печатный монтаж имеет и недостатки, связанные с малой ремонтопригодностью ввиду ограничения числа паек в отверстиях печатных плат (ПП), невозможностью оперативного внесения изменений в монтаж готовой продукции. Вследствие широкой номенклатуры печатных плат и узлов, большого разнообразия технологических процессов их изготовления необходимы стандартизация и автоматизация процесса их конструирования и производства. Поэтому улучшение качества и снижение трудоемкости производства во многом зависят от совершенства конструкции и технологических процессов изготовления печатных плат и узлов.
Целью курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления блока усилителя генератора низкой частоты на печатной плате с последующим анализом технологичности конструкции и решением технологических вопросов конструирования.
1 Конструктивно-технологические особенности блока
В данном блоке элементы размещены на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Габаритные размеры платы 233 × 223 мм.
Плата рассчитана на установку диодов 2С515А, 2Д522Б, 2С133В, 2С190Б, 2С510А, конденсаторов К10-17-1б-Н90, КТ-1-М47, К50-29, К10-48С-Н30, микросхем 544УД2Б, 521СА2, разъемов ГРПМШ-1-31ШУ2-В, резисторов C2-23-0,25, C2-29В-0,125, СП5-22В, СП4-1а, транзисторов 2Т3117А, 2Т3108В, 2Т632А, 2Т638А, 2Т951В, 2Т630А, 2Т933А, 2Т945А, 2Т633А, дросселей ДМ-0,4-20В, ДМ-0,1-125В [5,6]. Подготовка элементов осуществляется автоматически, заключается в формовке выводов элементов, рихтовке и лужении. Установка элементов проводится в соответствии со сборочным чертежом. Пайка всех элементов, кроме позиции, производится автоматически, групповым методом-волной. Данный метод заключается в том, что на поверхности расплавленного припоя создается волнообразный выступ, плата с навесными элементами с определенной скоростью перемещается по вершине выступа. Это дает быстрый и равномерный прогрев мест пайки. Защита платы от окисления производится путем нанесения расплавленного ПОС-61.
2 Выбор и обоснование метода изготовления блока
Блок усилителя выходного изготавливается на печатной плате III класса точности. В связи с большим количеством пересекающихся соединений, при изготовлении платы используется двухсторонний печатный монтаж. Плата изготовливается из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита марки СФ2-35-1,5 ГОСТ 10316-76, толщина платы 1,5мм.
Печатнуая плата изготовается комбинированным позитивным методом. Он характеризуется наличием металлизированных отверстий и минимальными размерами печатных проводников и расстояний между ними. Для улучшения пайки, уменьшения окисления гальванически нанесенный ПОС-61 подвергается оплавлению путем нагрева.
Рисунок на плате выполняется фотоспособом с применением фоторезиста на основе диазосоединений, так как это позволяет получить рисунок с высокой точностью.
Отверстия на печатной плате выполняются штамповкой (базовые), сверлением (монтажные и переходные), операция производится автоматизированным способом. Монтажные и переходные отверстия подвергаются металлизации для обеспечения более надежного паяльного электрического монтажа.
3 Отработка конструкции на технологичность
Под технологичностью конструкции следует понимать такое сочетание конструктивно-технологических требований, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное производство изделий при соблюдении всех технологических и эксплуатационных условий.
Отработка конструкции электронного блока выходного усилителя усилителя на технологичность производится на основании частных показателей Ki и комплексного показателя К н, рассчитанного по частным показателям с учётом коэффициента весовой значимости φ, характеризующего весовую значимость показателей Кi. Произведём расчёт коэффициентов по следующим формулам [3].
Коэффициент использования микросхем
К и.имс =Н имс /Н эрэ, φ1=1,0,
где Н имс – количество микросхем;
Н эрэ – общее количество электрорадиоэлементов;
К и.имс=2/(32+2+4+46+12+15+1)=0,018.
