Группы по ТКЕ

Размеры, мм

Масса

ПЗЗ'

М47

М75

М750

М1500

Н50

Н90

L

B

A

Номинальная емкость, пФ

910-2000

110-2700

1200-3000

2400-5600

3900-9100

0,047-0,1 мкФ

0,15; 0,22мкФ

6,8

4,6

2,5

0,5

2200-3000

3000-3600

3300-3900

6200-8200

0,01-0,012мкФ

0,15 мкФ

0,33 мкФ

8,4

4,6

5,0

0,8

3300-5600

3900-6800

4300-7500

9100 пФ-0,015мкФ

0,013-0,024мкФ

0,22мкФ

0,47; 0,68 мкФ

8,4

6,7

5,0

1,0

6200 пФ-0,01 мкФ

7500 пФ-0,010мкФ

8200 пФ-0,015мкФ

0,016-0,027мкФ

0,027-0,039мкФ

0,33; 0,47 мкФ

1,0; 0,47 мкФ

12,0

8,6

7,5

2,0

Диапазон номинальных сопротивлений, Ом

ТКС, , в интервале температур

Обозначение групп ТКС

от -60 до +20

от +20 до +155

Предельные эксплуатационные данные

Температура окружающей среды:

при нормальной электрической нагрузке …….от -60 до +70

при снижении электрической нагрузки до 0,1 Р_Н ..-60 до +155

Относительная влажность воздуха при температуре +35…до 98 %

Предельное рабочее напряжение: 0,062 Вт ………….100 В

0,125 Вт …………200 В

0,25 Вт ………. ..250 В

0,5 Вт ………....350 В

1 Вт ……….…500 В

Резистор СП3-4М

Резисторы регулировочные однооборотные с круговым перемещением подвижной системы, предназначены для работы в цепях постоянного, переменного тока. Внешний вид показан на рисунке:

L=20 мм

Температурный коэффициент сопротивления:

доОм…………………………………………….

свышеОм………………………………………..

Минимальное сопротивление:

до Ом …………………………………………….10 Ом

свыше Ом до Ом …………..…………….25 Ом

свыше Ом до Ом …………..……………50 Ом

свыше Ом …………..……………………………200 Ом

Уровень собственных шумов:

до Ом …………………………………………………...5 мкВ/В

свыше Ом до Ом ..…………………………...10 мкВ/В

свыше Ом …………………………………………….20 мкВ/В

Сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях 5000 МОм

Предельные эксплуатационные данные

Температура окружающей среды:

при нормальной электрической нагрузке ……………….от -45 до +40

при снижении электрической нагрузки до 0,25 Р_Н ..........от -45 до +65

Относительная влажность воздуха при температуре +35…До 98 %

Предельное рабочее напряжение: …………………………………...150 В

Максимальная наработка …………………………………………..15000 ч

Срок сохраняемости ………………………………………………..12 лет

Износоустойчивость ………………………………………..25000 циклов

Угол поворота подвижной системы …………………………….270

Резистор СП5-3

Квадратный многооборотный (40 оборотов от минимума до максимума), с круговым перемещением подвижной контактной системы, производимым червячной парой. Предназначен для работы в цепях постоянного и переменного тока.

1.3 Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов

Выбор основных и вспомогательных материалов, при проектировании устройства, во многом определяет его работоспособность, надежность, долговечность. Выбирая материалы, следует исходить из качества, стоимости и будущих условиях эксплуатации изделия. Материалы, применяемые при изготовлении, можно разделить на два типа:

Основные материалы: непосредственно определяющие вышеуказанные параметры изделия, к которым можно отнести материал печатной платы.

Обоснование выбора материалов печатной платы

Фольгированный диэлектрик печатной платы.

