ID: 85446

Название работы: Разработка конструкции ПП. Предварительный расчет надежности

Категория: Курсовая

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Печатная плата ПП - изделие состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями пазами вырезами и системой токопроводящих полосок металла проводников которые используют для установки и коммутации электрорадиоизделия ЭРИ и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой

Язык: Русский

Дата добавления: 2015-03-25

Размер файла: 627.55 KB

Работу скачали: 8 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно – технологический факультет

Кафедра «Радиотехнические устройства»

Курсовой проект

по дисциплине «Прочность и надежность конструкций»

Разработка конструкции ПП. Предварительный расчет надежности

                                                           Выполнил:

                                   Студент 5 – ИТ – 4

   Проверил:

                                                           Преподаватель кафедры РТУ Зубиков Д.В.

Самара 2014

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Теоретическая часть………………………………………………………….....6

2 Расчетная часть………………………………………………………………...18 Заключение……………………………………………………………………….25

Список использованных источников…………………………………………...26

Введение

       Печатная плата (ПП) – изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которые используют для установки и коммутации электрорадиоизделия (ЭРИ) и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.

       Рисунок печатной платы – конфигурация проводникового или диэлектрического материала на печатной плате.

       Проводящий рисунок – конфигурация проводящего материала. Проводящий рисунок печатной платы должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, подтравливания, разрывов, отслоений, следов инструмента. Для улучшения паяемости и повышения коррозионной стойкости на поверхность проводящего рисунка наносят электролитическое, химическое покрытие, которое должно быть сплошным, без разрывов и отслоений.

       Печатные платы являются основным элементом электронной аппаратуры (ЭА), выполняя функции несущей конструкции и коммутационного устройства на различных уровнях разукрупнения аппаратуры:

1.  В микросборках (МСБ).
2.  В ячейках.
3.  В коммутационных (монтажных) панелях.

       Общий вид печатной платы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общий вид печатной платы

1 – крепежные отверстия; 2 – концевые печатные контакты; 3 – монтажные отверстия; 4 – место маркировки ПП; 5 – печатный проводник; 6 – ориентирующий паз

       В качестве материала основания печатной платы применяются слоистые диэлектрики (например, спрессованная стеклоткань), с одной или двух сторон фольгированные медной фольгой, или нефольгированные диэлектрики.

       Существует два вида технологии получения проводящего рисунка печатной платы:

1.  на основе субтрактивных методов (заключается в избирательном травлении участков фольги фольгированного материала в местах, которые не закрыты защитной маской);
2.  на основе аддитивного метода (заключается в избирательном осаждении проводникового материала на нефольгированный материал основания печатной платы).

  Исходные данные для проектирования:

1.  Группа электронной аппаратуры (ЭА) – бытовая.
2.  Группа жесткости при климатических воздействиях – 4.
3.  Механические воздействия:
4.  Частота вибрации, Гц 10 – 30.
5.  Виброускорения, g: 2.
6.  Конструктивная сложность функционального устройства (ФУ): высокая.
7.  Количество интегральных микросхем (ИМС):
8.  20 шт., КА3525А (установочная площадь 19.45 мм  6.6 мм, число выводов – 16).
9.  20 шт., TDA7268 (установочная площадь 19.45 мм  6.6 мм, число выводов – 16).
10.  Электрические параметры:

    Допустимое падение напряжения, В: 0.15.

    Максимально допустимый ток, мА: 175.

1.  Способ закрепления ячейки в модулях более высокого конструктивного уровня

1.  Отказы элементов случайны и независимы.
2.  Для элементов электронных устройств справедлив экспоненциальный закон надежности.
3.  Принимаются во внимание только внезапные отказы, т.е. вероятность с точки зрения отсутствия постепенных отказов равна единице.
4.  Учитываются только элементы электрической схемы, а также монтажные соединения, если вид соединений заранее определен.
5.  Интенсивность отказов i-го компонента,
6.  Заданное время работы

1 Теоретическая часть

       Конструкторско-технологическое проектирование печатной платы будем производить в порядке, описанном в [1]:

1.  Для какого уровня модульности конструкции проектируется и изготавливается ПП:
2.  Для микросборки (МСБ) – 0-уровень.
3.  Для ячейки -1-й.
4.  Для объединительной платы (кросс-платы) – 2-й уровень модульности.
5.  Принимается решение, какую конструкцию ЭА использовать: унифицированную или оригинальную.
6.  Определяются  требования, предъявляемые к ЭА данной группы.

