Разработка принципиальной схемы

Основываясь на полученных уравнениях (пункт 1.3) необходимо выбрать конкретные микросхемы для построения комбинационной схемы. Для реализации данной схемы я воспользовалась интегральными микросхемами серии SN7402N, SN7427N и SN7425N.

1.4.1 Микросхема серии SN7402N представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.

1,4,10,13 - выходы; 2,3,5,8,9,11,12 - входы; 7 - общий; 14 - напряжение питания. Рисунок 4 - Условное графическое обозначение Таблица 2 - Электрические параметры

1.4.2 Микросхема серии SN7427N представляет собой три логических элемента ЗИЛИ-НЕ.

1,2,13,3,4,5,9,10,11 - входы; 7 - общий; 12,6,8 - выходы; 14 - напряжение питания. Рисунок 5 - Условное графическое обозначение Таблица 3 - Электрические параметры

1.4.3 Микросхема серии SN7425N представляет собой два логических элемента 4И-НЕ.

1

9 12 13

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы XI-Х8; 6 - выход Y1; 7 - общий; 8 - выход Y2; 14 - напряжение питания.

Рисунок 6 - Условное графическое обозначение

Комбинационная схема, реализованная на микросхемах, приведена в приложении А-2.

1.5 Применение мультиплексоров для реализации произвольных логических функций

1.5.1 Общие сведения о мультиплексорах

Мультиплексирование — это процесс последовательной передачи нескольких различных сигналов по одному каналу передачи информации в режиме разделения времени. Демультиплексирование - это процесс последовательной передачи сигналов по одному из нескольких каналов передачи информации в режиме разделения времени.

В интегральной схемотехнике функциональным устройством, реализующим процесс мультиплексирования, является мультиплексор.

Мультиплексором называют операционный узел ЭВМ, имеющий п адресных входов, 2" информационных входов и один выход.

Мультиплексор предназначен для передачи сигнала, действующего на одном из информационных входов на выход. Номер такого входа определяется информацией на адресных входах.

Ниже на рисунке 6 приведено условное графическое обозначение мультиплексора, имеющего четыре информационных DO.. .D3, два адресных АО... А1 входа, а также прямой у и инверсный у выходы. В основном поле мультиплексора указано обозначение выполняемой функции MUX. Следует отметить, что адресные входы обеспечивают выбор (селекцию) данных, то есть мультиплексоры способны выбирать (селектировать) определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами. Используется и двойное название мультиплексор-селектор, для обозначения которого ГОСТом предусмотрен символ MS.

Мультиплексоры используют для преобразования параллельных цифровых входов в последовательные, а также выполнения некоторых логических операций.

1.5.2 Реализация функции Fi на мультиплексоре

Реализуем функцию Fj при помощи микросхемы SN74152N, представляющей собой селектор-мультиплексор на восемь каналов.

Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рисунке 8.

1- вход Х5; 2 - вход Х4; 3 - вход ХЗ; 4 - вход Х2; 5 - вход XI; 6 - выход Y; 7 - общий; 8 - вход XI1; 9 - вход Х10; 10 - вход Х9; 11 - вход Х8; 12 - вход Х7; 13 - вход Х6;

14 - напряжение питания.

Рисунок 8 - Условное графическое обозначение

Электрические параметры данной микросхемы приведены ниже в таблице 6.

Также для построения схемы используем микросхему SN75452N, которая представляет собой два логических элемента 2ИЛИ-НЕ.

1,2,6,7 - входы XI-Х4; 3 - выход Y1; 4 - общий; 5 - выход Y2; 8 - напряжение питания.

Рисунок 9 - УГО ИМС SN75452N

Функция Fi в СДНФ будет иметь вид:

Fi = ABCD + ABCD + Л BCD + ABCD + ABCD + ABCD + A BCD + ABCD

Схема приведена в приложении А-3.

2 Конструкторско-технологический раздел

2.1 Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы

2.1.1 Появление печатных плат (ПП) в их современном виде совпадает с началом использования полупроводниковых приборов в качестве элементной базы электроники. Переход на печатный монтаж даже на уровне одно- и двухсторонние плат стал в свое время важнейшим этапом в развитии конструирования и технологии электронной аппаратуры.

Разработка очередных поколений элементной базы (интегральная, затем функциональная микроэлектроника), ужесточение требований к электронным устройствам, потребовали развития техники печатного монтажа и привели к созданию многослойных печатных плат (МПП), появлению гибких, рельефных печатных плат.

Печатная плата это элемент конструкции, представляющий собой диэлектрическое основание с системой печатных проводников и контактных площадок в виде металлизированного покрытия, обеспечивающих электрическое соединение элементов цепи.

В зависимости от числа проводящих слоев печатные платы подразделяются на:

1) Односторонние;

2) Двухсторонние;

3) Многосторонние.