Существует ряд требований к материалу, применяемому при изготовлении печатной платы:

- малая диэлектрическая проницаемость ( не более 6, во избежание паразитной емкости между проводниками);

- малый тангенс угла диэлектрических потерь в рабочем диапазоне частот ( не более 0,07 на частоте 1МГц );

- высокая электрическая прочность ( не менее 15 КВ/мм );

- высокое удельное поверхностное сопротивление изоляции ( не менее 10 Ом );

- высокое объёмное сопротивление изоляции (не менее 10 Ом/см);

- достаточная нагревостойкость для пайки погружением,

t = 240 - 260C, при времени воздействия 10-15сек.;

- стабильность электрических параметров;

- штамповкой, фрезерованием;

- хорошее сцепление металла с диэлектриком;

- сохранение своих свойств в процессе изготовления и при последующем воздействии климатических факторов.

Стеклотекстолит является основным рекомендуемым материалом, применяемым при изготовлении печатных плат.

Сравнительные характеристики материалов печатных плат приведены в таблице

В качестве материала для печатной платы используем стеклотекстолит фольгированный марки СФ-1-35 , так как изготовление платы производим полуаддитивным методом.

Припой

Припой – это специальный сплав, предназначенный для создания прочного механического шва и получения надёжного электрического контакта с малым переходным сопротивлением. контакта. Припои в основном разделяются на два типа: легкоплавкие(>450С) и тугоплавкие (<450С). Припой, необходимый для изготовления данного изделия должен соответствовать следующим условиям:

- легкоплавкость, т.е. его температура плавления должна быть ниже температуры плавления самих материалов;

- обладать хорошей электропроводностью;

- приемлемая механическая прочность, способная обеспечить надежное механическое соединение;

- достаточная смачиваемость поверхностей и растекаемость;

- при использовании припоя, должна быть исключена возможность образования интерметаллических соединений;

- припой, по возможности, не должен содержать дефицитных компонентов;

- низкая себестоимость применяемого припоя;

Ниже, в таблице рассмотрены сравнительные характеристики отдельных припоев.

Сравнительная характеристика припоев

Из выше перечисленных типов припоев, наиболее оптимально использование припоя ПОС-61, соответствующего ГОСТ 21931-72.

Этот тип припоя представляет собой сплав Олово(61%)-Свинец(39%) характеризуется достаточной растекаемостью и смачиваемостью, достаточной электропроводностью и хорошей прочностью. Также его отличает низкая температура плавления, 190С, и небольшое время пайки (не более 3 секунд).

Флюс

Этот материал необходим для защиты поверхностей, соединяемых при пайке, металлов, от влияния окружающей среды, способствующей их окислению. Использование флюса, при пайке, существенно повышает качество и долговечность соединения. Сравнительные характеристики флюсов приведены таблице.

При выборе флюса необходимо учитывать следующие условия:

- хорошая смачиваемость;

- более низкая температура плавления, чем у припоя, примерно на 50-100С;

- хорошая удаляемость флюса с поверхности;

- способность к растворению оксидной пленки;

- отсутствие химической активности;

- малая стоимость.

Сравнительная характеристика флюсов.

зийный

ЛТИ–120

Канифоль сосновая, диэтиламин, триэтаноламин, спирт этиловый

20-25

3-5

1-2

76-68

Оловяно-свинцовые

серебрянные

ПСр 1,5

Параметр

Значение, для класса, мм

1

2

3

4

Минимальная ширина проводников

0,75

0,45

0,25

0,15

Минимальное расстояние между двумя соседними проводниками

0,75

0,45

0,25

0,15

Минимальная радиальная толщина контактной площадки

0,3

0,2

0,1

0,05

Предельное отклонение от ширины печатных проводников без покрытия

±0,15

±0,1

±0,05

±0,03

Наименование элемента

Кол-во элементов

Интенсивность отказов

К_Н

Поправочные коэффициенты интенсивности отказов

Интенсивность отказов элементов

Интенсивность отказов

a_i

K₁

K₂

Микросхемы

LH 0070

3

0,7

0,46

1

1

LH 741

5

CD 4013

1

Конденсаторы

К50-35

7

0,7

0,382

1

К10-17

8

0,362

Резисторы

СП3-4М

2

0,6

0,9

1

1

СП5-3

2

0,66

С2-23

26

0,65

Полупроводниковые приборы

Д242А

8

0,7

0,255

1

1

Исходя из таблицы рассчитываем интенсивность отказа объекта по формуле:

