Устройство изготавливается крупносерийно, печатная плата двусторонняя, класс точности 3. В соответствии с этим выбираем метод комбинированный позитивный, а именно травление рисунка происходит после металлизации отверстий.

В позитивном комбинированном методе изготовления печатных плат травление рисунка происходит после металлизации отверстий, а для соединения металлизируемых отверстий с катодом используется еще не вытравленная фольга, изначально присутствующая на поверхности заготовки.

Схема позитивного метода изготовления двусторонних печатных плат с металлизированными отверстиями:

· нарезка технологических заготовок;

· очистка поверхности фольги (дезоксидация);

· сверление отверстий, подлежащих металлизации, на станках с ЧПУ;

· активация поверхностей под химическую металлизацию;

· тонкая химическая металлизация (до 1 мкм);

· предварительное тонкая гальваническая металлизация (до 6 мкм) - «гальваническая затяжка»;

· нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон - позитив;

· основная гальваническая металлизация (до 25 мкм внутри отверстий);

· нанесение металлорезиста;

· удаление экспонированногофоторезиста;

· травление обнаженных участков фольги;

· удаление металлорезиста;

· нанесение контактных покрытий на концевые печатные ламели;

· тщательная отмывка платы, сушка;

· нанесение паяльной маски;

· финишное покрытие под пайку;

· маркировка;

· обрезка платы по контуру;

· электрическое тестирование;

· приемка платы -- сертификация.

Преимущества позитивного метода:

· возможность воспроизведения всех типов печатных элементов с высокой степенью разрешения;

· защищенность фольгой изоляции от технологических растворов -- хорошая надежность изоляции;

· хорошая прочность сцепления (адгезия) металлических элементов платы с диэлектрическим основанием.

Недостатки позитивного метода:

· относительно большая глубина травления (фольга + металлизация затяжки) создает боковое подтравливание, что существенно ограничивает разрешающую способность процесса;

· травление рисунка по металлорезисту ограничивает свободу выбора травящих растворов;

· после травления рисунка схемы, металлорезист или осветляют для улучшения паяемости, или удаляют и, после нанесения паяльной маски, осаждают финишные покрытия под пайку. Оба варианта требуют дополнительных капитальных затрат и прямых расходов.

3. Расчет элементов проводящего рисунка печатной платы

Исходные данные: Класс точности печатной платы - 3; тип печатной платы - ДПП с наличием металлизации; чертёж печатной платы с размерами сторон 85х80 мм.

Определяем номинальные значения диаметров монтажных отверстий по формуле (1):

(1)

Где - максимальное значение диаметра вывода навесного элемента, устанавливаемого на печатную плату, мм; r-разность между минимальными значениями диаметров отверстий и максимальным значением диаметра вывода, устанавливаемого элемента ;-Нижнее предельное отклонение номинального значения отверстий

Принимаем d = 0,9 мм из предпочтительного ряда

Определяем номинальное значение ширины проводника по формуле (2):

(2)

где- минимально допустимая ширина проводника,;

а-нижнее предельное отклонение ширины проводника,=0,1

Ширина проводника составила t=0,6мм

Определяем номинальное значение расстояния между соседними элементами проводящего рисунка по формуле (3):

(3)

Где - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка,

Определяем минимальный диаметр контактной площадки по формуле (4):

(4)

где- верхнее предельное отклонение диаметра отверстий, ;

b-гарантийный поясок, b=0,1; - величина протравливания диэлектрика, принимается 0, для ДПП; - диаметральная величина позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки,=0,08мм;- величина диаметрального значения позиционного допуска расположения контактных площадок относительно номинального положения, =0,15мм.

На чертеже «Плата печатная» определяем узкие места по формуле (5) рассчитываем минимальное расстояние между центрами отверстий для прохождения n-го количества проводников

(5)

Где - минимальные диаметры контактных площадок, =1,45мм; n-количество проводников n=1;- допуск расположения проводника относительно номинального положения, .

Расчет выполнен верно, так как расч = 3,1 < черт.=5мм

Результаты расчетов сводим в таблицу 2:

Таблица 2

Результаты расчетов параметров отверстий печатной платы

4. Расчет температуры в центре нагретой зоны печатной платы

Исходные данные:

Длина l= 70 мм; ширина b= 60 мм; высота h= 13 мм; средне поверхностная температура нагретой зоны Тз = 40?С; мощность рассеиваемая в блоке Р = 0,4 Вт; количество интегральных схем по оси Х n = 2; количество интегральных схем по оси Ym = 2; по оси Х lx = 15 мм; по оси Yly = 24 мм; высота hk = 4,5 мм; толщина стенок ?k = 2 мм; толщина печатной платы ?пл = 2 мм; толщина фольги ?ф = 0,035* мм; диаметр отверстий dотв.= 0,7 мм; количество выводов nвыв = 8; диаметр выводов dвыв = 0,7; количество плат k = 1; теплопроводность платы лпл = 0,24…0,34 Вт(м*?С); теплопроводность выводов лвыв = 390 Вт(м*?С) медь; теплопроводность припоя лпр = 276 Вт(м*?С); теплопроводность фольги лф = 390 Вт(м*?С); теплопроводность корпуса ИС лк = 0,443 Вт(м*?С); теплопроводность воздуха лвоз = 0,027 Вт(м*?С).

