Электрический режим использования ЭРЭ характеризуется коэффициен­том нагрузки, который определяется по формуле (3.9):

                                                                                        (3.9

 где Кн - коэффициент нагрузки;

Npa6 - нагрузка на элемент в рабочем режиме;

Nном номинальная или допустимая по ТУ нагрузка.

Расчет надежности представлен в таблице 3.2

Таблица 3.2

 Расчет надежности

где H - интенсивность отказов в нормальных условиях;

Кн - коэффициент нагрузки;

-коэффициент учета температурного режима;

Kн - интенсивность отказов в реальных условиях эксплуатации;

Ni - количество элементов с интенсивностью отказов .

Подставляем значения и рассчитываем интенсивность отказов ячейки по формуле (3.7):

                                 (3.7)

Подставляем значения и рассчитываем среднее время безотказной работы по формуле (3.8):

T0= 6,4*106ч                                            (3.8)

Рассчитываем вероятность безотказной работы ячейки при разных значе­ниях времени безотказной работы по формуле (3.6):

а)   вероятность безотказной работы ячейки при t1=1000ч:
Р1 (1000) = 1 - 0,0001565 = 0,9998435

б)   вероятность безотказной работы ячейки при t2=5000ч:
P2 (5000) = 1 - 0,0007325 - 0,9992175

в)      вероятность безотказной работы ячейки при t3=10000ч;

Р3 (10000) = 1 - 0,001565 = 0,998435

г)       вероятность безотказной работы ячейки при 14=20000ч:

P4 (20000) = 1 - 0,003195 = 0,996805

д)      вероятность безотказной работы ячейки при t5=50000ч:

P5(50000) = 1 - 0,007825 = 0,992175

Рисунок 3.2  График P(t)

при t1=1000ч, t2=5000ч, t3=l 0000ч, t,=200004,t5=50000ч

Из-за высоких требований, предъявляемых к работе ЭВМ, большое внима­ние в процессе разработки, изготовления и эксплуатации машин уделяется повы­шению надежности. Одним из наиболее совершенных способов повышения на­дежности является резервирование. Рассмотрим два случая резервирования:

1)    нагруженный резерв с общим резервированием всего устройства без восстановления отказавшего устройства;

2)    нагруженный резерв с поэлементным резервированием без применения переключающих устройств.

Для случая нагруженного резерва вероятность безотказной работы устрой­ства определяется по формуле (3.10):

Pur(t)=1-[1-eAut]m                                                                            (3.10)

где Pur(t) - вероятность безотказной работы устройства с постоянным ре­зервом;

Au - интенсивность отказов устройства (AU=0,1565*1011);

t - требуемое время безотказной работы;

m - количество параллельно работающих устройств (m=5);

е - основание натурального логарифма.

Рассчитываем вероятность безотказной работы устройства при разных значениях времени безотказной работы по формуле (3.10):

а)      вероятность безотказной работы устройства при t1=10000ч:

Pur1 (10000) = 1-[l-(l-0,1565-10-2)] 4 =1-[1-1 + O,1565-10-2] 4 =

= 1 - 6 -10 = 0,999999999994

б)      вероятность безотказной работы устройства при t2=50000ч:

Pur2 (50000) = 1 - [0,7825 *10-2 ]4 = 1 - 0.0000000037=0,9999999963

в) вероятность безотказной работы устройства при t3=100000ч:

Pur3 (100000) = 1 - [0,7825 *10-2 ]4 = 1 – 6*10-8  = 0,9999999963

г)       вероятность безотказной работы устройства при t4=150000ч:

Pur4 (150000) = 1 - [0,23475*10 ] 4 = 1 - 0,0000003 - 0.9999997

д)      вероятность безотказной работы устройства при t5=200000ч:

Pur5 (200000) = 1 -[0,313*10] 4 = 1 - 0,00000096 = 0,99999904

Рисунок 3.3 - График P(t)

при t,=l 0000ч, t2=50000ч, t3=l00000ч, t4=150000, t5=200000

3.4 Расчет параметров печатного монтажа платы

Разрабатываемая печатная плата характеризуется следующими общими параметрами, которыми будем руководствоваться при расчете:

1)   шаг основной координатной сетки равен 2,5 мм;

2)   класс платы Б - повышенная плотность монтажа;

3)   толщина платы 0,8±0,15 мм;

4)   толщина материала 0,8 мм, толщина фольги 50 мкм;

5)   сопротивление при длине проводника 1 м: 0,83 Ом;

6)   толщина проводника 80 мкм;

7)   ширина проводника t=0,3 мм;

8)   расстояние между проводниками S=0,4 мм;

9)   расстояние между контактными площадками или проводниками и кон­тактной площадкой So=O,3 мм;

10)диаметр вывода навесного элемента не более 0,5 мм.