Средняя наработка на отказ – ожидаемая наработка объекта до первого отказа. Рассчитывается по формуле:

Вероятность безотказной работы – вероятность того события, что в пределах заданной наработки, т.е. заданного интервала времени отказ объекта не возникнет. Статически приближенное значение вероятности безотказной работы рассчитывается с учётом того что t=1000 ч:

2. Технологический раздел

2.1 Анализ технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 18.831–73) понимают совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта. К условиям изготовления или ремонта изделия относятся тип, специализация и организация производства, годовая программа и повторяемость выпуска, а также применяемые технологические процессы. В зависимости от вида технологичности конструкции различают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность и технологичность при техническом обслуживании, технологичность конструкции детали и сборочной единицы, а также технологичность конструкции по процессу изготовления, форме поверхности, размерам и материалам. К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции.

Стандарты ЕСТПП предусматривают обязательную отработку конструкций на технологичность на всех стадиях их создания. Отработка конструкции изделия на технологичность (ГОСТ 14.201–73) направлена на повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на проектирование, технологическую, подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия при обеспечении необходимого качества изделия.

Характеризует конструкцию изделия при сравнении ее с соответствующими показателями однотипных конструкций того же назначения, при тех же условиях изготовления, эксплуатации и ремонта. Различают два основных вида технологичности:

Производственная - сокращение затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и процесса изготовления;

Рассчитываем основные показатели технологичности:

1. Коэффициент применяемости деталей:

2.Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

3.Коэффициент повторяемости микросхем и сборок:

4.Коэффициент использования микросхем и микросборок:

5.Коэффициент установочных размеров ЭРЭ:

6.Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:

7.Коэффициент применения типовых технологических процессов:

Базовые показатели технологичности.

– коэффициент весовой значимости

Расчет комплексного показателя технологичности:

Расчет уровня технологичности находится через отношение достигнутого комплексного уровня технологичности к базовому показателю. Нормативные базовые показатели для различных стадий разработки изделия приведены в таблице Нормативов комплексных показателей. Анализ технологичности проводим на стадии опытного образца.

Нормативы комплексных показателей

Уровень технологичности изделия:

Вывод: Из результатов расчёта можно сделать вывод, что конструкция технологична.

2.2 Анализ исходных данных для разработки техпроцесса

Исходные данные для разработки технологического процесса, это прежде всего комплект конструкторской документации (сборочный чертеж и спецификация), программа и плановые сроки выпуска, руководящий и плановый нормативный материал. Помимо досконального изучения этих материалов, также в расчет принимаются условия, в которых предполагается производить действующее или новое изделие. Выводы, полученные в результате проведения этого анализа используются при разработке плана технологической подготовки и запуска изделия.

Спецификация, является источником данных для определения элементного состава печатного узла, определяет количество элементов необходимых на одно изделие. На сборочном чертеже указаны определенные технологические требования, в том числе варианты установки элементов, тип используемого припоя. Эти требования определяют порядок и набор технологических операций, в последствии включенных в техпроцесс. Техническое оборудование, настраивается исходя из заданных на сборочном чертеже, габаритных размеров. Основные стандарты, указанные для каждого элемента в спецификации, устанавливают требования обработки для этого элемента, т.е. определяют параметры формовки, лужения и пайки элементов, в том числе и ИМС, минимальное расстояние от корпуса, до места лужения и пайки, необходимость применения теплоотвода, ограничения при выполнении типовых технологических операций.

Техпроцесс на основе исходных данных должен представлять собой руководство по оптимальной последовательности выполнения возможных технологических операций, должен указывать технологические режимы выполнения операций и рекомендации по использованию стандартного оборудования и оснастки.

2.3 Разработка техпроцесса на сборку и монтаж

Любой разрабатываемый техпроцесс, как правило, состоит из определенных групп операций: контрольные операции => Заготовительно-подготовительные операции => Основные операции => Защитные и заключительные операции.