       Различают три класса ЭА по объекту установки: наземная, бортовая и морская.

      Класс наземной ЭА состоит из: стационарной, возимой, бытовой ЭА.

      Основными требованиями к бытовой ЭА являются: повышение технологичности конструкции с целью снижения стоимости, снижение габаритов и массы, модульный принцип конструирования, простота эксплуатации, массовый характер производства [1].

       Печатные платы должны обеспечивать работоспособность при воздействии на них климатических условий одной из групп жесткости (таблица 1).

      В зависимости от условий эксплуатации определяют по ГОСТ 23752-79 группу жесткости, которая предъявляет соответствующие требования к ПП, к материалу основания и необходимости применения дополнительной защиты.

Таблица 1 - Допустимые значения воздействующих факторов по группам жесткости

1.  Определяются дестабилизирующие факторы, которые влияют на ЭА данной группы, способы защиты.

       При анализе условий эксплуатации ЭА и влияния дестабилизирующих факторов определяют:

1.  какие дестабилизирующие факторы влияют на ЭА данной группы;
2.  какие деградационные процессы в ПП они вызывают;
3.  какие нужно применять способы защиты ПП от этого влияния.

      Влияние дестабилизирующих факторов на ПП представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Влияние дестабилизирующих факторов на ПП

Воздействующий фактор	Ускоряемые деградационные процессы	Способы предотвращения влияния воздействующих факторов на этапе конструирования и производства ПП
Высокая температура	Расширение, размягчение, обезгаживание, деформация ПП: коробление, прогиб, скручивание	1. Применение нагревостойких материалов. 2. Выбор минимальных размеров ПП. 3. Выбор материалов ПП с близким ТКЛР в продольном и поперечном направлении и с медью.
	Уменьшение электропроводности, нагрузочной способности проводников по току, ухудшение диэлектрических свойств	1. Увеличение ширины и толщины проводников. 2. Применение материалов с низкими диэлектрическими потерями

Продолжение таблицы 2

	Перегрев концевых контактов ПП, увеличение их переходного сопротивления	Выбор гальванического покрытия со стабильными переходными сопротивлениями при нагреве
	Высыхание и растрескивание защитных покрытий	Выбор покрытия, устойчивого к высокой температуре
Низкая температура	Уменьшение электропроводности, нагрузочной способности по току, ухудшение диэлектрических свойств вследствие конденсации влаги, деформация, сжатие, хрупкость; электрохимическая коррозия проводников	1. Увеличение ширины и толщины проводников. 2. Выбор материалов ПП, устойчивых к низким температурам.
Вибрации	Механические напряжения, вызывающие деформацию или потерю механической прочности ПП; усталостные изменения ПП (разрушение); нарушение электрических контактов	1. Отстройка ПП от резонанса для выхода низшего значения собственной частоты  из спектра частот внешних воздействий: а) путём выбора длины, ширины и толщины ПП; б) изменением суммарной массы установленных на ПП ЭРИ; в) выбором материала основания ПП; г) выбором способа закрепления сторон ПП в модулях более высокого конструктивного уровня. 2. Повышение механической прочности и жёсткости ПП: а) приклеиванием ЭРИ к установочным поверхностям ПП; б) покрытие лаком ПП вместе с ЭРИ; в) заливкой компаундами; г) увеличением площади опорных поверхностей; д) использованием материалов с высокими демпфирующими свойствами; е) демпфирующие покрытия; ж) рёбра жёсткости, амортизация и др.
Удары, линейное ускорение	Механические напряжения (разрушение ПП)	Повышение механической прочности и жесткости

1.  Определяется, каким образом степень конструкторской сложности ФУ влияет на конструкцию ПП и технологию ее изготовления.