Односторонняя ПП - это печатная плата, выполненная на слоистом прессованном или рельефном литом основании, на одной стороне которого располагается проводящий рисунок с металлизированными или не металлизированными монтажными отверстиями.

Двухсторонняя ПП - это печатная плата, имеющая проводящий рисунок на обеих сторонах диэлектрического или металлического основания, необходимые соединения слоев в которых чаще всего выполняются с помощью металлизированных отверстий.

Многосторонняя ПП - это печатная плата, представляющая собой совокупность слоев изоляционного материала и проводящего рисунка, соединенных клеевыми прокладками в монолитную структуру путем прессования.

МПП классифицируются по методу создания электрических соединений между проводниками, расположенными на различных слоях платы.

По данному признаку методы изготовления МПП делятся на четыре группы:

а) В первой группе методов соединение осуществляется с помощью механических деталей (штифтов, заклепок, пистонов, упругих лепестков):

1) метод соединения механическими деталями.

б) Соединение с помощью печатных проводников:

1) метод выступающих выводов.

в) Соединение с помощью химико-гальванической метализации:

1) метод металлизации сквозных отверстий;

2) метод попарного прессования;

3) метод послойного наращивания.

г) Соединение выводами ЭРЭ:

1) метод открытых контактных площадок.

Основные элементы печатных плат:

1) Диэлектрическое основание;

2) Металлическое покрытие в виде рисунка печатных проводников и контактных площадок;

3) Фиксирующие отверстия;

4) Монтажные отверстия.

Для определения расположения отверстий и проводников на печатную плату условно накладывается прямоугольная сетка из параллельных сторонам печатной платы равно относящихся линий, называемая координатной. Центры отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки, т.е. в точках пересечения линии сетки.

ГОСТ 10317-79 устанавливает следующие требования к размерам ПП:

а) Предельный размер стороны 470 мм;

б) Размеры сторон должны быть кратны:

1) 2,5 мм при длине стороны не более 100 мм;

2) 5,0 мм при длине стороны не более 350 мм;

3) 10,0 мм при длине стороны не более 350 мм.

в) Соотношение сторон не более 3:1;

г) Шаг координатной сетки должен составлять 0,5 мм; 1,25 мм; 2,5 мм.

2.1.2 В качестве основания для печатной платы могут использоваться:

а) Слоистые пластики:

1) Гетинакс - это спрессованные слои электроизоляционной бумаги, пропитанные фенольной смолой. Достоинством является: легкость в механической обработке, низкая стоимость. Недостатка: уступает другим материалам по физико­механическим и изоляционным свойствам.

2) Стеклотекстолит - это спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной смолой. Достоинства: широкий диапазон рабочих температур, малое влагопоглощение, высокое значение объемного и поверхностного сопротивления, стойкость к короблению. Недостатки: возможность отслаивания фольги при термоударах, наволакивание смолы при сверлении отверстий.

б) Керамические материалы. Достоинства: высокая механическая прочность, хорошая теплопроводность, низкое влагопоглощение, стабильность электрических и геометрических параметров. Недостатки: хрупкость при обработке, высокая стоимость.

в) Металлические материалы (сталь, алюминий). Достоинства: лучшая теплопроводность. Недостатки: сложны в изготовлении, т.к. требуют нанесения изоляционной пленки.

2.1.3 Классификация методов изготовления печатных плат

Название и метода изготовления печатной платы состоит из двух составляющих: метода получения рисунка схемы (защитного рельефа для осуществления процесса металлизации травления) и метода получения проводящего слоя.

Все методы изготовления печатных плат разделяют на две группы:

1) Субтрактивные (химический метод) - проводящий рисунок образуется путем удаления фольги с незащищенных участков поверхности. Для этого на фольгированный диэлектрик наносится рисунок схемы, а незащищенные участки фольги стравливаются. Травление меди сложный окислительно­восстановительный процесс, в котором окислителем является травительный раствор, переводящий медь из металлического состояния в ионное. Используются травительные растворы на основе хлорного железа, хлорной меди, хлорида натрия и др. Наибольшее применение получили травительные растворы на основе хлорного железа, благодаря высокой и равномерной скорости травления, малой величине бокового подтравливания, низкой токсичности. Недостатки данных методов:

значительный расход меди, наличие бокового подтравливания.

2) Аддитивные(химический и химико-гальванический метод). Аддитивные методы основаны на избирательном осаждении химической меди на нефольгированный диэлектрик. При этом использую диэлектрик с введенным в его состав катализатором и адгезивным слоем.

Различают химическую и гальваническую металлизацию.

Химическая металлизация используется в качестве основного слоя токопроводящего рисунка при изготовлении плат химическим ад дитивным способом или подслоя при изготовления плат химико-гальваническим способом.

