Файл: Курсовая работа По мдк 01. 02 Разработка и проектирование печатных плат содержание введение.docx
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 199
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В печатной плате при пересечении проводников получается электрический контакт. Если он не нужен, необходимо изменять линию проведения одного из проводников, либо один из проводников выполнять на другой стороне платы. Длина проводников должна быть минимальной. Рисунок проводников должен наилучшим способом использовать отведенную для него площадь. Для обеспечения гарантий от повреждения проводников при обработке минимальная ширина проводников должна быть 0,25 мм. При ширине проводника более 3 мм могут возникнуть трудности, связанные с пайкой. Чтобы при пайке не появилось мостиков из припоя, минимальный зазор между проводниками должен быть 0,5 мм.
По первому классу выполняются платы всех размеров, по второму - платы размером не более 240х400 мм, по третьему - платы размером не более 170х170 мм.
При выборе размеров печатной платы необходимо руководствоваться следующими правилами:
1.Печатная плата должна быть квадратной или прямоугольной, а линейные размеры сторон кратными.
2.5 при длине 100мм.
5.0 при длине до 350 мм.
-
при длине свыше 350 мм.
2. Толщина печатной платы должна соответствовать одному из чисел 0.8, 1, 1.5, 2 мм.
3. Ширина проводников 1 – 2 мм. , а зазор 0.4 – 1 мм.
На основе эл. принципиальной схемы выбран размер 110х75 мм.
Монтажные и переходные металлизированные отверстия следует выполнять без зенковки, но для обеспечения надежного соединения металлизированного отверстия с печатным проводником вокруг него на наружных сторонах печатной платы со стороны фольги делают контактную площадку. Контактные площадки выполняют круглой или прямоугольной формы, а контактные площадки, обозначающие первый вывод активного навесного электрорадиоэлемента выполняют по форме отличной от остальных.
Печатные проводники должны выполняться прямоугольной формы параллельно сторонам платы и координатной сетки или под углом 450 к ним. Ширина проводника должна быть одинаковой по всей длине. Расстояние между неизолированными корпусами электрорадиоэлементов, между корпусами и выводами, между выводами соседних электрорадиоэлементов или между выводом и любой токопроводящей деталью следует выбирать с учетом допустимой разностью потенциалов между ними и предусматриваемого теплоотвода, но не менее 1 мм (для изолированных деталей не менее 0,5 мм). Расстояние между корпусом электрорадиоэлементом и краем печатной платы не менее 1 мм, между выводом и краем печатной платы не менее 2 мм, между проводником и краем печатной платы не менее 1 мм.
На основе рассмотренных конструктивных требований и ограничений была разработана топология печатной платы.
2.1. Выбор технологического процесса.
Проанализировав эл. принципиальную схему, а также топологию было установлено, что данный узел можно выполнить на двухсторонней печатной плате не требующей высокой плотности монтажа.
В настоящее время для изготовления односторонних и двусторонних печатных плат наибольшее распространение получили три метода: химический, электрохимический (полуаддитивный ), комбинированно позитивный.
Химический метод широко применяется в производстве не только односторонних печатных плат, но и для изготовления внутренних слоев многослойных печатных плат, а также гибких. Основным преимуществом химического метода является простота и малая длительность технологического цикла, что облегчает автоматизацию, а недостатком отсутствие металлизированных отверстий и низкое качество.
Электрохимический (полуаддитивный ) метод дороже, требует большого количества специализированного оборудования, менее надежен. Необходим главным образом для изготовления двусторонних печатных плат.
Комбинированно позитивный метод основан на химическом и электрохимическом методах. Позволяет получить проводники повышенной точности. Преимуществом позитивного комбинированного метода по сравнению с негативным является хорошая адгезия проводника, повышенная надежность монтажных и переходных отверстий, высокие электроизоляционные свойства. Последнее объясняется тем, что при длительной обработке в химически агрессивных растворах (растворы химического меднения, электролиты и др.) диэлектрическое основание защищено фольгой.
Проанализировав все методы, выбран метод комбинированно позитивный т.к. по сравнению с химическим он обладает лучшим качеством изготовления, достаточно хорошими характеристиками, что необходимо в измерительной аппаратуре и есть возможность реализации металлизированных отверстий,
2.2 . Выбор материалов печатной платы.
Для изготовления печатной платы необходимо выбрать следующие материалы: материал для диэлектрического основания печатной платы, материал для печатных проводников и материал для защитного покрытия от воздействия влаги. Сначала определяется материал для диэлектрического основания.
Существует большое разнообразие фольгированных медью слоистых пластиков. Их можно разделить на две группы:
-на бумажной основе;
-на основе стеклоткани.
Эти материалы в виде жестких листов формируются из нескольких слоев бумаги или стеклоткани, скрепленных между собой связующим веществом путем горячего прессования. Связующим веществом обычно являются фенольная смола для бумаги или эпоксидная для стеклоткани. В отдельных случаях могут также применяться полиэфирные, силиконовые смолы или фторопласт. Слоистые пластики покрываются с одной или обеих сторон медной фольгой стандартной толщины.