       Конструкторская сложность ФУ оценивают числом активных элементов, числом выводов ПМК и связывают с выбором типа, конструкции и класса точности ПП.

      При незначительной конструкторской сложности (от 8 до 12 ИМС) применяются двусторонние печатные платы (ДПП), при средней (30-60 ИМС) – ДПП или многослойные печатные платы (МПП), при высокой (свыше 50 ИМС) – МПП, т.к. увеличивается число внутрисхемных связей, а применение МПП повышает надежность ЭА, сокращая число разъемных соединений [1].

1.  Определяются параметры ФУ, определяющие конструкцию ПП (быстродействие, рассеиваемая мощность, частота и др.).
2.  Определяются электрорадиоизделия, которые применяются в данном ФУ: корпусные со штыревым или планарными выводами, бескорпусные, поверхностно-монтируемые компоненты (ПМК).
3.  Определяется, какое конструктивно-технологическое решение и компоновочную структуру ячейки необходимо выбрать при монтаже данного ФУ.

      Конструкция, масса, габариты ЭА, а также ячейки и ПП определяются типом используемой элементной базы и способа ее монтажа.

      Возможны следующие конструктивно-технологические направления монтажа ячеек ЭА (таблица 3):

1.  Монтаж электрорадиоэлементов и корпусных ИМС – 1 и 2 варианты.
2.  Монтаж бескорпусных ИМС, больших интегральных схем (БИС)/сверхбольших интегральных схем (СБИС), микросборок на МПП – варианты 4, 5, 6, 7.
3.  Поверхностный монтаж – варианты 3 и8.
4.  Смешанный монтаж – варианты 9, 10.  

Таблица 3 - Линейные графические модели компоновочных структур ячеек

       Основные типы сборок:

1.  Тип 1 – ЭРИ установлены на верхнюю сторону ПП (сторона А).
2.  Тип 2 – ЭРИ установлены на обе стороны ПП (стороны А и В).

       Для каждого типа сборки существует несколько классов.

       Основные классы:

-  класс  А – ЭРИ  монтируемого  в отверстия;

-  класс  В – монтируются   ПМК;

-  класс  С – смешанная   сборка  (монтируются  ЭРИ  в отверстия и   ПМК).

       Каждому типу сборок соответствует своя последовательность сборочно-монтажных операций:

1.  Тип 1А – Монтаж ЭРИ в отверстия, ЭРИ на стороне А ПП.
2.  Тип 1В – монтаж на поверхность, ПМК только на стороне А.
3.  Тип 2В – монтаж на поверхность, ПМК с обеих сторон А и В.
4.  Тип 1С – смешанный монтаж, ЭРИ в отверстия и ПМК на стороне А.
5.  Определяется конструкция ПП.

       Односторонняя печатная плата – ПП, на одной стороне которой выполнены элементы проводящего рисунка.

       Двусторонняя печатная плата – ПП, на обеих сторонах которой выполнены элементы проводящего рисунка и все требуемые соединения, в соответствии с принципиальной схемой. Электрическая связь посредством металлизированных отверстий. ЭРИ размещают как на одной стороне, так и на обеих сторонах.

       Многослойная печатная плата – ПП, состоящая из чередующихся слоев изоляции с проводящими рисунками на двух и более слоях.  Электрическая связь между слоями выполняется спец. объемными деталями, печатными элементами или химико-гальваническими отверстиями [1].

       При выборе типа конструкции ПП учитывают:

1.  Тип элементной базы.
2.  Вариант компоновочной структуры ячейки.
3.  Возможность выполнения всех коммутационных соединений.

Основные типы печатных плат представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Типы печатных плат

a- односторонняя печатная плата; b-двусторонняя печатная плата; c-многослойная печатная плата

1.  Определяется форма монтажных отверстий.

       Монтажные отверстия – отверстия для установки электрорадиоизделий.

