Di                       

  Di

fк(Di,Ci)=DiCi + DiCi;

Построим комбинационные схемы на элементах Шеффера (рисунок 5.1).

fi(Di,Ci)=Di +Ci=Di Ci;    fк(Di,Ci)=DiCi + DiCi= DiCi DiCi;

Рисунок 5.1 – Схема на элементах Шеффера.

6 Технологическая часть

6.1 Технология изготовления печатных плат

Печатной платой называется материал основания, вырезанный по размеру, содержащий необходимые отверстия и, по меньшей мере, один проводящий рисунок.

Основными видами печатных плат являются односторонние печатные платы (ОПП), двусторонние печатные платы (ДПП), многослойные печатные платы (МПП), гибкие печатные платы (ГПП) и гибкие печатные кабели (ГПК).

По плотности печатного монтажа разделяют на два класса: А – пониженной плотности, Б – повышенной плотности.

Двусторонняя печатная плата имеет одно основание, на обеих сторонах которого выполнены проводящие рисунки и все требуемые соединения. Переход токопроводящих линий с одной стороны платы на другую осуществляется металлизированными монтажными отверстиями. С помощью такой платы можно выполнить сложные схемы.

Печатные платы выполняют прямоугольной формы. Основание печатных плат изготавливают из изоляционного материала, который должен хорошо сцепляться с металлом проводников, иметь диэлектрическую проницаемость не более 7 (во избежание возникновения значительных паразитных емкостей между печатными проводниками); обладать достаточно высокой механической и электрической прочностью; допускать возможность обработки резанием и штамповкой; сохранять свои свойства при воздействии климатических факторов, а также в процессе создания рисунка и пайки. Таким требованиям удовлетворяют гетинакс, стеклотекстолит и некоторые другие фольгированные и нефольгированные материалы.

Фольгированные   материалы представляют собой слоистые прессованные пластики, пропитанные искусственной смолой и облицованные с одной или двух сторон медной электромеханической фольгой. В процессе изготовления печатной платы его

поверхность металлизируется слоем меди.

В качестве материала для печатных проводников используют медь с содержанием примесей не свыше 0.05%. Этот материал обладает высокой электрической проводимостью, относительно стоек по отношению к коррозии, хотя и требует защитного покрытия.

Соединение печатного проводника с навесными элементами осуществляется контактными площадками круглой, прямоугольной и другой формы. На одной плате нецелесообразно иметь более трех значений разных диаметров отверстий, так как это затрудняет их обработку в связи с необходимостью частой смены инструмента.

6.2 Механическая обработка печатных плат

Основными этапами механической обработки являются входной контроль материала, получение заготовки, сверление монтажных отверстий, обработка по контуру.

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. При визуальном осмотре листов устанавливается наличие царапин, проколов, пузырей и других повреждений.

Получение заготовки. Заготовку отпускают с припуском по контуру на одну или несколько плат. Резка листа из фольгированного и нефольгированного материала может производиться дисковой фрезой. Для охлаждения применяют сжатый воздух. Сверление монтажных отверстий выполняют в кондукторе спиральным листом из твердого сплава с углом при вершине сверла 122..130 без применения охлаждающей жидкости. Все отверстия, подлежащие металлизации, получают сверлением, так как пробитые отверстия имеют плохое качество поверхности и не пригодны для металлизации.

Обработка по контуру. Окончательный контур платы получают вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников. Наружный контур получают отрезкой на гильотинных ножницах или на прецизионной алмазной пиле, вырубкой в штампе или фрезерованием. Вырубка по контуру может совмещаться с пробивкой отверстий, пазов и других элементов платы, не подлежащих металлизации.

6.3 Получение рисунка печатной платы

Основными методами получения защитного рисунка на печатной плате являются фотопечать и трафаретная печать.