Коэффициент автоматизации и механизации монтажа
К а.м =Н а.м /Н м, φ2=1,0,
где К а.м - число монтажных соединений, которые выполняются механизированным или автоматизированным способом;
Н м - общее число монтажных соединений;
К а.м=254/254=1.
Коэффициент автоматизации и механизации подготовки электрорадиоэлементов к монтажу
К м.п.эрэ= Н м.п.эрэ /Н эрэ, φ3=0,75,
где Н м.п.эрэ - количество электрорадиоэлементов, которые подготавливаются к монтажу механизированным и автоматизированным способом;
К м.п.эрэ=112/112=1.
Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки электрических параметров
К м.к.н =Н м.к.н /Н к.н., φ4=0,5,
где Н м.к.н - число операций контроля и настройки, выполняемых автоматизированным и механизированным способом;
Н к.н. - общее число операций настройки и контроля;
К м.к.н=0/12=0.
Коэффициент повторяемости ЭРЭ рассчитывается по формуле
К п.эрэ=1- Н т.эрэ/ Н эрэ, φ5=0,31,
где Н т.эрэ - общее количество типоразмеров электрорадиоэлементов в изделии;
К п.эрэ=1-27/112=0,232.
Коэффициент применяемости электрорадиоэлементов
К п.эрэ=1- Н т.ор.эрэ/ Н т.эрэ, φ6=0,187,
где Н т.ор.эрэ– количество типоразмеров оригинальных электрорадиоэлементов;
К п.эрэ=1-0/27=1.
Коэффициент прогрессивности формообразования, рассчитывается следующим образом
К ф = Дпр/Д, φ7=0,11,
где Дпр - число деталей полученных прогрессивным методом формообразования;
Д - общее число деталей;
Кф =112/112=1.
Технологичность изделия оценивается комплексным показателем,
определяемым на основании базовых показателей по формуле
где Кi – расчетный базовый показатель соответствующего класса блоков; φ i – весовой коэффициент; i – порядковый номер показателя; n – число базовых показателей;
Уровень технологичности разрабатываемого изделия оценивается отношением комплексного К показателя к нормативному показателю К н, для электронных блоков равного 0,5÷0,8,
Поскольку полученный результат больше единицы, то конструкция выполнена с достаточным уровнем технологичности.
4 Технологические вопросы изготовления печатной платы
4.1 Расчет размеров элементов печатного монтажа на ПП
Определим основные параметры элементов конструкции.
Наименьший номинальный диаметр контактной площадки Д, мм рассчитывается по следующей формуле:
Д=(d +∆ d во)+2 В +∆ t во+(Т 2 d + T 2д+∆ t 2но)1/2,
где d – диаметр отверстия, мм, 0,4 мм;
∆ d вo - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм, 0,1 мм;
∆ t вo - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм, 0,1 мм;
∆ t вo - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки, мм, -0,1 мм;
T d - позиционный допуск расположения отверстий, мм 0,1 мм;
Т д - позиционный допуск расположения центров контактных площадок, мм, 0,2 мм;
b - наименьшая гарантированная ширина пояска контактной площадки, мм, 0,3 мм.
Произведём расчёт наименьшего номинального диаметра контактной площадки для отверстия диаметром 0,5 мм
Д0,5 = (0,5+0,1) + 2 · 0,3 + 0,15 + [(0,1)2 + (0,2)2 + (0,1)2 ]1/2 = 1,6 мм.
Для отверстий диаметром 0,7 мм
Д0,7 =(0,7+0,1) + 2·0,3 + 0,15 + [(0,1)2+(0,2)2+(0,1)2]1/2=1,8 мм.
Для отверстий диаметром 0,9 мм
Д0,9=(0,9+0,1) + 2·0,3 + 0,15 + [(0,1)2+(0,2)2+(0,1)2]1/2=2 мм.
Наименьшее номинальное расстояние для прокладки n-го количества проводников рассчитывается по формуле
где Д1, Д2, - диаметры контактных площадок, мм;
n - количество проводников;
Ti - позиционный допуск расположения печатного проводника, мм, 0,05 мм;
S - расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка, мм, 0,25 мм;
t - ширина печатного проводника, мм, 0,25 мм.