       Переходные отверстия – отверстия для электрической связи между слоями или сторонами ПП. Различают:

1.  сквозные металлизированные отверстия, обеспечивающие электрическую связь между сторонами ПП и внутренними слоями МПП;
2.  сквозные металлизированные (скрытые или межслойные переходы) отверстия, обеспечивающие контакт между внутренними слоями;
3.  несквозные отверстия, создающие контакт между наружным и одним из внутренних слоев;
4.  несквозные микропереходные отверстия.
5.  Определяется форма контактных площадок (КП).

       Размер и форма контактных площадок в наружных, внутренних сигнальных слоях и в слоях земли и питания может быть различной (круглая, прямоугольная, квадратная и др.). Форма контактных площадок в наружных слоях определяется:

1.  формой выводов ЭРИ (круглое или прямоугольное сечение выводов, шариковые выводы, безвыводные компоненты);
2.  элементной базой (традиционные или поверхностно-монтируемые компоненты);
3.  характером расположения выводов (радиально-перпендикулярно плоскости монтажа, аксиально-параллельно плоскости монтажа);
4.  жесткостью выводов;
5.  способом соединения выводов электрорадиоэлементов с контактными площадками (в отверстия пайкой, внахлест к контактным площадкам пайкой или сваркой);
6.  метод изготовления ПП.
7.  Определяется шаг координатной сетки.

       Координатная сетка – ортогональная сетка, определяющая места расположения соединений ЭРИ с ПП.

       Шаг координатной сетки – расстояние между двумя соседними параллельными линиями координатной сетки [1].

1.  Определяются ЭРИ, которые рассеивают значительную мощность.
2.  Определяется тип конструкции ПП.
3.  Определяется класс точности ПП.

       ГОСТ 23751-86 устанавливает пять классов точности выполнения элементов конструкции ПП (таблица 4).

       Основными критериями при выборе класса точности ПП являются:

1.  Конструкторская сложность ФУ.
2.  Элементная база.
3.  Тип, число, шаг выводов электрорадиоизделий.
4.  Быстродействие.
5.  Надежность.
6.  Максимальные ток и напряжение.

Таблица 4 – Область применения и технологическое обоснование классов точности ПП

Класс точности	Область применения	оборудование	Основные материалы	Вспомогательные материалы
1 и 2	Для ПП с дискретными ЭРИ при малой и средней насыщенности	Без ограничений	Без ограничений для ПП 1 и 2 групп жесткости. Для 3 и 4 групп жесткости – на основе стеклоткани.	Без ограничения
3	Для ПП с МСБ и ЭРИ, имеющих штыревые и планарные выводы при средней и высокой насыщенности поверхности ПП ЭРИ	Фотокоординатограф, сверлильно-фрезерный станок, линии химики-гальваническогой металлизации и травления модульного типа.	На основе стеклоткани с гальваностойкой фольгой толщиной не более 35 мкм.	Сухой пленочный фоторезист.
4	Для ПП с ЭРИ и ПМК, имеющих штыревые и планарные выводы, а также с безвыводными компонентами, при средней и высокой степени насыщенности поверхности ПП ЭРИ и ПМК	Фотоплоттеры, плоттеры.	Травящиеся термостойкие диэлектрики с тонкомерной фольгой, диэлектрик с адгезивным слоем	Малоусадочная фотопленка с относительной усадкой не более 0,03 %.
5	Для ПП с БИС и МСБ, имеющих штыревые и планарные выводы, ПМК при очень высокой насыщенности поверхности ПП ЭРИ и ПМК	Специальное прецизионное оборудование, фотоплоттеры, плоттеры, лазерное оборудование		Фоторезисты с высокой разрешающей способностью и толщиной не более 35 мкм

       Классы точности ПП, характеризуются номинальными значениями основных параметров (таблица 5):

1.  минимальным допустимым значением номинальной ширины проводника (t);
2.  расстоянием между проводниками (S);
3.  расстоянием от края просверленного отверстия  до края контактной площадки, ширины контактной площадки (b);
4.  отношением диаметра отверстия к толщине ПП (γ);
5.  допусками на ширину  печатного проводника, контактной площадки, концевого печатного  контакта  (t);
6.  взаимное расположение соседних элементов проводящего рисунка  ().

