МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯДекан факультета географии В.Г. Мосин Начальник ОПОУ Учебно-методического управления О.П. Дрон МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к заданию по курсу «Начертательная геометрия и инженерная графика»
«Печатная плата», «Печатный узел»
Кумертау 2012 Методические указания к заданию по инженерной графике «Печатная плата», «Печатный узел», – Уфа: УГАТУ.
Методические указания предназначены для выполнения задания по и инженерной графике студентами 200103 специальности Уфимского государственного авиационного технического университета. Они содержат краткие сведения по технологии изготовления печатных плат, указания по выполнению двух задач по инженерной графике: «Печатная плата» и «Печатный узел».
Ил. 8, табл. 5, библ. 6 наимен.
Составитель: Н.А. Авдонина
СОДЕРЖАНИЕ Стр. Введение 4 1. Назначение и способы изготовления печатных плат 4 1.1. Химический способ 5 1.2. Электрохимический способ 6 1.3. Комбинированный способ 6 2. Выполнение чертежей печатных плат 7 3. Выполнение чертежа печатного узла 12 Список используемых источников 13
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с назревшей необходимостью перестройки Высшей школы в современных условиях весьма актуальным является преподавание общетехнических дисциплин в направлении изучения приобретаемой специальности. В этих целях было разработано задание по курсу машиностроительного черчения и инженерной графики, которое дает возможность студентам специальности 200103 изучать вопросы конструирования и выполнения чертежей печатных плат и печатных узлов в процессе изучения вышеназванных курсов. Задание по машиностроительному черчению «Печатная плата» и «Печатный узел» выполняется на листах чертежной бумаги карандашом. Общий объем работы: «Печатная плата» — формат A3; «Печатный узел» (сборочный чертеж) — формат А4, А3; спецификация к сборочному чертежу (формат А4). Перед выполнением задания необходимо ознакомиться с теоретическим материалом, изложенным в разделе «Назначение и способы изготовления печатных плат», а также в литературе, приведенной в списке используемых источников. Методические указания содержат краткие сведения о технологии изготовления печатных плат, указания по выполнению чертежей печатной платы и печатного узла, справочные материалы, взятые из ГОСТов и литературных источников.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Печатная плата представляет собой плоское изоляционное основание, на одной или обеих сторонах которого расположены токопроводящие полоски металла (проводники). Указанные проводники либо наносятся на листовой изоляционный материал, либо вытравливается на листовом изоляционном материале покрытым тонким слоем металлической фольги. В качестве листового изоляционного материала при изготовлении плат применяют гетинакс или стеклотекстолит. Печатные платы служат для монтажа на них электрорадиоэлементов (ЭРЭ) с помощью полуавтоматических или автоматических установок с последующей одновременной пайкой их погружением в расплавленный припой или на волне жидкого припоя. Отверстия на плате, в которые вставляются выводы электрорадиоэлементов при монтаже, называют монтажными металлизированные отверстия, служащие для соединения проводников, расположенных на обеих сторонах платы, называются переходными. Применение печатных плат позволяет облегчить настройку аппаратуры и исключить возможность ошибок при ее монтаже, так как расположение проводников и монтажных отверстий одинаково на всех платах данной схемы. Использование печатных плат обуславливает также возможность уменьшения габаритных размеров аппаратуры, улучшения отвода тепла, снижения металлоемкости аппаратуры и обеспечивает другие конструктивно-технологические преимущества по сравниваю с объемным монтажом. Изготовление печатных плат осуществляется химическим, электрохимическим или комбинированными способами. В последнее время получили распространение новые способы изготовления, которые в данном методическом пособии не рассматривается. Ниже дана краткая характеристика каждого из перечисленных выше способов.
1.1. ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ
Исходным материалом пpи химическом способе служит фольгированный диэлектрик, то есть изоляционный материал, обычно гетинакс или стеклотекстолит, на поверхность которого с одной или двух сторон наклеена медная фольга толщиной 35...50 мкм (табл. 1). На поверхность медной фольги вначале наносится защитный рисунок таким образом, чтобы он защитил проводники при вытравливании меди. Защитный рисунок схемы выполняется стойкими к воздействию травильных растворов материалами. Затем следует операция травления, в результате которой полностью вытравливается медь и создается проводящий рисунок. Условное обозначение стеклотекстолита, фольгированного толщиной 1,5 мм, облицованного с одной стороны медной фольгой толщиной 35 мкм: Стеклотекстолит СФ-1-351,5 ГОСТ 10316-76. Пайка выводов электрорадиоэлементов производится непосредственно к контактным площадкам печатных проводников, как показано на рис. 1. Химический метод применяется главным образом в производстве плат широковещательной аппаратуры.