На печатной плате наименьшим является расстояние между двумя контактными площадками диаметрами 1,6 мм и 1,6 мм, между которыми проходит один печатный проводник. Произведём расчёт наименьшего номинального расстояния для прокладки одного проводника по формуле:
Действительное расстояние между центрами площадок составляет 2,5 мм, очевидно, что 2,4 < 2,5. Наименьшее номинальное расстояние для прокладки одного печатного проводника меньше действительного. Из этого следует, что печатная плата удовлетворяет третьему классу точности.
4.2 Расчёт элементов печатного монтажа на фотошаблоне
Для получения рисунка печатной платы необходимо применение фотошаблонов [4]. Плата изготавливается комбинированным позитивным методом, то есть фоторезист наносится как негативный рисунок. При комбинированном позитивном способе изготовления печатной платы с учётом толщины слоя гальванически наносимой меди hr, равного 0,05мм, и толщины слоя гальванически нанесённого металлорезиста hp, равного 0,01-0,025мм, минимальный диаметр окна фотошаблона Дмин равен номинальному диаметру контактной площадки. Для комбинированного позитивного метода изготовления печатных плат с оплавлением металлорезиста и применением плёночных фоторезистов, минимальная ширина окна фотошаблона для печатного проводника, tмин, мм, равна ширине проводника, Дмин = Д.
Д мин1 = 1,6 мм;
Д мин2 = 1,8 мм;
Д мин3= 2 мм.
Для расчёта максимальных значений окон фотошаблона необходимо воспользоваться следующими формулами
Дмакс=Д+∆Дш, t макс =t+∆t,
где Дмакс - максимальный диаметр окна фотошаблона для контактной площадки, мм;
∆Дш - допуск на изготовление окна фотошаблона для контактной площадки 0,01÷0,03 мм;
t макс - максимальная ширина окна фотошаблона для печатного проводника, мм;
∆ t ш - допуск на изготовление окна фотошаблона для печатного проводника, 0,03÷0,06 мм;
Произведём расчёт окон фотошаблона для контактных площадок печатной платы III класса точности:
Д макс1= 1,6 + 0,03 = 1,63 мм;
Д макс2 =1,8 + 0,03 =1,83 мм;
Д макс3 =2+0,03 =2,03 мм;
Произведём расчёт максимальной ширины окна фотошаблона для печатного проводника, t макс при t =0,25 мм
t макс = 0,25 + 0,05 = 0,3 мм.
4.3 Расчет общей площади металлизации
На основании данных, полученных при разводке печатной платы, общая длина печатных проводников составляет l общ = 52064 мм, ширина проводников на всех участках составляет t общ = 0,35 мм. Площадь металлизации проводников рассчитывается по формуле:
S = l общ ∙t общ.
S =52064∙0,35=18222,4 мм2.
Площадь металлизации контактных площадок диаметром Д с отверстием диаметром d вычисляется по формуле:
S отв=0,7854∙(Д2- d 2).
Для контактных площадок с диаметром отверстия d =0,5 мм:
S 0,5=0,7854∙((1,6)2-(0,5)2)=1,81 мм2.
Для контактных площадок с диаметром отверстия d =0,7 мм:
S 0,7=0,7854∙((1,8)2-(0,7)2)=2,16 мм2.
Для контактных площадок с диаметром отверстия d =0,9 мм:
S 0,9=0,7854∙((2,0)2-(0,9)2)=2,5 мм2.
Площадь металлизации отверстия вычисляется по формуле:
М отв=0,5∙3,14∙ h ∙ d 2,
где h – толщина печатной платы.
Для отверстия диаметром d =0,5 мм:
М 0,9= 0,5∙3,14∙1,5∙(0,5)2=0,59 мм2.
Для отверстия диаметром d =0,7 мм:
М 0,7=0,5∙3,14∙1,5∙(0,7)2=1,155 мм2.