Таблица 5 – Наименьшие номинальные значения основных параметров для классов точности ПП

1.  Определяется метод изготовления ПП.

       Выбрав тип конструкции и класс точности ПП, зная элементную базу и конструкторскую сложность, определяют по таблице 6 метод изготовления ПП [1].

Таблица 6 – Обобщенные характеристики ПП и методы ее изготовления

1.  Определяется конструкция печатных проводников.
2.  Определяются габаритные размеры ПП.
3.  Выбирается материал основания ПП.

       При  выборе материала основания ПП  особого внимания требуют:

• Предполагаемое механическое воздействие (вибрации, удары,  линейные ускорения);

• класс точности ПП (ширина проводников, расстояние между  проводниками);

• реализуемые печатным узлом электрические функции.

       Чаще  используют  фольгированные  материалы  с  толщиной  фольги 35  и  50 мкм [1].  

1.  Рассчитываются элементы проводящего рисунка ПП:
2.  Определить диаметр монтажных отверстий.
3.  Расстояние от края ПП до элементов печатного рисунка.
4.  Расстояние от края паза, выреза, неметализированного отверстия до элементов печатного рисунка.
5.  Ширину печатных проводников.
6.  Диаметр контактных площадок.
7.  Наименьший номинальный диаметр контактных площадок для узкого места.
8.  Расстояние между соседними элементами проводящего рисунка.
9.  Наименьшее номинальное расстояние между центрами двух неметаллизированных отверстий.
10.  Наименьшее номинальное расстояние для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками.
11.  Производится предварительный расчет надежности.

1.  Расчетная часть

       1) Печатная плата будет разрабатываться для 1-го уровня модульности: ячейки.

       2) Конструкция ячейки не унифицирована, поэтому будет разработана оригинальная конструкция ПП.

       3) Бытовая ЭА должна иметь: ограниченные габариты и массу, обеспечивать простоту и надежность электрических соединений, устойчивость к ударам и вибрациям, ограниченную мощность рассеивания, минимальную стоимость.

       Для 4-й группы жесткости при климатических воздействиях в соответствии с таблицей 1 допустимые значения воздействующих факторов следующие:

1.  Температура, К: верхняя – 393, нижняя – 215.
2.  Относительная влажность воздуха, %: 98 (при температуре до 313 К).
3.  Смена температур, К: от 213 до 393.
4.  Атмосферное давление, Па: 666.

       4) Анализ внешних воздействий, деградационных процессов, которые могут иметь место в ПП бытовой ЭА и способы борьбы с ними представлены в таблице 2.

       5) Высокая конструкторская сложность функционального устройства (ФУ) 40 устанавливаемых ИМС на ПП) требует значительной трассировочной способности ПП, применения МПП и соответствующих технологических процессов ее изготовления.

       6) В данном варианте нет параметра ФУ, влияющего на конструкцию ПП.

       7) В данном ФУ применяют корпусные ИМС.

1.  20 шт., КА3525А (установочная площадь 19.45 мм  6.6 мм, число выводов – 16).
2.  20 шт., TDA7268 (установочная площадь 19.45 мм  6.6 мм, число выводов – 16).

       8) Элементная база представлена корпусными ИМС с выводами, устанавливаемыми в отверстия, следовательно, наиболее приемлимым в качестве конструкторско-технологического направления выбираем монтаж корпусных ИМС и ЭРИ на ПП. Тип сборки – 1А, одностороняя установка ЭРИ в отверстия.

       9)     Выбираем тип ПП – МПП (рисунок 3).  

Рисунок 3 – Многослойная печатная плата

А - сквозные скрытые переходные отверстия; Б - сквозное металлизированное отверстие; В - глухой микропереход; Г - скрытый микропереход

       10) ИМС серии КА3525А выпускаются в корпусе P- DIP-14, имеющем 16 выводов прямоугольного сечения, размером 0,5 мм.

