Разработка детектора высокочастотного излучения (стр. 4 из 6)

высокие электроизоляционные свойства;

механическая прочность;

обрабатываемость;

стабильность параметров под воздействием агрессивной среды;

себестоимость.

Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества - гетинакс и стеклотекстолит.

Гетинакс - спрессованные слои электроизоляционной бумаги пропитанные фенольной смолой.

Стеклотекстолиты - прессование слои стеклотканей пропитанные эпоксидной смолой. Оба материала имеют малую водопроницаемость (0,2-0,8 % при Т = 260 ºС); большое поверхностное сопротивление (10⁴ МОм); термостойкость материала в течении 1000 часов. Стеклотекстолит превосходит гетинакс по всем электромеханическим параметрам, но уступает по экономическим показателям. Согласно техническому заданию экономические показатели не учитываются и, следовательно, целесообразно применить стеклотекстолит.

Выбирем стеклотекстолит фольгированный марки СФ-2-35-1,5 ГОСТ 10316-78. Как видно из обозначения, толщина фольги - 35 мкм, толщина основания - 1,5 мм. Стеклотекстолит общего назначения. Сочетает в себе хорошие диэлектрические и адгезионные свойства. Применяется для изготовления одно - и двухсторонних печатных плат в относительно несложной радиоэлектронной аппаратуре.

6.4 Выбор и обоснование метода изготовления ПП

Печатная плата состоит из двух основных компонентов, это основа - изоляционный материал (несущая часть) и собственно печатный монтаж. Печатным монтажом называют систему плоских проводников, нанесенных на изоляционную основу, которые обеспечивают необходимое электрическое соединение всех элементов схемы. Как основной материал для печатных проводников употребится медь с содержимым примесей не выше 0,05%. Этот материал имеет высокую электрическую проводимость, относительно стойкий относительно коррозии, хотя и требует защитного покрытия. Механические свойства печатных проводников довольно высокие. Отсутствие пористости и посторонних включений исключает опасность обрыва цепи. Проводники печатных плат изготовляют из материала, который имеет хорошую адгезию к материалу основы печатной платы.

Изготовление печатной платы содержит в себе такие этапы:

механическая обработка печатной платы (резание заготовки, штампование, фрезирование, сверление);

нанесение печатных проводников (печатные проводники можно получать химическим (субтрактивным), электрохимическим (аддитивным) и комбинированным методами);

монтаж элементов (пайка);

заключительные операции (защитное покрытие, лакирование и т.д.).

Субтрактивный процесс - это получение проводниковых рисунков путем селективного пищеварения участков фольги из пробильных мест.

Аддитивный процесс - получение проводникового рисунка путем выборочного осаждения проводникового материала на нефольгированый материал основы.

Для двусторонних печатных плат на фольгированой основе наиболее технологическим есть комбинированный позитивный метод.

Этот метод заключается в получении проводников путем пищеварения фольгированного диэлектрика и металлизации отверстий электрохимическим способом.

При положительном процессе диэлектрик находится в больше благоприятных условиях, так как фольга предохраняет его от действия электролита. Однако в этом случае происходит пассивация поверхности металла внутри отверстий при пищеварении, которое утрудняет пайку, так как металл не смачивается припоем. Комбинированный способ особенно целесообразно применять при использовании как основы фольгированого стеклотекстолита для получения двусторонних печатных плат.

К преимуществам комбинированного метода можно отнести:

объединяет в себе преимущества химического (субтрактивного) и электрохимического (аддитивного) методов;

существенным образом повышается надежность паянных соединений за счет того, что припой при соответствующем выборе диаметра заполняет все отверстие, при этом достигается электрическая и механическая стабильность при малом диаметре контактной площадки;

прочность на разрыв припаянных выводов выше прочности самых выводов.