Рассчитываем тепловые проводимости печатной платы по осям X,Y,Z по формулам (6,7,8):

(6)

(7)

(8)

Рассчитываем тепловые проводимости всех воздушных зазоров по осям координат по формулам (9, 10, 11):

(9)

(10)

(11)

Рассчитываем тепловые проводимости всех корпусов ИС по осям используя формулы (12, 13, 14):

(12)

(13)

(14)

Рассчитываем тепловые проводимости всех воздушных промежутков между корпусами ИС по осям Х и У, используя формулы (15, 16):

(15)

(16)

Рассчитываем тепловые проводимости всех выводов ИС по формулам (17, 18,19):

(17)

(18)

(19)

Рассчитываем тепловые проводимости выводов и припоя в металлизированных отверстиях по формуле (20):

(20)

Определяем по формулам (21, 22, 23) тепловые проводимости печатных проводников из фольги в предположении, что они занимают по каждой из осей 1/3 площадки печатной платы:

(21)

(22)

(23)

Определяем тепловые проводимости нагретой зоны: для тепловой схемы, представленной на рисунке 2:

Рисунок 2 Тепловая схема нагретой зоны

(24)

(25)

(26)

Где (27)

Находим эквивалентные коэффициенты теплопроводности нагретой зоны:

(28)

(29)

(30)

Принимается для изотропного тела с нормированным h = h0 = 13 мм.

(31)

(32)

Т.к. соотношения h0/l0 = 0,18 и h0/b0 = 0,4 меньше 1, то мы можем определить коэффициент нагретой зоны.

По графику на рисунке 3 определяем коэффициент нагретой зоны С:

Рисунок 3 Определение коэффициента нагретой зоны

С = 0,3

Определяем температуру в центре нагретой зоны:

(33)

Следовательно плата не перегревается.

5. Расчет печатной платы на вибропрочность

Исходные данные: 85Ч80Ч13 мм - длина, ширина и толщина платы; Е = 3,2* - модуль упругости материала платы; Е = 1* - модуль упругости меди; µ = 0,22 - коэффициент Пуассона; р = 2050 - плотность стеклотекстолита; = 8930 - плотность меди; = 0,44 кг - масса элементов меди; = 0,18 кг - масса платы; ?v = 1000 Гц - диапазон частот работы платы при ускорениях б = 0,3g; С = 170, С1 = 0,1106, С2 = 0,6102, С3 = 0,2784 - коэффициент частотной постоянной; = 15,2 - коэффициент динамичности.

Рассчитываем собственную частоту колебаний платы:

(34)

Но для этого нужно найти поправочный коэффициент на материал и поправочный коэффициент на массу:

(35)

(36)

Рассчитываем прогиб платы в центре:

(37)

Рассчитываем напряжение изгиба в центре платы:

(38)

(39)

=0,026 = 0,056<<, следовательно материал платы удовлетворяет условиям виброустойчивости.

Рассчитаем ускорение на пластине:

(40)

Вычисленное значение ускорение на пластине меньше, чем допустимое перегрузки, следовательно, узел вибропрочен.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта была разработана печатная плата УМЗЧ для автомагнитолы, выполнен расчет элементов приводящего рисунка платы, расчет температуры в центре нагретой зоны и расчет печатной платы на виброустойчивость. Все конструктивно-технологические параметры платы не превышают допустимые пределы.

Проведенные расчеты позволили выполнить чертеж платы с трассировкой печатных элементов.

Выбрана технология изготовления, а также схема стабилизированного источника питания.

Список использованных источников

1. Н.В. Авилова, Ю.Н. Иванов, В.М. Морозов, А.В. Литвин. Конструирование электронной аппаратуры, Ростов-на-Дону, 2008.

2. Г.П. Лычкина, П.В. Ермратский, Ю.Б. Минкин. Электротехника и электроника. М.: ДМк Пресс, 2018. 416 с.

3. В.Т. Белинский, В.П. Гондюл, А.Б. Грозин. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА. Киев: Высшая школа, 1992.

4. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник/Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов и др. М.: Радио и связь, 1989.

5. Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1989.

6. https://ntb.donstu.ru/content/konstruirovanie-elektronnoy-apparatury.

7. https://www.elel.ru/fchu.

Размещено на Allbest.ru