Контрольная операция обеспечивает различные типы контроля на всех основных стадиях процесса изготовления изделия. Своевременное обнаружение дефектов или некачественно выполненной работы, позволяют исправить брак, и уменьшить таким образом нанесенный предприятию ущерб. Выделяют следующие виды контроля:

входной контроль позволяет исключить установку в изделие бракованных элементов, что значительно снижает стоимость изделия.

межоперационный контроль выполняется на операциях, которые трудно проверить на готовом изделии или требуются исправления в процессе монтажа.

контроль готового изделия определяет его работоспособность и соответствие чертежу.

К заготовительно-подготовительным операциям относятся операции лужения и формовки, т.е. подготовка элементов для сборки и монтажа:

Лудильная - покрытие выводов элемента расплавленным припоем с целью улучшения пайки выводов. В качестве покрытия применяют тот же припой, что и при пайке.

Формовочная - изменение формы и (или) его длины с целью упрощения установки элемента на плату. Выполняется в полном соответствии со сборочным чертежом, где указаны варианты установки элементов на плату.

Промывочная - необходима для подготовки печатной платы к дальнейшей обработке.

Маркировочная - включает в себя нанесение позиционных обозначений элементов, в соответствии со сборочным чертежом.

Основные операции, как правило, определяются типом технологического процесса. В данном случае производится разработка техпроцесса на сборку и монтаж, поэтому соответственно основными операциями техпроцесса будут Сборочная и Монтажная операции.

Сборочная операция — включает в себя механическое соединение деталей: соединение с помощью детального крепежа, склеивание, сварка деталей и т.д.

Монтажная - включает себя установку элемента и ИМС на плату и операции контактирования (пайка, сварка, накрутка). Пайка - процесс соединения двух металлических деталей расплавленным припоем, который, затвердевая, образует паяный шов.

К заключительным операциям можно отнести операции отмывки и сушки, а также упаковочную операцию.

Отмывка и сушка - отмывка выводов ЭРЭ и ИМС, также узла целиком от остатков флюса. Сушка изделия после промывки.

Упаковочная операция - является завершающей, предполагает подготовку готового печатного узла, к транспортировке.

Сравнительно недавно, в состав заключительных операций и операций контроля входила операция лакировки и проверки ее качества. Но поскольку типовой техпроцесс, по определению, является процессом, разрабатываемым с учетом последних достижений науки и техники, с учетом опыта рабочих-новаторов, и преследует в первую очередь достижение оптимального цикла производства, поэтому в настоящее время, эти операции не являются обязательными и поэтому исключаются для оптимизации производственного процесса.

3. Выбор материалов

3.1 Обоснование выбора материалов печатной платы

Необходимо, чтобы этот материал соответствовал следующим требованиям:

Малая диэлектрическая проницаемость (не более 6 во избежание паразитных емкостей между проводниками);

Малый тангенс угла диэлектрических потерь;

Высокая электрическая прочность (не менее 15кВ/мм);

Высокое удельное поверхностное сопротивление изоляции (не менее 10⁸ Ом);

Высокое объёмное сопротивление изоляции (не менее 10⁹ Ом/см³ );

Достаточная нагревостойкость (для пайки погружением, t=240-260 ^оС);

Стабильность электрических параметров;

Достаточная механическая прочность и хорошая обрабатываемость сверлением, штамповкой, фрезерованием;

Хорошее сцепление металла с диэлектриком;

Должен сохранять свои свойства при воздействии климатических факторов, а также в процессе создания рисунка и пайки;

Сравнительные характеристики материалов печатных плат сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1

В качестве материала для печатной платы используем стеклотекстолит фольгированный марки СТПА-2-5-1,5, так как изготовление платы производим полуаддитивным методом.

3.2 Обоснование выбора припоя

Припой – это специальный сплав, предназначенный для создания прочного механического шва и получения надёжного электрического контакта с малым переходным сопротивлением.

Существуют: высокотемпературные припои, которые имеют температуру плавления более 450 ^оС, они применяются при пайке и сборке корпусных металлических деталей низкотемпературные припои, которые имеют температуру плавления ниже 450 ^оС, они применяются для монтажных работ.