7. Расчеты конструкции

7.1 Конструкторско-технологический расчет печатной платы [4]

7.1.1 Определение минимальной ширины печатного проводника по постоянному току

Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току равна:

(7.1.1.1)

j_доп = 48 A/мм² - допустимая плотность тока для печатных плат изготовленных комбинированным позитивным методом;

t_п - толщина проводника:

t =h_ф + h_хм + h_гм (7.1.1.2)

h_ф = 0.035 мм

h_{хм -} 0,055 мм толщина химически осаждённой меди;

h_{гм -} 0,0065 мм толщина гальванически осаждённой меди;

Исходя из формулы (7.1.1.2):

t_п = 0,035+0,055+0,0065=0,0965 мм.

I_max - максимальный постоянный ток в проводнике определяем из анализа схемы:

В нашей схеме основными потребителями являются:

микросхема LM324, 3 мА., резисторы R1-R27, ≈20 мА.

=3 + 20 = 23 мА.

=

=0,005 мм.

Вычисленная ширина меньше минимальной ширины проводника 4-го класса точности (0,15 мм). Это означает, что можно сделать минимальную ширину проводника, которая будет соответствовать 4-му классу точности.

Для дальнейших расчетов примем минимальную ширину проводника такой, которая будет соответствовать 4-му классу точности, т.е.0,15 мм.

7.1.2 Определение минимальной ширины печатного проводника исходя из допустимого падения напряжения на нём

(7.1.2.1)

где r - объемное удельное сопротивление фольги для данного метода изготовления проводника, r = 0,0175 Ом × мм^2/м;

l_{пр -} самый длинный проводник, l_пр = 0,1 м; t_п = 0,0965 мм; I_max= 23 мA;

U_доп - допустимое напряжение определяем по формуле:

U_доп = 5% Е_пит; (7.1.2.2)

U_доп = 0,05·9В = 0,45В;

мм.

Минимальная ширина проводника удовлетворяет требованиям 4-го класса точности.

7.1.3 Определение номинального значения монтажных отверстий

(7.1.3.1)

где d_вэ - диаметр вывода элемента, d_вэ = 0.5 мм.

∆d_мо - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, ∆d_мо =0,1 мм.

r - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода, r = 0,2 мм.

d = 0,5+0,1+0,2= 0,8 мм.

7.1.4 Определение диаметра контактной площадки

Определим диаметр контактной площадки:

(7.1.4.1)

D_min_₁ - минимальный эффективный диаметр контактной площадки.

0,03 - учитывает метод изготовления.

, (7.1.4.2)

где d_max - максимальный диаметр просверленного отверстия;

b_по - ширина пояска вокруг контактной площадки. [b_по = 0,05мм, для 4-го класса точности];

- погрешность расположения центра отверстия относительно узла координатной сетки. [ =0,07мм];

- погрешность расположения центра контактной площадки относительно узла координатной сетки. [ =0,05мм].

d_max=

(7.1.4.3)

где d - номинальный диаметр монтажного отверстия;

- допуск на диаметр отверстия. [ =0,05мм]

d_max=0,8 мм + 0,05 мм + 0,15 мм=1мм.

Тогда, исходя из формулы 7.1.4.2 получим:

D_min_₁=2 (0,05мм+0,5мм+0,07мм+0,05мм) =1,34≈1,3мм

Зная D_min__1, воспользуемся формулой 7.1.4.1:

D_min= 1,3+ 1,5∙0,035+0,03 = 1,38мм.

D_max= D_min+0,02 (7.1.4.4)

D_max=1,4мм.

7.1.5 Определение ширины проводников

Минимальная ширина проводников:

(7.1.5.1)

где b_1min=0,15 мм, для печатных плат 4 класса точности:

b_min=0,2325 мм;

Максимальная ширина проводников:

b_max=0,2345 мм;

Для удобства берём ширину b=0,25 мм.

7.1.6 Определение минимального расстояния между элементами проводящего рисунка

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

(7.1.6.1.1)

где L₀ - расстояние между центрами рассматриваемых элементов (1,25мм).