Разработка печатной платы

Печатные платы являются необходимыми элементами радиоэлектронного устройства. Они предназначены для реализации электрических соединений между компонентами РЭУ.

Исходными данными для разработки печатной платы является схема электрическая принципиальная устройства с рассчитанными параметрами и выбранными элементами.

Варианты установки навесных элементов и формование выводов для ручной или автоматической набивки печатных плат приведены в ОСТ 4 ГО.010.030−92 или в технических условиях на элементы. Прежде чем размещать навесные элементы на печатной плате необходимо предварительно определить вариант установки этих элементов.

Операционный усилитель устанавливается согласно варианту монтажа 330 по ОСТ 4 ГО.010.030−92.

Резисторы устанавливается согласно варианту монтажа 140 по ОСТ 4 ГО.010.030−92.

Выбор элемента внешней коммутации узла Разъёмное соединение впаивается в монтажные отверстия и крепится корпусом без соединения винт-гайка.

Разработка монтажа элементов печатной платы Монтаж электрооборудования производится на основе схемы электрической принципиальной МРТ 00.10.000 Э3. Все элементы системы имеют разъемные соединения, что позволяет быстро и легко подключить любой элемент или отключать их при замене.

На печатной плате практически все элементы установлены методом поверхностного монтажа. Радиоэлементы проходят тщательную проверку на работоспособность и устанавливаются согласно ОСТ 11.070.069−81. Пайка радиоэлементов производится припоем Прв КР-2 ПОС-61 ГОСТ 21 931;76. По окончании пайки, изделие помещается в корпус и проходит проверку на работоспособность.

Все элементы устройства должны быть надежно закреплены, иметь соответствующую защиту и изоляцию токоведущих проводников, для обеспечения надежной работы всей системы.

При монтаже деталей необходимо качественно соединить выводы между ними, чтобы система работала исправно.

Монтаж всех устройств системы должен производиться так, чтобы не повредить изоляцию, корпуса, разъемы, провода и т. д.

Компоновка элементов печатной платы Под компоновкой понимают часть процесса конструирования, связанного с размещением на плоскости или в объеме отдельных составных частей изделия с учетом реализации необходимых электрических связей, взаимного влияния электромагнитных и тепловых полей.

В процессе компоновки печатной платы находят оптимальное размещение на ней навесных элементов. Компоновка печатной платы подразумевает расположение компонентов печатной платы на поверхности самой печатной. Расставлять компоненты на печатной плате нужно таким образом, чтобы выполнялись следующие условия:

• — максимально близкое расположение групп компонентов друг от друга;
• — печатная плата должна быть разработана с наименьшим количеством переходных отверстий и с минимально возможной длиной дорожек.

В результате компоновки находят положения монтажных отверстий, контактных площадок для подключения всех элементов.

Данная схема является слаботочной и в ней отсутствуют элементы, выделяющие большое количество теплоты и источники сильных магнитных полей. Исходя из этого, определяющим фактором компоновки элементов на плате является компактность.

Трассировка печатной платы После выполнения компоновка печатной платы приступают к трассировке. В процессе трассировки определяют положение печатных проводников, которые соединяют контактные площадки так, чтобы они имели минимальную длину и минимальное число переходов на другой слой с целью устранения пересечений.

Данная плата изготовлена комбинированным позитивным.

Печатная плата соответствует ОСТ 4.077.000.

В соответствии с ГОСТ 10 317–79* (Платы печатные. Основные размеры) диаметры монтажных отверстий выбраны следующие: 0,6; 0,8.

Центры отверстий располагаются в узлах координатной сетки.

Диаметры монтажных отверстий выбраны в зависимости от диаметров выводов навесных элементов, устанавливаемых в эти отверстия.

Выбор диаметров отверстий и контактных площадок под выводы устанавливаемых элементов, а также минимальные расстояния между центрами отверстий определены соответственно стандарту ОСТ 4.070.010−78 «Платы печатные под автоматическую установку элементов. Конструкция и основные размеры».