Фотопечать представляет собой способ нанесения изображения рисунка печатных проводников на материал основания, покрытый светочувствительным слоем (фоторезистом), экспонируемый через фотошаблон с требуемым изображением. Фотошаблон рисунка печатной платы – негативное или позитивное изображение требуемого рисунка в масштабе 1:1 на стеклянной фотопластинке или пленочном материале, полученное путем фотографирования с оригиналов рисунка печатной платы.

Трафаретная печать (сеткографический метод). Метод основан на получении необходимого рисунка схемы на поверхности медной фольги путем продавливания защитной краски резиновым ракелем через сетчатый трафарет. Сетки для трафаретов изготовляют из капроновых или лавсановых нитей. Более высокая точность рисунка схемы получается при использовании сетки из фосфористой бронзы.

6.4 Химические и гальванические процессы изготовления печатных плат  

  Основное назначение химических и гальванических процессов заключается в металлизации монтажных отверстий и защите рисунка печатной платы при травлении. Типовой технологический процесс химической и гальванической металлизации печатных плат состоит из этапов подготовки поверхности, сенсибилизации, активизации, химического и гальванического меднений,

гальванического осаждения сплав SnPb.

Подготовка поверхности монтажных отверстий печатных плат заключается в гидроабразивной обработке, подтравливании диэлектрика в отверстиях серной кислотой и фтористым водородом, промывки в проточной воде. Сенсибилизация (повышение чувствительности к меди) осуществляется в растворе двухлористого олова, соляной кислоты и металлического олова в течение 5..7 минут с последующей промывкой в дистиллированной воде. Активизация проводится в водном растворе двухлористого палладия и аммиака в течение 5..7 минут. Металлический палладий служит центром кристаллизации при химическом омеднении. Химическое омеднение состоит в восстановлении меди на активированных поверхностях из раствора, в который входят соли меди, никеля, формалина, соды и другие. Время осаждения слоя меди толщиной 0,25..0,5 мкм составляет 15..20 минут. Гальваническое омеднение требует замкнутого контура проводящих покрытий, которое осуществляется технологическими проводниками, прошивкой отверстий медной проволокой и применение специальных рамок. Медь наращивают в сернокислом, борфтористо-водородном и других электролитах.

Гальваническое осаждение сплава «олово-свинец» толщиной 8..20 мкм производится с целью предохранения проводящего рисунка при травлении плат и обеспечение хорошей паяемости.

6.5 Получение печатных проводников

Комбинированный метод заключается в получении печатных проводников химическим методом (то есть травлением фольгированного диэлектрика) и металлизации монтажных или переходных отверстий электрохимическим методом. Комбинированный позитивный метод применяют для изготовления ДПП и ГПП с металлизированными отверстиями на двухстороннем фольгированном диэлектрике. Травление медной фольги с незащищенных участков производят или до металлизации отверстий (негативный процесс), или после нее (позитивный процесс).

7 Конструкторская часть

Применение плат с печатным монтажом повышает надежность аппаратуры, обеспечивает повторяемость ее электрических параметров от образца к образцу, создает предпосылки для автоматизации производства.

По плотности печатного монтажа платы разделяют на два класса: А - пониженной плотности, Б - повышенной плотности. Печатные платы должны иметь прямоугольную форму (другая конфигурация допускается только при необходимости). Размеры печатных плат следует выбирать по ГОСТ 10317-72, в котором рекомендовано 74 типоразмера плат от 10*10 мм до 240*360 мм с отношением сторон от 1:1 до 2:1. Платы всех размеров рекомендуется конструировать по классу А. Плотность монтажа по классу Б при необходимости следует использовать на платах размером не более 120*180 мм.

Рекомендуются следующие толщины плат: 0,8 ± 0,15 мм, 1,0 ± 0,15 мм, 1,5 ± 0,2 мм, 2,0 ± 0,2 мм, 2,5 ± 0,3 мм, 3,0 ± 0,3 мм. Толщину печатной платы определяют на основании требований к прочности конструкции сборочной единицы и с учетом метода изготовления. Для односторонних и двухсторонних плат выбирают материал соответствующей толщины, для многослойных печатных плат (МПП) подбирают толщины материалов печатных слоев и склеивающих прокладок. Суммарная толщина склеивающих прокладок между соседними слоями должна быть не менее двух толщин печатных проводников, расположенных на внутренних слоях.