Толщина слоя химической меди составляет 0.25 - 1 мкм. Гальваническая металлизация применяется для увеличения тонкого слоя химической меди для токопроводящего рисунка схемы с толщиной меди в отверстиях не менее 25мкм и для нанесения металлического резиста толщиной 10 - 20мкм (например, олово, свинец)

Достоинства: высокая надежность, устраняется боковое подтравливание.

Недостатки: низкая производительность процесса химической металлизации, интенсивное воздействие электролита на диэлектрик, недостаточная адгезия проводников.

Комбинированный метод. Химическое травление фольгированного диэлектрика и последующая химико-гальваническая гальванизация сквозных отверстий (аддитивный метод) при изготовлении двухсторонних печатных плат привела к использованию комбинированного метода.

2.1.4 Способы формирования рисунков схемы

Сеткографический способ заключается в нанесении на плату специальной кислотостойкой краски путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, в котором необходимый рисунок образован открытыми ячейками сетки.

Для изготовления трафарета используются металлические сетки из нержавеющей стали с толщиной проволоки 30 - 50 мкм или нейлонового волокна, имеющего лучшую эластичность с толщиной нити 40 мкм, а также из полиэфирных волокон и капрона. Изображение на сетке получают с помощью экспонирования фоторезита после проявления которого образуется в свободной ячейке сетки.

После нанесения рисунка плату просушивают, контролируют качество и при необходимости подвергают ретуши.

Способ офсетной печати. Суть заключается в изготовлении печатной формы на поверхности которой формируется рисунок платы. Форма покрывается офсетной краской с помощью валиков, а затем цилиндром, покрытым слоем резины переносят краску с формы на подготовленную поверхность печатной платы.

Фоторезистивный способ - основан на использовании светочувствительных композиций — фоторезитов, негативных и позитивных. Негативные фоторезисты под действием излучения образуют защитные участки рельефа в результате фотополимеризации и задубливаются. Освещенные участки перестают растворяться и остаются на поверхности печатной платы. Позитивные фоторезисты передают рисунок фотошаблона без изменений. При световой обработке экспонированные участки разрушаются и вымываются. На настоящее время используются жидкие и сухие фоторезисты. Из негативных жидких фоторезистов широко распространен фоторезист из поливинилового спирта, который проявляется в теплой воде. Его достоинствами являются низкая токсичность и низкая пожароопастность.

2.1.5 Механическая обработка печатных плат

Механическая обработка печатной платы включает в себя:

1) Входной контроль диэлектрика, который заключается в проверке размеров листа, состояние поверхности на наличие царапин, пузырей и других повреждений. Также производится проверка прочности сцепления (фольги и диэлектрика).

2) Получение заготовок. Заготовку отрезают с припуском по контуру на одну или несколько плат. Групповые заготовки применяются для небольших по размерам плат и обеспечивают лучшее использование материала. Ширина технологического припуска для одиночной заготовки - 10 мм, для групповых - 30 мм. Срезка материала чаще всего производится гильятинными ножницами и штамповкой.

3) Выполнение отверстий в плате. Для установки печатной платы в оборудование при выполнении отдельных операций технологического процесса предусматриваются базовые фиксирующие отверстия. В групповой заготовке предусматривается два отверстия на всю заготовку или для каждой платы. Фиксирующие отверстия изготавливаются пробивкой или сверлением. Пробивку обычно применяют при толщине материала до 0,5 мм. Монтажные отверстия предусматриваются для установки ЭРЭ на плату или соединения металлизированных слоев. Пробивку монтажных отверстий можно использовать, если отверстия в дальнейшем не будет подвергаться металлизации. Пробивка имеет массу недостатков: разрывы фольги, расплющивание торцов контактных площадок и т.д. Сверление монтажных отверстий обеспечивает необходимое качество и высокую точность. Основные проблемы при сверлении: повышение долговечности сверл, борьба с наволакиванием смолы на сверла. Для решения данных проблем применяются охлаждающие среды в зоне сверления, сверление под водой, гидроабразивная очистка поверхности отверстий после сверления.

Окончательная обработка плат по контуру. Окончательный контур платы получают вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников. Такое построение технологического процесса объясняется тем, что травитель, используемый при производстве печатных плат, может проникать в диэлектрик и вызывать короткое замыкание.