Для отверстия диаметром d =0,9 мм:
М 0,9= 0,5∙3,14∙1,5∙(0,9)2=1,9 мм2.
Общая площадь металлизации можно представить как сумму площадей металлизации токопроводящих дорожек, контактных площадок, переходных отверстий и отверстий контактных площадок:
S общ= S +246∙(2∙ S 0,5+ M 0,5)+12∙(2∙ S 0,7+ M 0,7)+12∙(2∙ S 0,9+ M 0,9),
S общ=18222,4+246(2∙1,81+0,59)+12∙(2∙2,16+1,155)+12∙(2∙2,5+1,9)=19441,09 мм2.
5 Технология изготовления печатной платы
Операции технологического процесса изготовления печатной платы комбинированным методом приведены ниже:
1) нарезка заготовок;
2) образование базовых отверстий;
3) образование переходных и монтажных отверстий;
4) химическая металлизация рисунка;
5) получение рисунка схемы платы фотограическим способом;
6) гальваническая металлизация рисунка
7) нанесение металлорезиста на рисунок;
8) удаление маски;
9) травление меди с пробельных мест;
10) оплавление металлорезиста;
11) обработка платы по контуру;
12) нанесение защитного покрытия на плату;
13) окончательный контроль платы.
Фотографический способ заключается в нанесении рисунка печатной схемы с негатива или позитива на заготовку, предварительно покрытую светочувствительным слоем, в качестве которого использую фоторезисты на основе поливинилового спирта (разрешающая способность 50 линий/мин) и на основе диазосоединений в том числе и сухие пленочные фоторезисты. С разрешающей способностью до1000 линий/мин.
Металлизация переходных и монтажных отверстий. После сверления отверстий проводят их металлизацию в два этапа. Первый этап - химическая металлизация где предусматривают операции химического обезжиривания; сенсибилизация заготовок в растворе двухлористого олова; активация заготовок в растворе азотнокислого серебра или хлористого палладия; химическое намеднение. Второй этап – гальваническая металлизация в борофтористоводородном электролите при плотности тока 3-6 А/дм2.
Нанесение защитного слоя. Защитный слой выполняет несколько функций: предотвращает от коррозий, улучшает пайку, а при изготовлении двусторонних ПП защищает токопроводящие дорожки от травления фольги. Для односторонних ПП используют, как правило, сплав Розе (температура плавления 96 оС). Покрытие осуществляют путем перемещения платы над двумя волнами расплавленного припоя или путем окунания в него с последующим удалением избытка припоя резиновым ракелем.
6 Сборка блока выходного усилителя
Сборка блока состоит из следующих этапов:
• входной контроль элементов. Проводится по внешнему виду, геометрическим размерам и форме, проверяют механическую прочность и электрические параметры. В серийном производстве осуществляется выборочный контроль партии элементов по оптимальному объекту выборки;
• подготовка элементов. Зависит от способа закрепления их на печатной плате и заключается в рихтовке, обрезке, гибке по форме и лужении выводов;
• монтаж элементов;
• пайка элементов. Определяется типом производства и характером соединения деталей. При серийном производстве применяют групповой метод пайки - пайку волной. Метод заключается в том, что на поверхности расплавленного припоя создают волнообразный выступ; плату с навесными элементами перемещают с определенной скоростью по гребню волны припоя так, что места пайки быстро и равномерно прогреваются. Элементы, имеющие планарные выводы, припаиваются в ручную;
• защита блока от внешних воздействий проводится путем нанесения лака УР-231;
• контроль и настройка блока.
Технологический процесс сборки блока выходного усилителя представлен на маршрутных картах по ГОСТ 3.1118-82 (форма 2) в приложении 1.
7 Расчёт ёмкости и индуктивности печатного монтажа
1.Емкость в печатном монтаже
С = 8,85 eэф С r l;
εэф = 0,5(εrп + εrср),. эффективная диэлектрическая проницаемость; εrп, εrср – относительная диэлектрическая проницаемость материалов платы и среды, граничащих с проводниками;
Значения диэлектрических проницаемостей в предварительных расчетах при отсутствии точных данных следует брать: для воздуха - εr = 1, для изоляционного основания платы - εr = 6; для лакового покрытия - εr = 4.