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.
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.
Печатные платы из эпоксидног стеклотекстолита характеризуются меньшей деформацией, чем печатные платы из фенольного и эпоксидного гетинакса. Последние имеют степень деформации в десять раз больше, чем стеклотекстолит.
Некоторые характеристики различных типов слоистых пластиков представлены в таблице.
| Тип | Максимальная рабочая температура, 0C | Время пайки при 2600 С, сек | Сопротивление изоляции, МОм | Объемное сопротивление, МОм | Диэлектрическая постоянная, |
| Фенольный гетинакс | | | | | |
| Эпоксидный гетинакс | | | | | |
| Эпоксидный стеклотекстолит | | | | | |
Сравнив эти характеристики, делается вывод, что для изготовления печатной платы с хорошими характеристиками следует применять эпоксидный стеклотекстолит.
В качестве фольги, используемой для фольгирования диэлектрического основания можно использовать медную, алюминиевую или никелевую фольгу. Однако, алюминиевая фольга уступает медной из-за плохой паяемости, а никелевая - из-за высокой стоимости. Поэтому в качестве фольги выбирается медь.
Исходя из всех вышеперечисленных сравнений для изготовления печатной платы позитивным комбинированным способом выбран фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35.
3 Разработка принципиальной схемы
Печатная плата служит для механического закрепления ЭРЭ и разъёмов устройства и для электрических соединений между ними.
Разработка печатной платы выполнена с помощью программы P-CAD PCB из комплекта P-CAD. При разработке печатной платы использовались данные для зарубежных ЭРЭ, поэтому шаг координатной сетки равен 2,54 мм. Плата двусторонняя, на обеих сторонах находятся как сигнальные цепи, так и цепи питания.
На рисунке 3 приведена монтажная схема печатной платы блока контроллера, на рисунке 4 – вид на печатную плату со стороны монтажа, на рисунке 5 – вид на печатную плату с обратной стороны. На рисунке 6 показан вид защитной маски (со стороны монтажа печатной платы).
Рисунок 3 – Монтажная схема
Рисунок 4 – Вид на плату со стороны монтажа (верхний слой)
Рисунок 5 – Вид на плату с обратной стороны (нижний слой)
Рисунок 6 – Защитная маска для верхнего слоя печатной платы
5. Проектирование печатной платы
Позитивный комбинированный способ является основным при изготовлении двусторонних печатных плат. Преимуществом позитивного комбинированного метода по сравнению с негативным является хорошая адгезия проводника, повышенная надежность монтажных и переходных отверстий, высокие электроизоляционные свойства.
Последнее объясняется тем, что при длительной обработке в химически агрессивных растворах диэлектрическое основание защищено фольгой.
Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит из следующих этапов:
1) Заготовка из фольгированного диэлектрика;
2) нанесение фоторезиста и экспонирование через фотошаблон;
3) проявление защитного рельефа;
4) нанесение защитного слоя и сверление отверстий;
5) химическое меднение;
6) удаление защитного слоя;
7) гальваническое осаждение меди;
8) гальваническое нанесение защитного покрытия;
9) удаление фоторезиста;
10) стравливание фольги.
Рисунок 7 – Заготовка
Заготовка из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса покрывается слоем фоторезиста (рисунок 7).
Фоторезист – это высокомолекулярное соединение, которое изменяет свои свойства под действием ультрафиолетового излучения.
С одной стороны, смещение спектральной чувствительности в коротковолновую область спектра – это хорошо, так как позволяет обходиться без темного помещения и работать при свете обычных ламп накаливания. С другой стороны, чувствительность к ультрафиолетовым лучам вызывает необходимость использования ртутных ламп в кварцевом баллоне, которые менее удобны в эксплуатации, чем обычные.
Под действием излучения происходит фотополимеризация слоя, в результате которой пропадает растворимость в обычных растворителях, поэтому после проявления на освещенных участках поверхности образуется защитный рельеф, а на затемненных – слой фоторезиста остается без изменения и в дальнейшем вымывается.
Рисунок 8 – Фотошаблоны
Экспонирование фоторезистов, нанесенных на поверхность фольгированного диэлектрика, производится через фотошаблон (рисунок 8,а), в котором система прозрачных и непрозрачных участков образует требуемый рисунок проводников и контактных площадок. При последующем проявлении удаляется часть фоторезиста и образуется защитный рельеф, с рисунком и размерами, определяемыми фотошаблоном (рисунок 8,б). При этом методе защитный слой фоторезиста сохраняется на пробельных участках, а проводники и контактные площадки остаются открытыми. Поскольку фотошаблон при подобном процессе соответствует позитивному изображению печатной платы (темные проводники на светлом фоне), то и сам метод называют позитивным.