Плотность тока в печатном проводнике должна быть не более 20 А/мм для односторонних и двухсторонних печатных плат и наружных слоев МПП и не более 15 А/мм для внутренних слоев МПП. Для вычерчивания  рисунков печатного монтажа    в соответствии с ГОСТ 10317-72 используют прямоугольную координатную сетку с шагом 2,5 мм или 1,25 мм. Расстояния между центрами отверстий необходимо выдерживать на платах по классу А с допуском ± 0,2 мм, по классу Б - с допуском ± 0,1 мм. Расстояния между краями отверстий должны быть не менее толщины платы. Металлизированные отверстия должны иметь контактные площадки. Рекомендуемая форма контактных площадок - круглая или прямоугольная с плавными переходами к проводнику.

Расстояние края любого конструктивного элемента печатной платы (проводника, контактной площадки, отверстия, паза) до края платы должно быть не меньше номинальной толщины платы с учетом допуска.

Печатные проводники рекомендуется выполнять номинальными по ширине на всем их протяжении, сужая их только в узких местах до минимально допустимых значений на возможно меньшей длине. Рекомендуется прямоугольная конфигурация печатных проводников. Проводники шире 5 мм (экраны) должны иметь вырезы (щелевидные, прямоугольные, овальные). Эти вырезы показывают на чертеже печатной платы.

Для построения устройства используем двухсторонний фольгированный стеклотекстолит марки СФ -2-35-1,5 (ГОСТ 10316 - 78). Размеры печатной платы – 100 мм х 140 мм, толщина - 1,5 мм. В связи с пониженной плотностью монтажа микросхем, для вычерчивания печатных рисунков используем координатную сетку с шагом 2,5 мм. Так как на плате нет металлизированных отверстий, то для ее изготовления применим химический метод. Для монтажа микросхем и конденсаторов в плате высверливаются отверстия диаметром 0,8 мм.

Для запитывания микросхем используются навесные шины питания. Так как устройство будет располагаться в корпусе вычислительной системы, то воздействие внешних факторов на схему исключается. Поэтому дополнительные защитные покрытия платы не используются.

8 Техника безопасности и экология

8.1 Техника безопасности

При производстве электромонтажных работ необходимо соблюдать общие требования безопасности.

К работе на участке должны допускаться только те лица, которые прошли вводный инструктаж, первичный инструктаж на рабочем месте и обучение безопасным приемам труда с обязательной проверкой знаний. Лица, не прошедшие проверку знаний, к самостоятельной работе не допускаются. На рабочем месте нельзя пользоваться открытым огнем, допускать скопление пыли на оборудовании и рабочих местах. При обнаружении пожара или загорания необходимо немедленно сообщить об этом в пожарную охрану и приступить к тушению пожара имеющимися средствами пожаротушения. Лица, нарушающие требования по охране труда, в зависимости от последствий нарушения, несут дисциплинарную, материальную или уголовную ответственность.

Перед началом работы нужно:

- привести в порядок спецодежду;

- проверить исправность электрооборудования на своем рабочем месте и обо всех замеченных неисправностях сообщить мастеру;

- требующиеся инструменты, приспособления, детали и материалы расположить в удобном и безопасном для работы порядке;

- проверить исправность местной вентиляции.

Степень нагрева паяльника проверяется на кусочке припоя, а не на ощупь. Все операции пайки и лужения выполняются при включенной вентиляции. Паяльник в перерывах между пайками разрешается держать только на специальной подставке. При временном отключении тока или при уходе с места работы, даже на короткое время, электроинструмент обязательно отключать от сети. Вытаскивая вилку из розетки, следует держать ее за корпус, а не за шнур. Демонтаж радиоаппаратуры отпайку проводов производить в защитных очках.