Величина диаметра отверстий после металлизации определяется по фор­муле (3.12):

d0 =dв+(0,14+0,30)                                                                         (3.12)

где do - диаметр отверстий после металлизации;

dв -диаметр вывода навесного элемента.

Рассчитываем диаметр отверстий после металлизации по формуле (3.12):

do = 0,5 + 0.30 = 0,8 мм

Диаметр отверстия под металлизацию определяется по формуле (3.13):

d = d0 +(0,1 + 0,15)                                                                           (3.13)

Рассчитываем диаметр отверстия под металлизацию по формуле (3.13):

d = 0,8 + 0,1 = 0,9 мм

Диаметр зенковки для отверстий диаметром менее 1мм определяется по формуле (3.14):

dзенк =d + 0,2                                                                                     (3.14)

Рассчитываем диаметр зенковки для отверстий диаметром менее 1мм по формуле(3.14):

dзенк =0,9 + 0,2 = 1.1 мм

Диаметр контактной площадки отверстий определяется по формуле (3.15):

dK=d + c + 2b                                                                                      (3.15)

где dK - диаметр контактной площадки отверстий;

d - диаметр отверстия;

с-суммарный коэффициент, учитывающий изменение диаметров отвер­стий, контактных площадок, межцентрового расстояния и смещения слоев в про­цессе изготовления (с=0,5 мм);

b-ширина контактной площадки в узком месте : b=0,15 мм.

Рассчитываем диаметр контактной площадки отверстий по формуле (3.15)

dK =0,8+ 0.5+ 2-0,15 = 1,6 мм

Расстояние между центрами двух монтажных отверстий определяется по формуле (3.16):

                                  (3.16)

где l - расстояние между центрами двух монтажных отверстий;-

kn - технологический коэффициент, обеспечивающий возможность качест­венного изготовления плат (kn=0,l);

n - количество проводников.

Рассчитываем расстояние между центрами двух монтажных отверстий по формуле (3.16):

Максимальное количество проводников, проходящих между соседними отверстиями, определяется по формуле (3.17):

n = ((l-2l2)/tв) + 1                                                                                 (3.17)

где п - максимальное количество проводников между соседними отвер­стиями;

l -расстояние между центрами двух монтажных отверстий;

l2 -номинальное расстояние между осями контактной площадки и провод­ника и рассчитывается по формуле (3.18):

l2 = Dk max + 2Smin tmax

                             2                                                                   (3.18)

где DKmax - максимальный диаметр контактной площадки;

Smin - минимально допустимое расстояние между проводниками;

tmax -максимально допустимая ширина проводника,

tB - шаг вспомогательной координатной сетки (tB= 1,25 мм).Сначала находим номинальное расстояние между осями контактной пло­щадки и проводника по формуле (3.18):

l2=(1.6+2*0.4+0.6)/2 = 1.5

Рассчитываем максимальное количество проводников между соседними отверстиями по формуле (3.17)

п =(5.4-2*1.5)/1.25 = 2.92

Результат расчета округляем до ближайшего большего значения, кратного удвоенному шагу вспомогательной координатной сетки и получаем: п = 5

Расчет печатного монтажа показал, что максимальное количество провод­ников, проходящих между соседними отверстиями равно 5, что соответствует по­вышенной плотности монтажа, т.е. класс платы Б.

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Определение типа производства

Тип производства зависит от количества выпускаемой продукции и степе­ни дифференциации технологических процессов.

При организации производства, установлении его типа, учитываются по­требности общества в данном виде продукции. Если загрузка оборудования по внедряемому техпроцессу оказывается низкой (ниже 85%), то предлагается догрузка оборудования типовыми работами, что осуществляется производствен­но-диспетчерскими службами предприятия.

Размер партии в день - число изделий, обрабатываемых за рабочий день при односменной работе - определяется по формуле (4.1):

 n = (П/ Др)*К                                                                   (4.1)

где n- размер партии в день;

П - годовой размер партии;

Др - количество рабочих дней в году (Др =253дн);

К - необходимый запас деталей в днях (от 2 до 30 дней).

Годовой размер партии задан в задании и равен шт. Так как в курсо­вом проекте разрабатывается модуль 2-го уровня, то необходимый запас деталей равен 5 дням. Подставляем значения и рассчитываем размер партии в день по формуле (4.1):n = (10000/253)*5=197

По результатам расчета делаем вывод, что размер партии соответствует среднесерийному производству.