       ИМС серии TDA7268 выпускаются в корпусе P- DIP-18, имеющем 16 выводов прямоугольного сечения, размером 0,4 мм.

       11) Форма контактных площадок – круглая.

       12) Выбираем шаг координатной сетки 1 мм, т.к. шаг расположения выводов ИМС серии КА3525А и TDA7268 равен 1 мм.

       13) ИМС КА3525А и TDA7268 потребляют мощность порядка 0,25 Вт, в теплоотводах нет необходимости.

       14) Тип конструкции ПП выбираем МПП.

       15) На основании таблиц 4 и 5 выберем класс точности 3.

       Этот класс точности наиболее применяим при разработке МПП и имеющий ограничения по размерам элементов топологии, позволяющие использовать ИМС КА3525А и TDA7268 и наименьшие номинальные значения основных параметров класса точности позволяют монтировать выбранные ИМС.

       16) Учитывая тип конструкции и выбранный класс точности ПП, по таблице 6 выбираем метод металлизации сквозных отверстий (ММСО), который является основным методом изготовления МПП.

       17) Конструкция печатного проводника (рисунок 5) при изготовлении МПП ММСО.

1 – медная фольга; 2 – химическая медь; 3 – гальваническая медь;

4 - металлорезист

       18)   Выбор габаритных размеров ПП:

        Расстояние между корпусами двух соседних ЭРИ на ПП должно быть не менее 1 мм, а расстояние по торцу – не менее 1,5 мм.

       а) Выбор типоразмера ПП. Площадь ПП определяют по формуле:

где  – выберем равным 2, коэффициент зависящий от условий эксплуатации для обеспечения необходимого быстродействия и расстояния между корпусами ЭРИ;

– площадь ИМС;

– количество ИМС.

       По ГОСТ 10317-79 подбираем: ширину ПП = 40 мм; длину ПП = 60 мм.

       б) Определим длины электрических связей и числа слоев

        Для МПП длина электрических связей является функцией числа и координат контактных площадок, электрически связанных с выводами ИМС:

где 𝛽=0,05..0,07 – коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние ширины и шага проводников, эффективности трассировки, формы корпуса интегральных микросхем и монтажного поля (выбираем 𝛽=0,06);

и  – габаритные размеры ПП;

– количества задействованных выводов;

– количество интегральных микросхем.

       Зная суммарную длину связей и шаг координатной сетки 1 мм можно определить число логических (сигнальных) слоёв МПП:

где  – коэффициент эффективности трассировки.

       Округляем .

       Число экранных слоев

       Общее число слоев

         в) Толщину ПП определим по формуле:

где  – толщина экранного слоя;

– номинальное значение толщины слоя;

– толщина прокладки стеклоткани.  

       Отклонения на суммарную толщину МПП должны не превышать 0,3 мм [1].

       19) Исходя из условий эксплуатации, группы жесткости, типа печатной платы и технологии ее изготовления, в соответствии с [1, табл.2.1-2.7] выбираем в качестве материала основания ПП – ФТС-2-18А.

       20) Расчет элементов проводящего рисунка:

       а) Номинальный диаметр монтажных отверстий:

где  мм – нижнее предельное отклонение диаметра отверстий [1];

 – максимальное значение диагонали среди выводов ИМС, установленных на ПП;

r=0,40,5 – разница между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода, устанавливаемой интегральной микросхемы.

       Округляем =1,2 мм.

         б) Расстояние от края ПП до элементов печатного рисунка должно быть не менее толщины ПП, с учетом допусков на размеры сторон, примем  [1].

         в) Расстояние  от края паза, выреза, неметализированного отверстия до элементов печатного рисунка:

где  мм – ширина скола;

– позиционный допуск расположения центров КП;

– позиционный допуск расположения осей отверстий;  – предельное отклонение размеров элементов конструкций;  – наименьшее расстояние от ореола, скола до соседнего элемента проводящего рисунка.

       Значения этих коэффициентов взяты из [1].

         г) Расчет ширины печатных проводников.

