Лабораторний макет

      При конструюванні блоків такого рівня  розміщення провідників у площинах х і у, а це можливо здійснити  тільки по двосторонній технології.

       Багатошаровий варіант дозволить зменшити площу монтажу приблизно в 1,5 рази, але трудомісткість збільшується в 4 рази.

          Оскільки перед  нами стоїть задача одержання пристрою з мінімальними витратами, але цей прилад не призначений для серійного чи малосерійного виробництва то вибираємо одностороній варіант друкованої плати.

2.1.2 Вибір і обґрунтування класу  точності

      По  точності виконання конструкції  друкованих плат діляться на три класи точності.

     Друковані плати першого та другого класів найбільш прості у виконанні. Друковані  плати третього класу і вище вимагають  використання високоякісних матеріалів, інструментів і устаткування, але  мають високу розподільну здатність.

     Одностороні плати виготовляються, зазвичай, хімічним методом. Устаткування цього методу оснащені практично усі заводи радіоелектронної промисловості. Хоча цей метод дозволяє одержати високий клас точності, але ми в подальших розрахунках, будемо використовувати усі параметри, що відповідають першому класу.

     Для даного виробу, з огляду на ускладнене трасування оптимальним але з достатньо великим розміром плати оптимальним варіантом буде вибір 1 класу точності друкованої плати (не вимагає використання високоякісних матеріалів, інструменту та обладнання).

     Даний клас характеризується наступними елементами конструкції:

      а) ширина провідника в широких місцях ____________0,65 мм;

      б) ширина провідника у вузьких місцях _____________0,5 мм;

      в) відстань між двома провідниками ________________0,5 мм;

      г) гарантійний поясок зовнішнього  шару _____________0,2 мм;

      д) гарантійний поясок внутрішнього шару ___________0,05 мм. 

2.1.3 Вибір матеріалу друкованої плати

       Проектуючи конструкцію пристрою, необхідно звернути увагу на матеріали, конструктивні форми й розміри деталей.

       В якості матеріалу для друкованої плати можна використовувати:

1) гетинакс;

2) текстоліт; 

3) склотекстоліт. 

      Розглянемо  основні властивості цих матеріалів і виберемо з них оптимальний  варіант для матеріалу друкованої плати. Основні властивості цих  матеріалів занесемо до таблиці 2.1. 

      Таблиця 2.1 – Основні властивості матеріалів друкованої плати

 

      Отже  в якості матеріалу друкованої плати  доцільно вибирати склотекстоліт, оскільки він має кращі характеристики, ніж у гетинаксу та в текстоліту. Склотекстоліт допускає короткочасну експлуатацію при 200 °С. Електрична міцність склотекстоліту майже в три рази вища, ніж у текстоліту.

       Для друкованої плати рекомендовано використовувати фольгований склотекстоліт СФ2-1,5-35 ГОСТ10316-78 [5].

       Основні характеристики:

• поверхневий електричний опір - не менше 1х10¹²Ом;
• об‘ємний питомий електричний опір – 1х10⁴ Ом*м;
• тангенс кута діелектричних втрат при частоті 1 МГц – не більше 0,025;
• діелектричний проникність при частоті 1 МГц – не більше 6.

     Він найбільше підходить для виготовлення друкованих плат за показниками надійності, технологічності, економічності і  собівартості всієї конструкції. Склотекстоліт  в якості матеріалу для друкованої плати має переваги над фольгованим гетинаксом та іншими матеріалами, тому що він має більш вищу механічну міцність і жорсткість, електричні та технологічні якості, і до того ж має більш вищі якісні параметри після обробки, ніж гетинакс [6]. В якості припою необхідно використовувати припій рекомендується для пайки більшості елементів технічними умовами.

     Для кращої герметизації встановлені електрорадіо елементи покриті одним із вологозахисних лаків типу СБ-1С. Він робить покриття тривким, стійким до вологи, тому що спеціально призначений для вологозахисту  текстоліту. Робочі температури від -60 до +150°С, що задовольняє технічному завданню й умовам експлуатації.

2.2 Інженерний розрахунок  друкованої плати

2.2.1 Вибір методу проектування друкованої плати

      Установка навісних елементів на друкованій платі  здійснюється згідно з ОСТ4.ГО.010.030 та ОСТ4.ГО.010.009. При розташуванні елементів необхідно враховувати наступні фактори: забезпечення високої надійності, мінімізація габаритних розмірів, забезпечення тепловідводу та ремонтопридатності.

      Під час трасування провідників необхідно  досягти мінімальних довжин зв’язків, мінімізації паразитних зв’язків між провідниками та елементами і, якщо можливо, то потрібно виконати рівномірне розподілення навісних елементів на платі.

      У зв’язку з ускладненим трасуванням  вибираємо крок координатної сітки  2,5 мм. Координатну сітку на початок координат розташовуємо згідно  з ГОСТ 2.417-78. Далі всі операції здійснюємо автоматизовано, використовуючи систему автоматизованого проектування OrCAD 15.7.

2.2.2  Розрахунок діаметрів контактних площадок

      Діаметр контактних площадок розраховується відповідно до діаметру отворів за формулою:

ΔD_КП = d_отв + Δd_отв+ 2в + Dt_в+ Dt_тр+ [11-15], (2.1)

де d_отв – діаметр отвору;

Δd_отв – верхній допуск на діаметр отвору, Δd_отв = +0 мм; 

в – ширина гарантійного пояска, в = 0,2 мм;

Dt_в – верхній допуск на ширину провідника, Dt_в = 0,1 мм;

Dt_тр – допуск на підтравлювання діелектрика в отворі, Dt_тр = 0;

Т_d – позиційний допуск розміщення отворів, Т_d = 0,08 мм;

Т_D – позиційний допуск розміщення центрів контактних площадок,

Т_D = 0,5 мм;

Dt_нв – нижній допуск на ширину провідника, Dt_нв = 0,1 мм.

      Визначаємо  загальний допуск:

ΔD_КП = 0 + 2´0,2 + 0,1 + 0 + = 1,02 мм. (2.2)

      Діаметри  отворів розраховуються за формулою:

d = d_вив + (0,2...0,4),

де d_вив – діаметри виводів радіоелементів. 

     В даному приладі елементи мають наступні діаметри виводів:

0,5; 0,6; 0,7 мм.

      Здійснюємо  оптимізацію діаметрів  отворів:

d₁= 0,5 + 0,4 = 0,9 мм; 

d₂= 0,6 + 0,3 = 0,9 мм; 

d₃= 0,7 + 0,2 = 0,9 мм;  

      Маємо діаметри отворів:

d₁ =d₂=d₃= 0,9 мм;

      Знаходимо діаметри контактних площадок:

      D₁ = 0,9 + 1,02 = 1,92 мм; 

2.2.3  Розрахунок ширини друкованих провідників

        Розрахунок ширини провідників проводиться за максимальним струмом і за падінням напруги, а також ширина задається і технічно, виходячи із класу точності друкованої плати. Тоді ширина провідника:

      B = max {b_min1, b_min1, b_тех}. (2.3)

      За  максимальним струмом, що протікає через  провідник:

       b_min1 = , (2.4)

      де  j_ДОП – допустима густина струму, для одностороньої плати, виготовленої хімічним методом,  j_ДОП = 48 А/мм²,

      t – товщина провідника, t = 35 мкм,

      I_мах – максимальний постійний струм, який проходить через провідник, І_мах = 0,36 А.

          B_min1 =  мм = 214 мкм (<650 мкм).  

      Визначимо мінімальну ширину провідника з умови  допустимого падіння напруги :