Конструкторско-технологическое проектирование функциональных узлов, расположенных на печатных платах

Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов.

Москва 2009 г.

УДК 658.5(075.8)

Рекомендовано к изданию в качестве учебно-методического пособия редакционно-издательским советом МКВИ

Рецензенты:

д.т.н., профессор В.К. Гарипов

к.т.н., профессор В.С. Несмелов

Ю.В. Зерний

Конструкторско-технологическое проектирование функциональных узлов, расположенных на печатных платах: Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов.- М.:МКВИ, 2010.-

Рассмотрены вопросы конструкторско-технологического проектирования функциональных узлов, расположенных на печатных платах, изложен порядок разработки и содержание проекта, рассмотрены специальные вопросы технологии изготовления печатных плат, сборки и монтажа узлов электронной аппаратуры приборных устройств в целом.

Методические указания предназначены для выполнения курсовых проектов и технологических разделов дипломных проектов студентами специальности 210312 АВТ, могут быть использованы при изучении курса «Технология приборостроения» студентами специальности 200101.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой

Заведующий кафедрой

ПРЕДИСЛОВИЕ

В методических указаниях изложены вопросы конструкторско-технологического проектирования функциональных узлов, расположенных на печатных платах (ПП), изложен порядок разработки и содержание проекта, рассмотрены специальные вопросы технологии изготовления печатных плат, сборки и монтажа узлов электронной аппаратуры приборных устройств в целом.

Разработка любого изделия осуществляется в несколько этапов и значительная часть вопросов конструирования изделия тесно связана с технологией. Пренебрежение технологическими требованиями приводит к значительным экономическим, а иногда и техническим потерям: изделие изготавливается в более продолжительные сроки (часто срок увеличивается в несколько раз), увеличивается материалоемкость, технические показатели конструкции (точность, надежность) ухудшаются.

В настоящей работе использован принцип совместного рассмотрения вопросов конструирования и производства изделий. Такой подход позволит сформировать у специалиста идею неразрывного единства указанных этапов жизненного цикла изделия при формировании и обеспечении его качества.

Методические указания могут быть использованы при решении вопросов модернизации устройств, путем замены традиционной элементной базы на компоненты поверхностного монтажа, современные технологии и материалы.

Автоматизированное проектирование ПП с использованием различных версий P-CAD является самостоятельной задачей и рассматривается отдельно.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Конструкторско-технологическое проектирование ПП 5

Основные характеристики ПП 5

1.2. Изучение и анализ ТЗ на изделие - анализ назначения, условий эксплуатации и группы жесткости ЭА, электрической принципиальной схемы и элементной базы. 7

По результатам анализа электрической принципиальной схемы функционального узла (ФУ) и элементной базы определяют: 8

площадки металлизированных и неметаллизированных монтажных и пере­ходных отверстий; 17

площадки для установки элементов на поверхность (плоские контактные пло­щадки). 17

Фактически КП - это те же проводники, только иной формы и размеров, так что на них распространяются все нормы, требования и ограничения, относящиеся к печатным проводникам и зазорам. 18

Размеры КП зависят от конструктивных размеров, монтируемых на них эле­ментов (от размеров выводов элементов) и от некоторых технологических норм, связанных с пайкой. 18

1.3. Выбор типа конструкции блока и варианта конструктивного исполнения модуля 1-го уровня (ячейки) 18

1.4. Выбор метода изготовления ПП 19

1.5. Выбор материала основания ПП 19

Материал CEM-1являются наиболее распространенными материалами для производства односторонних печатных плат. 21

1.6. Разработка компоновочных эскизов и выбор габаритных размеров ПП 21

Возможны два варианта выбора типоразмера ПП: 21

1.7. Расчет размеров элементов проводящего рисунка ПП Размеры проводящего рисунка определяются электрическими параметрами функционального узла, расположенного на ПП - током, напряжением, частотой, другими, а также параметрами самой ПП [12] – сопротивлением проводников, электрической прочностью, сопротивлением изоляции, допустимой токовой нагрузкой, электрической емкостью, помехозащищенностью. 22

1.8. Поверочные расчеты ПП 26

2. Конструкторско-технологическая подготовка производства ПП 26

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПП 26

3.1. Выбор метода изготовления ПП 26

3.2. Получение заготовок ПП 33

3.3. Расчет погрешностей совмещения 37

Расчет погрешности базирования при экспонировании [12] 37

3.4. Технологические процессы сборки ФУ расположенных на ПП 39

Типы SMT сборок. Существует шесть общих типов SMT сборки, каждому из которых соответствует свой порядок производства. Когда разработчик выбирает тип сборки, его целью должна быть минимизация числа операций, так как каждая операция может увеличивать стоимость. 42

Тип 1 - монтируемые компоненты установлены только на верхнюю сторону. 42

3.5. Монтажная пайка 43

3.6. Контроль качества печатных плат 51

Литература 52