Рассчитаем ёмкость для проводника длиной l = 8 мм.
Сг - безразмерный емкостный коэффициент, определяемы по справочным формулам.
Следовательно, отношение K ` и K можно считать по формуле
2. Индуктивность печатных проводников.
3. Взаимная индуктивность печатных проводников.
S= 5 мм; l=8 мм
Индуктивности и емкости печатной платы настолько малы, что при заданных режимах работы они не будут оказывать влияния на работу устройства, ими можно пренебречь.
8 Технологическая инструкция по проверке и настройке блока выходного усилителя
Заключительным этапом в производстве измерительного усилителя его настройка. В процессе сборки блока достаточно велик объем регулировочных работ. Их целью является обеспечение заданных параметров устройства при наименьших затратах и устранение всех неисправностей, допущенных при сборке.
До начала работы необходимо изучить техническое описание. Также обязательно ознакомиться с правилами по технике безопасности при работе с электроприборами:
- до подачи питания проверить качество изоляции проводов;
- электроприборы, электророзетки и светильники должны быть удалены от заземленных труб отопления и других коммуникаций;
- защита от коротких замыканий должна быть всегда исправна.
Для проверки и настройки блока используются следующие образцовые средства поверки:
- тестовое оборудование для проверки и настройки выходного усилителя УИ304.
- вольтметр В7-34
Настройка блока выходного усилителя производится в следующем порядке:
1. Измерить напряжение в контрольных точках вольтметром В7-34 относительно корпуса прибора через резистор 1 кОм.
2. Подключить тестовое оборудование к разъему Х 1 выходного усилителя УИ304;
3. Подать питающие напряжения и тестовые сигналы на соответствующие входы выходного усилителя УИ304;
4. Напряжение в контрольных точках должно соответствовать значениям: А - постоянное (-1…+1 В); В – переменное (2…23 В); между Г и Д –постоянное (0,1…0,2 В). Напряжение на выводах разъёма X 1 должно соответствовать значениям: 4Б - (+41 В); 5А, 5Б, 6А, 6Б - (-41 В, +41 В); 8Б - (-41 В); 15А, 15Б - (-15 В, +15 В); 16Б - (+15 В);
5. Если напряжение не соответствует заданным параметрам необходимо отрегулировать значения элементов: С 2, С 7, R 23, C 17 [5];
6. По окончании настройки отключить питание и отсоединить разъем выходного усилителя УИ304 от тестового оборудования.
Заключение
В процессе курсового проекта были рассмотрены наиболее перспективные методы производства электронных блоков с подробным изучением метода печатного монтажа. На основе полученных данных был спроектирован технологический процесс изготовления блока выходного усилителя генератора низких частот Г3-123 на печатной плате. Проведен анализ технологичности конструкции, а также решение технологических вопросов конструирования печатной платы. Разработанный блок обладает достаточным уровнем технологичности.
Список использованной литературы
1. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н.Акимов, Е. П. Ващуков, В.А. Прохоренко. - Мн.:Беларусь, 1994. – 591 с.
2. Лярский В. Ф. электрические соединители. - М. Радио и связь, 1988г.-310с.
3. Теняков Е. И., Арцев В. И. Методические указания к курсовому проекту по конструированию и технологии средств автоматизации, вычислительной и измерительной техники. - Новочеркасск: НПИ, 1988г.-23с.
4. Буловский П. И., Миронов В. М. Технология радиоэлектронного
аппаратостроения.-М.: Энергия, 1971.-548с 4Лярский В. Ф. электрические соединители. - М. Радио и связь, 1988г.-310с.
5. Генератор сигналов низкочастотный Г3-123: Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1988. – 70 с.
Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 50 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| | | 1 Светотехнический раздел .. ..6 1 страница |