Конструирование печатного узла

Печатный узел (УП) является первой и самой сложной, многоэлементной сборочной единицей РЭС, объединяющей множество элементов электрической схемы функционального узла. Эти элементы должны быть не только электрически едины, но и механически закреплены, чтобы противостоять механическим воздействиям во время эксплуатации. ЭРИ со штыревыми выводами устанавливают на плату с одной стороны (для ОПП – на сторону, где нет фольги). Это обеспечивает возможность автоматизации процесса пайки, например, использовать пайку «волной». ЭРИ с планарными выводами, которые припаивают к контактным площадкам внахлест, паять «волной» нельзя, поэтому их можно располагать с двух сторон печатной платы. Наиболее часто используемые способы установки ЭРИ с двумя выводами показаны на рис. 3.11.

г)

Рис. 3.11. Установка элементов с двумя выводами в соответствии с

ГОСТ 29137-91: а) варианты формовки и установки 011 (используется дополнительное крепление элемента к ПП) и 010 (крепление не используется); б) вариант формовки и установки 140; в) вариант формовки и установки 220; г) вариант установки 180

Если элемент имеет электропроводный корпус, установленный как показано на рис. 3.11, а, и под корпусом проходит проводник, то необходимо предусмотреть изоляцию корпуса или проводника. Изоляцию можно осуществить надеванием на корпус элемента трубок из изоляционного материала, нанесением тонкого слоя эпоксидной смолы на плату в зоне расположения корпуса (эпоксидная маска), наклеиванием на плату тонких изоляционных прокладок.

В зависимости от конструкции ЭРИ и характера механических воздействий на печатный узел, ряд элементов недостаточно закрепить только пайкой за выводы – нужно дополнительное крепление за корпус. Это крепление можно осуществить приклейкой к плате специальными мастиками или клеями, заливкой компаундом, привязкой нитками или проволокой с помощью скоб, держателей и другими методами. Элементы, установленные как показано на рис. 3.11, а, могут работать при более жестких механических воздействиях, чем установленные так, как показано на рис. 3.11, б, в.

На рис. 3.12 показаны возможные варианты установки транзисторов. В РЭС, работающих в условиях вибрации и ударов, корпус транзисторов должен быть приклеен к плате, как показано на рис. 3.12, а.

Рис. 3.12. Установка транзистора (а-г): 1 – подставка, 2 – крепежная скоба

Микросхемы РЭС, работающих в условиях вибрации и ударов, устанавливают на печатных платах согласно вариантам, показанным на рис. 3.13, а-д. Варианты а-в показаны для ИС с планарными выводами, варианты г-д – для ИС со штыревыми выводами. При этом ИС покрывают влагозащитными лаками, которые также обеспечивают дополнительное крепление выводов микросхемы к плате.

Рис. 3.13. Установка ИС (а-д): 1 – теплоотводящая шина,

2 – изоляционная прокладка, 3 – прокладка

На печатной плате ЭРИ располагают так, чтобы осевые линии их корпусов были параллельны или перпендикулярны друг другу (рис. 3.14, а, б); это необходимо для автоматизации процессов установки и пайки ЭРИ. При этом для обеспечения возможности захвата ИС специальными приспособлениями промышленного робота для автоматической установки на ПП следует оставлять зазор между корпусами не менее 1,5 мм в одном из направлений. Планарные корпуса нужно располагать длинной стороной вдоль направления конвекционного потока воздуха для улучшения охлаждения ИС.

Рис. 3.14. Размещение и установка навесных элементов:

а – рекомендуется; б – допускается; в – не допускается

При размещении ЭРИ на ПП необходимо руководствоваться следующими требованиями:

1) не следует располагать близко к теплонагруженным элементам, а также к источникам сильных магнитных полей (постоянным магнитам, трансформаторам и т.п.) полупроводниковые приборы и ИС;

2) должна быть предусмотрена возможность легкого доступа к элементам, которые подбираются при регулировке схемы;

3) необходимо предусмотреть возможность конвекции воздуха в зоне расположения теплонагруженных элементов;

4) все контакты входных и выходных цепей РЭС должны быть объединены в одном разъеме;

5) входная и выходная клеммы в разъеме должны быть максимально удалены друг от друга;

6) элементы, имеющие наибольшее количество внешних связей, следует располагать вблизи разъема;

7) функционально связанные ЭРИ необходимо устанавливать на минимальном расстоянии друг от друга.

После размещения ЭРИ на ПП следует проанализировать возможность их соединения в соответствии с электрической схемой. Целесообразно найти несколько вариантов компоновки с целью выбора наилучшего результата, критерием которого является правило двух минимумов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Нормативно-правовая:

1. ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519-81). Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения.

2. ГОСТ 27.103-83. Надежность в технике. Критерии отказов и предельных состояний. Основные положения.

3. ГОСТ 4.188-85. Система показателей качества продукции. Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Номенклатура показателей.

4. ГОСТ 15.005-86. Система разработки и постановки продукции на производство. Создание изделий единичного и мелкосерийного производства, собираемых на месте эксплуатации.

5. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения.

6. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

7. ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.

8. ГОСТы ЕСКД: 2.101-2.103; 2.307; 2.308; 2.312; 2.313; 2.316; 2.702; 2.710; 2.728; 2.730.

9. ОСТ4 ГО.010.030-81 Установка навесных элементов на печатные платы.

10. ОСТ4 ГО.010.035. Изделия из пластмасс. Конструирование.

11. ОСТ4 ГО.014.000. Покрытия металлические и неметаллические.

12. ОСТ4 ГО.021.192. Литье из алюминиевых сплавов.

13. ОСТ 92-1165-75. Виды литья. Классы точности.

Основная:

14. Уваров А.С. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств / А.С. Уваров. – М.: «Горячая линия – Телеком», 2004. – 760 с.

15. Горбатенко, С.А. Конструирование и технология производства радиоэлектронных средств: учебное пособие / С.А. Горбатенко, В.В. Горбатенко, Н.В. Даценко. – Воронеж: ВИ МВД России, 2007. – 125 с.

Дополнительная:

16. Гелль П.П. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов / П.П. Гелль, Н.К. Иванов-Есипович. – С-Пб.: Энергоатомиздат, 2004.

17. Попов Е.П. Робототехника и гибкие производственные системы / Е.П. Попов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.мат. литературы, 2005.