На чертеже печатной платы монтажные отверстия, имеющие разные диаметры, изображать окружностями одного диаметра с указанием условного знака обозначающего диаметр отверстия. Размеры печатных плат устанавливает ГОСТ 10 317–79 (84). Размеры печатной платы кратны 0,625, так как длина платы не превышает 100 мм.

Толщина печатной платы выбрана из стандартного ряда и составляет 1.5 мм.

Форма контактных площадок произвольная.

Минимальная ширина проводников 0,5 мм.

На чертеже печатной платы, согласно ГОСТ 2.417−91, размеры указаны в соответствии с требованиями ГОСТ 2.307 комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки в прямоугольной системе координат.

Предельные отклонения между осями двух любых отверстий 0,05 мм.

Шероховатость поверхности монтажных отверстий и торцов печатных плат согласно ГОСТ 2789 не более 3,2 по шкале Ra.

Плата печатная блока электронногомикропроцессорной системы мониторинг расхода топлива на котельной установке приведена.

Выбор покрытий и обеспечение влагозащиты печатной платы В конструкции разрабатываемой печатной платы должны использоваться различные вида покрытий, которые предназначены для улучшения пайки, обеспечения влагозащиты платы.

Для электромонтажных соединений используется, обычно, припой марки ПОС-61. Он относится к легкоплавким припоям и предназначен для пайки выводов дискретных элементов и интегральных микросхем. Его выбор обусловлен тем, что в изделии имеются полупроводниковые приборы, для которых недопустим перегрев.

Для защиты от влаги и от опасных механических повреждений предусматривается покрытие лаком. Пленка лака создает барьер для влаги и загрязнений на диэлектрическое основание, предохраняет тонкие проводники от повреждений, увеличивает механическую жесткость платы. Лак должен быть бесцветным для свободного прочтения маркировки, нанесенной на плату. К покрытиям предъявляются требования хорошей адгезии, малой водопроницаемости и коррозионной стойкости.

В качестве покрытия достаточно применение лака УР-231. Он обеспечивает хорошую защиту платы и элементов от воздействия климатических факторов.

Разработка сборочного чертежа На сборочном чертеже МРТ 00.00.000СБ представлена печатная плата электронного блока микропроцессорной системы мониторинга расхода топлива на котельной установке.

Радиоэлементы располагаются с двух сторон. На одной стороне выводные элементы, а на другой SMD.

Все радиоэлементы располагаются достаточно компактно, для того чтобы блок управления не имел больших размеров и его можно было легко установить.

Разработка сборочного чертежа ведётся согласно ГОСТ 2.702−75 (2000).

Установка элементов производится по ОСТ4.ГО.010.030.

Изображение сборочных чертежей следует выполнять с упрощением по ГОСТ 2.109−73.

Припой ПОС61 ГОСТ 21 930;70.

Масштаб чертежа в связи с небольшими размерами платы печатной выбран 2:1.

Обозначение элементов соответствует схеме электрической принципиальной МРТ 00.10.000 Э3.

Монтаж выполнен согласно схемыМРТ 00.10.001.

Печатные проводники условно не показаны.

На печатной плате МРТ 00.10.001 элементы установленные элементы являются, как выводными так и элементами поверхностного монтажа. Радиоэлементы проходят тщательную проверку на работоспособность и устанавливаются согласно ОСТ 45.010.030−92. Пайка радиоэлементов производится припоем ПОС-61 ГОСТ 21 931;76.

По окончании пайки, изделие помещается в корпус и проходит проверку на работоспособность.

Монтаж всех устройств системы должен производиться так, чтобы не повредить изоляцию, корпуса, разъемы, провода и т. д.

На сборочном чертеже МРТ 00.10.000 СБ представлен блок управления. Все SMD элементы расположены с одной стороны платы.