Рисунок 1: 1 — проволочный вывод; 2 — диэлектрик; 3 — припой; 4 — контактная площадка
Таблица 1
1.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ
Электрохимический способ заключается в создании проводящего рисунка электрохимическим осаждением металла, а не вытравливанием. В технологии сохранена небольшая операция травления тонкого слоя металла, который образуется по всей поверхности платы при осаждении металла. Облицовка диэлектрика медной фольгой осуществляется электролитическим методом. Исходными материалами в этом случае служат нефольгированные диэлектрики. Защитный рисунок, в отличие от предыдущего метода, наносится таким образом, чтобы открытыми оставались те участки поверхности, которые подлежат металлизации с целью образования проводниковых элементов схем. Электрохимический способ предусматривает получение металлизированных отверстий одновременно с проводниками и контактными площадками.
1.3. КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ
Комбинированный способ представляет собой сочетание первых двух способов. Исходным материалом служит фольгированный с двух сторон диэлектрик (табл. 1), поэтому проводящий рисунок получают вытравливанием меди, а металлизация отверстий осуществляется посредством химического меднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди. Пайка выводов электрорадиооборудования производится посредством заполнения припоем монтажных отверстий в плате. На рис. 2 показана структура платы, изготовленной комбинированным методом.
Рисунок 2: 1 — диэлектрик; 2 — медная фольга; 3 — металлический слой
Комбинированный способ в настоящее время является основным в производстве двухсторонних и многослойных печатных плат для аппаратуры самого разного назначения. Метод изготовления печатных плат выбирают в зависимости от сложности принципиальной электрической схемы и конструктивно-технологических требований к разрабатываемому изделию. При химическом методе отверстия не металлизируются. Этот метод простой и обеспечивает надежность монтажа, но малая надежность в неметаллизированных отверстиях не позволяет применить его в жестких условиях эксплуатации. При этом методе нельзя получить двустороннюю печатную плату. Комбинированный метод обеспечивает пайку элементов. Его используют при изготовлении двусторонних печатных плат, когда переходы с одной стороны на другую осуществляются за счет переходных металлизированных отверстий.
2. ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
ГОСТ 2.417-78 устанавливает основные правила выполнения чертежа печатной платы. Чертеж выполняется в масштабах 1:1; 2:1; 4:1; 5:1; 10:1. Размеры всех элементов чертежа указывают в соответствии с ГОСТ 2.307-68, а также с помощью координатных сеток в прямоугольной и полярной системах координат. Основной шаг координатной системы (сетки) должен быть 2,5 мм. Остальные шаги координатной сетки могут быть равны 1,25 или 0,5 мм. На рис. 3 показано оформление чертежа с помощью прямоугольной координатной сетка. Координатную сетку наносят сплошными тонкими линиями. Размеры отверстий, их количество, размеры зенковок и другие сведения помещают в таблице на поле чертежа (табл. 2). Данные для ее заполнения для плат толщиной 1.5...2 мм приведены в табл. 3.
Рисунок 3
Таблица 2
На плате отверстия показывают упрощенно — одной окружностью (без окружностей зенковки и контактной площадки). Чтобы их различить, используют условные обозначения (табл. 3).
Таблица 3
Таблица 4 Данные для оформления таблицы отверстий
Центры отверстий располагают в узлах координатной сетки. Отверстия, расстояния между которыми не кратны шагу координатной сетки, выполняют согласно установочным размерам ЭРЭ. Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм, 5 при длине до 350 мм, 20 при длине более 350 мм. Максимальный размер любой из сторон печатной платы не должен превышать 470 мм. Соотношение линейных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбирается из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5. Толщину плат определяют исходя из механических требований, предъявляемых к конструкции печатного узла с учетом метода изготовления. Рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм. Чертежи печатных плат выполняют в натуральную величину или с увеличением 2:1, 4:1, 5:1, 10:1. Допускается применять платы с формой, отличной от прямоугольной с соблюдением габаритных размеров, приведенных выше. Диаметры монтажных, переходных, металлизированных и неметаллизированных отверстий должны быть выбраны из ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0.8; 0,9; 1;1; 2,1; 3;1; 4,1; 5; 1,6; 1,7; 1,8; 2; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3. Все монтажные отверстия должны иметь контактные площадки, форма которых может быть произвольной, круглой, прямоугольной или близкой к ним. Центр контактной площадки симметричной формы должен совпадать с центром монтажного отверстия, для контактных площадок прямоугольной и овальной форм центр монтажного отверстия может быть смещен. Круглые контактные площадки и отверстия с зенковкой изображают одной окружностью диаметром, соответствующим минимальному размеру контактной площадки. Размер диаметра контактных площадок следует указывать в технических требованиях чертежа. Рекомендуется делать плавный переход контактной площадки в проводник. Чертежи печатных плат следует выполнять линиями, толщина которых должна удовлетворять требованиям микрофильмирования и определяться способом выполнения чертежа и конструкцией печатной платы, при этом допускаются отклонение от ГОСТ 2.303-68. Проводники на чертеже должны изображаться одной линией, являющейся осью симметрии проводника. Проводники шириной более 2,5 мм могут изображаться двумя линиями (рис. 4).