       Наименьшее значение ширины проводника определяется как

где  – нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника для 3-го класса точности.

=0,457 мм  –                                                                                                       (15)

минимально допустимая ширина проводника.

=175 мА – максимально допустимый ток;

мм – максимально допустимая длина проводника;

В – допустимое падение напряжения.

       Для медной фольги =18 мкм (толщина),  (удельное сопротивление).

      Для гальванической меди =25 мкм, .

      Для сплава олово – свинец =15 мкм, .

         д) расчет диаметра контактных площадок.

       Наименьшее номинальное значение диаметра КП определяется:

 =(1,2+0,05)+20,1+0,1+20,03+ (16)

где  – предельное отклонение диаметра отверстия [1];

мм – ширина контактной площадки (таблица 5);

=0,03 мм – величина травления диэлектрика в отверстие.

       е) Расчет расстояния между элементами проводящего рисунка.

       Наименьшее номинальное расстояние между элементами проводящего рисунка:

где  – позиционные допуск расположения печатных проводников (таблицы 5);

– минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка (таблица 5).

       Наименьшее номинальное расстояние для размещения двух КП номинального диаметра в узком месте МПП в зависимости от размера и класса точности равно 2,06 [1, табл.3.24].

      Наименьшее номинальное расстояние для размещения печатного проводника номинальной ширины между двумя контактными площадками в узком месте МПП в зависимости от размеров и класса точности ПП равно для внутренних слоев – 2,65 мм и для наружных – 2,5 мм [1,табл.3.25].

       Наименьшее номинальное расстояние для прокладки n=2 проводниками между двумя отверстиями с контактными площадками диаметром :

       21) Согласно техническому заданию для элементов электрической схемы справедлив экспоненциальный закон надежности, принимаются во внимание только внезапные отказы, т.е. вероятность с точки зрения отсутствия постепенных отказов равна единице. Учитываются только элементы электрической принципиальной схемы.

       Суммарная интенсивность отказов равна:

где  – заданная интенсивность отказов i-го компонента;

– количество компонентов электрической принципиальной схемы.

       Наработка на отказ (средняя наработка на отказ) определяется следующим образом:

       Вероятность безотказной работы за время  равна:

Заключение

       В курсовом проекте было произведено последовательное конструкторско-технологическое проектирование печатной платы.

       Работа  показала что, при разработке ПП особое внимание нужно уделять, то в какой среде будет эксплуатироваться разрабатываемое устройство. Внешняя среда оказывает дестабилизирующее внешнее воздействие, которое может привести к механическому повреждению печатной платы и выходу узла из строя. Учёт влияния внешней среды необходим в основном при выборе материала основания печатной платы.

       Класс точности аппаратуры, в составе которой будет работать печатная плата, сложность функционального узла, класс точности печатной платы определяют технологию изготовления выбранного типа печатной платы, а также технологические допуски по размерам элементов топологии.

       При разработке печатной платы также необходимо учитывать и электрическую нагрузку ПП, допустимые напряжения и токи. Исходя из этих данных, рассчитываются параметры проводников и проводящего рисунка. Электрические пробои проводников, плавление проводников и короткие замыкания являются следствиями неправильного расчёта параметров проводников и элементов проводящего рисунка.

       Точный расчёт всех конструктивных параметров ПП является обязательным условием обеспечения требуемых надежностных характеристик ЭА, при эксплуатации в заданных условиях.

Список использованных источников

1.   Пирогова,  Е.В. Проектирование и технология печатных плат - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 560 с.
2.  Белянин, Л.Н. Конструирование печатного узла и печатной платы. Расчет надежности: Учебно-методическое пособие.-Томск: Изд-во ТПУ, 2008.-77 с.
3.  Билибин, К.И. Конструкторско – технологическое проектирование ЭА: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 528с.
4.  Разевиг, В.Д. Проектирование печатных плат в P-CАD 2001 – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.-560 с.
5.  Зерний, Ю. В. Технологии приборостроения – М.: Изда-во «Новый центр», 2008. – 360 с.

18