4.2 Выбор схемы технологического процесса

В качестве заготовки для рассматриваемой ДПП используется диэлектри­ческое основание (фольгированный диэлектрик). На стороны основания нанесен токопроводящий слой фольги. Этот слой фольги используется для получения соединений на печатной плате. Опишем типовой технологический процесс производства печат­ной платы.

4.2.1 Механическая обработка печатной платы

Входной контроль фольгированного диэлектрика заключается в проверке размеров листа, состояния поверхности со стороны фольги и диэлектрика, проч­ности сцепления фольги в исходном состоянии и при воздействии расплавленного припоя, гальванических растворов и других факторов, способности материала к механической обработке, поверхностного сопротивления и некоторых других па­раметров.Получение заготовки. Заготовку отрезают с прикуском по контуру на одну плату. Резка листа из фольгированного стеклотекстолита может производиться дисковой фрезой. Но данный метод обладает рядом недостатков (вопрос охлаж­дения, отсос образующейся пыли), поэтому наиболее целесообразно осуществ­лять резку с помощью роликовых или гильотинных ножниц. При этом повышает­ся производительность, исключается засорение помещения пылью и сокращаются отходы материала. Фиксирующие и технологические отверстия изготовляют сверлением.Сверление монтажных отверстий. Сверление выполняют в кондукторе спиральным сверлом из твердого сплава с углом при вершине сверла 122. 1300 без охлаждающей жидкости. Заготовки при этом собирают в пакет толщиной не более 4,5мм. Монтажные отверстия сверлят на станках с ЧПУ, которые обеспечи­вают частоту вращения шпинделя не менее 10000 об/мин, механическую подачу не более 0,1 мм/об, биение сверла не более 0,02 мм.

4.2.2 Гальванохимическая обработка

Подготовку поверхности фольги выполняют вращающимися латунными или капроновыми щетками. На поверхность фольги наносят смесь маршаллита и венской извести. Независимо от механической зачистки проводят и химическую зачистку. Ее выполняют в щелочных растворах с последующей промывкой в деионизированной воде. Для нейтрализации остатков щелочи и удаления окислов производится декопирование в растворе соляной и серной кислот. Качество очи­стки влияет на последующие операции.

Сенсибилизация (повышение чувствительности к меди) осуществляется в растворе двухлористого олова, соляной кислоты и металлического олова в тече­ние 5...7 мин с последующей промывкой в дистиллированной воде. Активация проводится в водном растворе двухлористого палладия и аммиака в течение 5...7 мин. Химическое меднение состоит в восстановлении меди на активированных поверхностях из раствора, в который входят соли меди, никеля, формалина, соды и др. Время осаждения слоя меди толщиной 0,25...0,5 мкм составляет 15...20 мин. Затем проводят предварительную гальваническую металлизацию для увеличения тонкого слоя меди до толщины 5..8 мкм.

На подготовленную поверхность наносят сухой фоторезист и производят его сушку в течение 15 мин. Затем при помощи фотошаблона и яркого источника света происходит экспонирование рисунка схемы на поверхность платы. Гальва­ническое осаждение сплава «олово-свинец» толщиной 8...20 мкм производится с целью предохранения проводящего рисунка при травлении платы и обеспечения хорошей паяемости. После этого выполняют удаление фоторезиста с неэкспони­рованных участков. Травление является химическим процессом, при котором уча­стки медной фольги, незащищенные фоторезистом, удаляются с поверхности ди­электрического основания, а покрытые фоторезистом участки сохраняются и формируют рисунок печатной платы. В результате травления получается плата с вытравленным рисунком. После травления требуется тщательная промывка пла­ты. Следующий этап - необходимо произвести горячее лужение платы, т.е. оп­лавление защитного покрытия.

4.2.3 Заключительные операции

Обработка по контуру: окончательный контур платы получают вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников. Наружный контур получают отрезкой на гильотинных ножницах.

Маркировка заключается в нанесении на готовую плату ее серийного но­мера, даты изготовления и других данных.

Контроль осуществляет проверку исполнения рисунка схемы, отсутствия обрывов проводников.

Если нет возможности сразу отправить готовую плату на сборку, то для предотвращения преждевременного окисления плату консервируют и упаковы­вают. Данные операции заключаются в покрытии поверхности платы спирто-канифолевой смесью, помещении и запайке платы в полиэтиленовый пакет. В та­ком состоянии плата может храниться до полугода.

Схема типового технологического процесса изготовления ДПП комбини­рованным позитивным методом представлена в таблице 4.1, а также в маршрут­ной карте (см АКВТ.230101.КП46.23МК).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5