В помещении, где производится пайка припоем, содержащим свинец, не допускать принятие пищи, вода, хранения личных вещей во избежание попадания свинца в организм человека.

Во время работы нельзя отвлекаться самому и отвлекать других посторонними делами и разговорами.

8.2 Экология

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных источников. Более загрязненные зоны возникают в местах активной жизнедеятельности человека. В последнее время в промышленности стали применять практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на состоянии промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, а в частности, синтетическими соединениями, не существующими в природе, радиацией, канцерогенными и другими элементами.

Количество поступающих в атмосферу отходов достигает колоссальных размеров. Наиболее остро экологическая проблема стоит в городах, где на относительно незначительной территории сконцентрировано большое число промышленных объектов, транспорта и где сосредоточено более трети всего населения нашей планеты. В воздухе, удаляемом из цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Вредные вещества, содержащиеся в воздухе даже не в значительных концентрациях, способны проникать в организм человека различными путями с разнообразными клиническими проявлениями.

    Если рассматривать отдельно электрическую промышленность, а в частности производство печатных плат, то нужно отметить, что в процессе их изготовления должны соблюдаться правила и положения, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды.

При изготовлении печатных плат ведется много работы в непосредственном контакте человека с лаками, щелочью, кислотами. Наиболее интенсивнее вредные вещества находятся в большом

количестве при выделении в процессе кислотного и щелочного травления. Для таких работ предназначены индивидуальные средства защиты. Чтобы хоть как–то компенсировать загрязнение природы, нужно соблюдать правила техники безопасности, законы и постановления, которые вплотную соприкасаются с требованиями охраны окружающей среды.

    Для того чтобы снизить уровень загрязнения, хотя бы до минимально возможного уровня, необходимо применять специальное оборудование, например, для очистки вентиляционного воздуха необходимо использовать фильтры, которые нейтрализовали бы токсичные вещества.

    В настоящее время микросхемы выпускаются миллионными сериями и вопрос о защите окружающей среды встает еще более остро, поэтому наиболее широкое распространение получило безотходное производство.

 Для снижения промышленных выбросов необходимо искать новые технологические решения, с помощью которых был бы возможен переход на новые методы производства с минимальным загрязнением окружающей среды.

9 Заключение

Рассматривая в данном курсовом проекте работу многофункционального арифметическо-логического устройства, я пришла к выводу, что АЛУ реализует важную часть процесса обработки данных. Заданием на курсовой проект являлось создание схемы многофункционального АЛУ. В результате работы были рассмотрены схемы обобщенной структуры АЛУ процессоров, построены структурная и принципиальная схемы, был произведен логический расчет, а также были рассчитаны потребляемая мощность, быстродействие и надежность схемы.

Исходя из задания, построена схема, для которой подобрана элементная база, выбраны параметры применяемых микросхем серии К155, К555 и К1533. В технологической части рассмотрены способы монтажа элементов на печатные платы.

Также в курсовом проекте были затронуты вопросы экологии и техники безопасности.

10 Список литературы

1.  «Интегральные микросхемы»: Справочник / Б. В. Тарабрин, Л.Ф.Лунин, Ю. Н. Смирнов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина.– М.: 1985г.

2.  Каган Б. М. «Электронные вычислительные машины и системы»: Учеб. пособие для вузов. – М.: 1991 г.

3.  Нешумова К. А. «Электронные вычислительные машины и системы». Учеб. для техникумов спец. ЭВТ. – М.: 1989 г.

4.  Нефедов А. В. «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги»: Справочник. Т. 2. – М.: 1997 г.

5.  Нефедов А. В. «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги»: Справочник. Т. 5. – М.: 2000 г.

6.  Нефедов А. В. «Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги»: Справочник. Т. 10. – М.: 2001 г.

7.  Орлов И. А. «Эксплуатация и ремонт ЭВМ, организация работы вычислительного центра»: Учебник для техникумов. – М. – 1989 г.

Страницы: 1, 2, 3, 4