Рисунок 4 Отдельные элементы рисунка печатной платы (плодника; контактные площадка, экраны и т.п.) допускается выделять на чертеже штриховкой, зачернением, растрированием и т.п. без ущерба однозначности восприятия чертежа. При задании размеров заданием координатной сетки линии сетки должны нумероваться. Шаг нумерации определяется конструктивно с учетом насыщенности и масштаба изображения [1]. Допускается выделять на чертеже отдельные линии координатной сетки, чередующиеся через определенные интервалы, либо их не наносить, при этом на чертеже следует помещать указания типа: «Линии координатой сетки нанесены через одну». Координатную сетку в зависимости от способа выполнения документации следует наносить либо на все поле чертежа, либо на изображаемую поверхность печатной платы, либо на часть поверхности печатной платы, либо рисками по периметру контура печатной платы. При этом риски наносятся либо по контуру, либо на некотором расстоянии от контура печатной платы [1]. За ноль в прямоугольной системе координат на главном виде печатной платы следует принимать: - центр крайнего левого нижнего отверстия, находящегося на поле платы, в том числе и технологического; - левый нижний угол печатной платы; - левую нижнюю точку, образованную линиями построения. На рис. 5 приведен пример выполнения чертежа печатной платы комбинированным способом.простановки размеров: при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки. Линии координатной сетки нанесены через одну, поэтому приведена соответствующая запись в технических требованиях чертежа. На поле чертежа выполнена таблица отверстий. Все недостающие данные относительно печатного монтажа указаны в технических требованиях чертежа.
Рисунок 5
Над основной надписью помещают технические требования, которые составляют, группируя близкие по характеру в следующей последовательности: - способ изготовления платы; - обозначение материала токопроводящего слоя или изоляционных участков и толщины слоя; - шаг координатной сетки; - допускаемые отклонения очертаний проводников, контактных площадок и других печатных элементов от заданных чертежом; - ширина печатных проводников; - наименьшее расстояние между проводниками; - требования к подрезке и смещению контактных площадок; - указания о покрытиях; - указания о маркировании и клеймении. На чертежах печатных плат допускается: наносить позиционные обозначения электро- и радиоэлементов; указывать сторону установки навесных элементов; помещать электрическую схему (в том числе с упрощенным изображением навесных элементов).
3. ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ПЕЧАТНОГО УЗЛА
Печатным узлом называют печатную плату с навесными элементами (рис. 6). Спецификация печатного узла выполняется на отдельном листе или на чертеже печатного узла (рис. 6). При минимальном количестве проекций сборочный чертеж печатного узла должен давать полное представление о навесных элементах и других деталях, их расположении и установке на плате. Он должен содержать следующие сведения: - маркировку позиционных обозначений электро- и радиоэлементов; - условные обозначения выводов приборов (трансформаторов, реле и др.); - нумерацию выходных контактов, полярности элементов согласно принципиальной электрической схеме на печатный узел. В местах крепления установочных деталей (стоек, втулок, скоб) дают местные разрезы. На чертеж наносят: - позиционные обозначения; - габаритные и установочные размеры; - размеры, определяющие положение элементов над платой; - технические требования.
Рисунок 6 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. ГОСТ 2.417-… Правила выполнения чертежей печатных плат. 2. ГОСТ 2.701-... Схемы. Виды и типы. 3. ГОСТ 2.702-... Правила выполнения электрических схем. 4. ГОСТ 2.710-... Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. 5. ГОСТ 10317-... Платы печатные. 6. Горобец А.И. и др. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы). — Киев: Техника, 1986.
|
30
30
30
30
10
