Конструкторско-технологическое проектирование печатного узла

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

БГТУ им. Д. Ф. Устинова "Военмех"

Кафедра Н2

"Конструкторско-технологическое проектирование печатного узла"

Пояснительная записка

к домашней работе по дисциплине

"Основы конструирования и производства РЭС"

Выполнил: Фешкова А. В.

Группа: И462

Проверил: Акимов Г. А.      /___________________/

Санкт-Петербург

2009

Содержание

Стр.

Техническое задание	3
Конструкторско-технлогический расчет платы	4
·  Изучение ТЗ на изделие	4
·  Выбор и обоснование типа и технологии печатной платы	6
·  Выбор класса точности, габаритных размеров, материала и конфигурации печатной платы	7
·  Оценка геометрических параметров проводящего рисунка	8
o  Расчет конструктивных параметров печатных проводников с учетом технологических погрешностей получения проводящего рисунка	8
o  Расчет конструктивных параметров печатных плат с учетом погрешностей получения защитного рисунка	10
Оценка помехоустойчивости	13
·  Расчет проводящего рисунка по постоянному току	13
·  Расчет проводящего рисунка по переменному току	15
·  Расчет механической прочности	17
Технологическое проектирование	18
·  Обеспечение технологичности конструкции изделия	18
·  Количественная оценка технологичности конструкции изделия	19
·  Выбор технологического процесса сборки и монтажа печатного узла	22
Выводы	25

Приложение

à Электрическая принципиальная схема

à Сборочный чертеж

à Схема и таблица сверления

à Спецификация

à Перечень элементов

à Печатная плата

à Маршрутные карты

Техническое задание

1.  Наименование

·  четырехразрядный синхронный счётчик с порядком счёта 062А357Е41.

2.  Цель выполнения опытно-конструкторской разработки и назначение изделия

2.1.  разработка комплекта конструкторско-технологической документации, необходимой для производства изделия;

2.2.  цифровое устройство функционального назначения, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход, и фиксации их количества в определенном коде;

2.3.  подсчет числа импульсов является наиболее распространенной операцией в устройствах цифровой обработки информации. Повышенный интерес к таким устройствам объясняется их высокой точностью, возможностью применения регистрирующих приборов с непосредственным цифровым представлением результата, а также возможностью осуществления связи с ЭВМ. В устройствах цифровой обработки информации измеряемый параметр (угол поворота, перемещение, скорость, частота, время, температура и т.д.) преобразуется в импульсы напряжения, число которых в соответствующем масштабе характеризует значение данного параметра. Эти импульсы подсчитываются счетчиками импульсов и выражаются в виде цифр.

3.  Технические требования к изделию

3.1.  конструктивное требование

Á  счетчик должен быть выполнен в виде печатного узла;

3.2.  электрические параметры изделия:

Á  напряжение питания 5В ± 5%;

Á  частота счетных импульсов 0.2 МГц;

Á  потребляемая мощность 500 мВт;

Á  установка начального состояния при включении питания;

3.3.  требование стойкости к внешним воздействующим факторам

Á  диапазон рабочих температур от -30⁰С до +40⁰С;

Á  перегрузки до 5g;

Á  одиночные удары с ускорением не более 10g;

Á  вибрация с частотой 10-500 Гц и ускорением не более 10g;

3.4.  требование надежности время наработки на отказ не менее 85000 часов.

Конструкторско-технологический расчет платы

Изучение ТЗ на изделие

При анализе ТЗ на изделие для разработки устройства были выбраны микросхемы серии КР1554 - быстродействующие цифровые логические КМОП микросхемы.

Характеристики серии:

·  диапазон напряжений питания 2 В – 6 В;

·  тактовая частота до 150 МГц

·  диапазон температур от -45°С до +85°С

·  перегрузки до 500g;

·  одиночные удары с ускорением не более 10g;

·  вибрация с частотой 1-2000 Гц и ускорением не более 10g.

Характеристики используемых микросхем:

Обозначение микросхемы	Функциональное назначение	Число выводов корпуса	, мВт	Кол-во
КР1554ЛН1 (74АС04)	6 элементов НЕ	14	20	1
КР1554ЛИ1 (74АС08)	4 элемента 2И	14	20	3
КР1554ЛИ3 (74АС11)	3 элемента 3И	14	20	1
КР1554ЛЛ1 (74АС32)	4 элемента 2ИЛИ	14	20	1
КР1554ЛЕ1 (74АС02)	4 элемента 2ИЛИ-НЕ	14	20	1
КР1554ТВ15 (74АС109)	2 JK - триггера	16	40	2

Потребляемая мощность:

 = 20 мВт (КР1554ЛН1) + 3 · 20 мВт (КР1554ЛИ1) + 20 мВт (КР1554ЛИ3) + 20 мВт (КР1554ЛЛ1) + 20 мВт (КР1554ЛЕ1) + 2 · 40 мВт (КР1554ТВ15) = 220 мВт

Время наработки на отказ:

, где  - количество используемых в схеме логических элементов (для данной схемы  = 25), а  - количество отказов одного логического элемента в час (для схем средней степени интеграции  отказов в час)

 часов

Выбор группы жесткости по ОСТ 4.077.000 (таблица 2)

                                                                                                                                  Таблица 2

Наименование воздействующего фактора		Значение воздействующего фактора по группе жесткости
		1	2	3	4
Температура окружающей среды	Повышенная, °С Пониженная, °С Время выдержки	85±2	-60±2 2	100±2	120±2
Повышенная влажность	Относ. влажность, % Температура, °С Время выдержки	2 сут.	93±3 40±2 4 сут.	10 сут.	21 сут.
Циклическое воздействие температур	Верхнее значение, °С Нижнее значение, °С Число циклов	55±2 -40±2 2	85±2 4	100±2 -62±2	120±2 9
Давление, кПа/мм рт. ст.			53,6/400		0,67/5

Нашей схеме соответствует 1 группа жесткости по значению воздействующих факторов.

Согласно таблице 1 наша схема относится к наземному типу РЭА.

Выбор и обоснование типа и технологии печатной платы

Выбираем двустороннюю печатную плату (ДПП) с металлизированными монтажными отверстиями, так как она обеспечивает необходимую плотность монтажа и низкую себестоимость (меньше, чем у многослойных плат). Также она обеспечивает повышенную ремонтопригодность и прочность вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы.

Выбираем комбинированный метод получения проводящего рисунка. Он заключается в получении проводников путем травления фольгированного диэлектрика (стеклотекстолита) и металлизации отверстий химико-гальваническим способом.

Выбираем сеткографический способ формирования защитного рисунка.

Выбор класса точности, габаритных размеров, материала и конфигурации печатной платы

Выбираем 3 класс точности, так как ПП содержит ИМС.

                                                                                                          Таблица 3

Элемент, условное обозначение	3 класс точности
Ширина проводника Расстояние между элементами Гарантированный поясок Отношение диаметра отверстия к толщине	0,25 0,25 0,1 0,33

Определяем площади каждого элемента.

                                                                       Таблица 4

Элемент	Площадь, мм2
U1	161,25
U2	161,25
U3	146,25
U4	146,25
U5	146,25
U5	146,25
U6	146,25
U7	146,25
U8	146,25
U9	146,25
J1	145
J2	110
J3	75
Итого	1676,25

Выбираем коэффициент использования площади платы 2,5. Исходя из рекомендуемого ряда размеров и соотношений площадей и, учтя площадь под крепление платы, выберем габаритные размеры 65 × 65 мм. Материал основания печатной платы – фольгированный стеклотекстолит