Все радиоэлементы располагаются достаточно компактно, для того чтобы блок управления не имел больших размеров и его можно было легко установить.

Печатная плата укладывается в основание корпуса и накрывается сверху его крышкой, что обеспечивает плотное прилегание платы к корпусу изделия. Основание и крышка корпуса крепятся защелками и винтом.

На сборочном чертеже корпус условно не показан.

Сборочный чертеж и спецификация разработаны в Компас3D-V15.

Сборочный чертеж платы блока электронного микропроцессорной системы мониторинг расхода топлива на котельной установке приведен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 Сборочный чертеж платы блока электронного микропроцессорной системы мониторинг расхода топлива на котельной установке.

На рисунке 4.3 проиллюстрирован монтаж выводного элемента.

Рисунок 4.3 Пример монтажа выводного элемента.

РАЗРАБОТКА СПЕЦИФИКАЦИИ НА БЛОК ЭЛЕКТРОННЫЙ Спецификация составляется на отдельных листах на каждую сборочную единицу (плату печатную) на формах А4. В спецификацию вносят конструкторские документы, относящиеся к этому изделию:

• 1 Сборочный чертёж;
• 2 Схема электрическая принципиальная;
• 3 Перечень элементов;
• 4 Чертеж печатной платы;
• 5 Пояснительная записка.

В состав спецификации вошли разделы:

• — документация;
• — сборочные единицы;
• — детали;
• — стандартные изделия;
• — прочие изделия;
• — материалы;

Графы спецификации заполняют следующим образом:

— в графе «Формат» указывают форматы документов, обозначения которых записывают в графе «Обозначение». Если документ выполнен на нескольких листах различных форматов, то в графе «Формат» проставляют «звездочку» со скобкой, а в графе «Примечание» перечисляют все форматы в порядке их увеличения.

Для документов, записанных в разделе «Стандартные изделия», «Прочие изделия» и «Материалы», графу «Формат» не заполняют.

• — в графе «Поз.» указывают порядковые номера составных частей, непосредственно входящих в специфицируемое изделие, в последовательности записи их в спецификации. Для разделов «Документация», «Комплекты» графу «Поз.» не заполняют;
• — в графе «Обозначение» указывают:
  • а) в разделе «Документация» — обозначение записываемых документов;
  • б) в разделе «Сборочные единицы», «Детали» — обозначение основных конструкторских документов на записываемые в эти разделы изделия. Для деталей, на которые не выпущены чертежи, — присвоенное им обозначение.
  • в) в разделах «Стандартные изделия», «Прочие изделия» и «Материалы» графу «Обозначение» не заполняют.
• — в графе «Наименование» указывают:
  • а) в разделе «Документация» для документов, входящих в основной комплект документов специфицируемого изделия и составляемых на данное изделие, — только наименование документов;
  • б) в разделах спецификации «Сборочные единицы», «Детали» , — наименования изделий в соответствии с основной надписью на основных конструкторских документах этих изделий;
  • в) в разделе «Стандартные изделия» — наименования и обозначения изделий в соответствии со стандартами на эти изделия;
  • г) в разделе «Прочие изделия» — наименования и условные обозначения изделий в соответствии с документами на их поставку с указанием обозначений этих документов;
  • д) в разделе «Материалы» — обозначения материалов, установленные в стандартах или технических условиях на эти материалы.
• — в графе «Кол.» указывают:
  • а) для составных частей изделия, записываемых в спецификацию, количество их на одно специфицируемое изделие;
  • б) в разделе «Материалы» — общее количество материалов на одно специфицируемое изделие с указанием единиц измерения;
  • в) в разделе «Документация» графу не заполняют.
• — в графе «Примечание» указывают дополнительные сведения для планирования и организации производства, а также другие сведения, относящиеся к записанным в спецификацию изделиям, материалам и документам, например, для деталей, на которые не выпущены чертежи.

В спецификацию вносят составные части, входящие в специфицируемое изделие.