Выбор припоя осуществляем исходя из следующих требований:

Обеспечение заданной механической прочности;

Иметь температуру плавления в заданном интервале температур;

Устойчивость к внешним воздействиям;

Механические и электрические коэффициенты близки к коэффициентам материалов, из которых изготавливаются проводники печатной платы, то есть меди;

Должен быть по возможности экономичным и доступным на отечественном рынке;

Обладать хорошей электропроводностью;

Не должен оказывать химического воздействия на материалы, соединяемые пайкой;

Припой выбираем из таблицы 4.2

Таблица 4.2

Выбираем припой ПОС 61,так как он предназначен для ручной и автоматической пайки, имеет низкую температуру плавления и, главное, малое содержание свинца, что уменьшает его вредное воздействие.

3.3 Обоснование выбора маркировочной краски

Плату желательно промаркировать для более удобной работы сборщика, устанавливающего на неё элементы; то есть нанести на плату знаки. Выбор краски осуществляем исходя из следующих требований:

Обладать спиртобензостойкостью;

Должна иметь механическую прочность плёнки;

Контрастность и безвредность;

Обладать хорошей адгезией;

Не должна растворятся растворителями;

Краску выбираем из таблицы 4.3

Таблица 4.3

Выбираем краску МКЭЧ, так как она более механически прочная, более устойчива к воздействию влаги, а перед сборкой и во время сборки существует целое множество операций промывки.

3.4 Выбор лака

Для получения прочного, гладкого и блестящего покрытия, а самое главное влагозащитного покрытия применяют лаки.

Лак должен удовлетворять следующим требованиям:

Большое удельное поверхностное сопротивление;

Хорошая адгезия к покрываемому материалу;

Малое время высыхания;

Термостойкость;

Устойчивость к влаге;

Прозрачность.

Выбор лака произведём из таблицы 4.4

Таблица 4.4

Выбираем лак УР–231, так как он самый распространённый и практичный лак по сравнению с другими лаками и имеет малое время сушки.

3.5 Выбор флюса

Флюс – неметаллические вещества, применяемые для удаления окисной с поверхности паяемого материала и припоя в процессе пайки.

Флюсы делятся на :

бес кислотные (пассивные);

кислотные (активные);

Бес кислотные флюсы не вызывают коррозию после пайки и не требуют тщательной отмывки сложных органических соединений после пайки.

Кислотные флюсы содержат кислоту и требуют тщательной многократной отмывки после пайки, так как остатки флюса могут привести к снижению сопротивления изоляции между печатными проводниками и вызвать коррозию.

Выбор флюса осуществляем исходя из следующих требований:

Защищать спаиваемые поверхности и припой то окисления, образуя при пайке жидкую или газообразную защитную плёнку;

Снижать поверхностное натяжение расплавленного припоя для увеличения смачиваемости основного металла;

Должны иметь рабочую температуру на 50-100С⁰ ниже температуры плавления припоя.

Не вызывать коррозию. Коррозия может понизить сопротивление изоляции или образуя перемычки между печатными проводниками вызвать короткое замыкание.

Температура воспламенения флюса должна быть высокой, чтобы исключить вероятность взрыва при перегреве.

Флюс должен быть экономичным. Решающую роль играет не стоимость флюса, а время пайки и затрату на промывку соединения после пайки.

Флюс выбираем из таблицы 4.5

Таблица 4.5

Выбираем флюс ФКСп, так как он применяется для ручной пайки и соответствует всем требованиям.

Список литературы

1. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные изделия РЭА./ Н.Н.Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко, - Мн.: Беларусь, 1994.

2. Проектирование печатных плат в PCAD 2001 Лопаткин А.В., Н.Новгород – 2002 г.

3. http://www.pcad.ru

4. http://www.chipinfo.ru

5. Государственные стандарты ЕСКД, ЕСТД, ЕСТТП.

6. Тропилов С. В., Ермилов А. В., Микросхемы, диоды, транзисторы. Справочник – М.: Машиностроение, 1994.

7. Пирогова Е. В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. Москва ФОРУ 2005г.