2.2 Выбор и обоснование способа монтажа элементов

Перед монтажом печатные проводники и контактные площадки необходимо подготовить к пайке — очистить от оксидной пленки и загрязнений. Если монтаж ведется сразу после изготовления печатной платы и оно заканчивается лужением, то проводники достаточно протереть бязевым тампоном, смоченным в спирте. Если же с момента изготовления платы прошло много времени и металлическое покрытие потемнело (окислилось), то вначале необходимо зачистить его до блеска мелкозернистой шкуркой, а затем — тщательно промыть спиртом. После обезжиривания на все контактные площадки печатной платы кисточкой наносят тонкий слой канифольного флюса. Радиоэлементы и микросхемы тоже необходимо подготовить к монтажу и пайке. Для этого их выводы формуют (придают им нужную форму), обрезают до необходимой длины, если требуется, зачищают и лудят. Формовку выводов делают для того, чтобы, во-первых, привести в соответствие расстояния между ними и контактными площадками, во-вторых, чтобы предотвратить отслаивание печатных проводников и площадок при неосторожном нажатии на корпус элемента. Формовку можно выполнить с помощью пинцета, миниатюрных плоскогубцев, круглогубцев. Поскольку прочность сцепления фольги с платой невелика и при нагревании уменьшается, то при пайке соединений на печатной плате необходимо соблюдать осторожность — не допускать перегрева, так как это может привести к

отслаиванию проводников и площадок от платы.

2.2.1 Технология монтажа в отверстия (Through Hole Technology, ТНТ), также называемая иногда штырьковым монтажом , является родоначальником подавляющего большинства современных технологических процессов сборки электронных модулей. Также существует ряд распространенных, но не совсем корректных названий данной технологии, например, DIP-монтаж (название происходит от типа корпуса - Dual In-Line Package - корпус с двухрядным расположением выводов, широко применяемого, но не единственного в данной технологии) и выводной монтаж (название не совсем корректно, поскольку монтаж компонентов с выводами применяется и во многих других технологиях, в т. ч. в поверхностном монтаже).

Фактически данная технология появилась вместе с началом использования монтажных плат, как метода выполнения электрических соединений. До этого монтаж компонентов осуществлялся пространственно путем крепления выводов компонентов к металлическим контактам на конструктивных элементах устройства, либо соединением выводов компонентов между собой. Применение монтажных плат перенесло конструирование узлов из пространства на плоскость, что значительно упростило как процесс разработки конструкций, так и изготовление устройств. Появление печатного монтажа в дальнейшем привело к революции в технологичности и автоматизации проектирования электронных устройств.

Технология монтажа в отверстия, как следует из названия, представляет собой метод монтажа компонентов на печатную плату, при котором выводы компонентов устанавливаются в сквозные отверстия платы и припаиваются к контактным площадкам и/или металлизированной внутренней поверхности отверстия.

Широкое распространение технология монтажа в отверстия получила в 50-х - 60-х годах XX века. С тех пор значительно уменьшились размеры компонентов, увеличилась плотность монтажа и трассировки плат, было разработано не одно поколение оборудования для автоматизации сборки узлов, но основы конструирования и изготовления узлов с применением данной технологии остались неизменны.

В настоящее время технология монтажа в отверстия уступает свои позиции более прогрессивной технологии поверхностного монтажа, в особенности, в массовом и крупносерийном производстве, бытовой электронике, вычислительной технике, телекоммуникациях, портативных устройствах и других областях, где требуется высокая технологичность, миниатюризация изделий и хорошие слабосигнальные характеристики.

Тем не менее, есть области электроники, где технология монтажа в отверстия по сей день является доминирующей. Это, прежде всего, силовые устройства, блоки питания, высоковольтные схемы мониторов и других устройств, а также области, в которых из-за повышенных требований к надежности большую роль играют традиции, доверие проверенному, например, авионика, автоматика АЭС и т.п.

Также данная технология активно применяется в условиях единичного и мелкосерийного многономенклатурного производства, где из-за частой смены выпускаемых моделей автоматизация процессов неактуальна. Эта продукция, в основном, выпускается небольшими отечественными предприятиями как для бытового, так и для специального применения.

2.2.2 Поверхностный монтаж печатных плат, также называемый ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mount device - прибор, монтируемый на поверхность), появился в 60-х годах XX века и получил широкое развитие в конце 80-х годов. Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы,

однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатных плат проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемов изготовления печатных узлов.

Появление технологии поверхностного монтажа

Предпосылками к появлению технологии поверхностного монтажа явились растущие требования к микроминиатюризации и технологичности печатных узлов при автоматизированной сборке в условиях расширения области применения электроники как для специальных, так и для бытовых нужд во второй половине XX века.

Монтаж микросхем на поверхностные контактные площадки без отверстий, так называемый планарный монтаж, в то время успешно применялся в специальной технике. Корпуса микросхем для планарного монтажа имели выводы по двум или четырем сторонам. Обрезка и формовка выводов осуществлялась перед установкой, после чего микросхема фиксировалась на клей или подпайкой и припаивалась специальными роликовыми или гребенчатыми паяльниками, либо на установке пайки волной. До сих пор иногда ошибочно планарную технологию смешивают с технологией поверхностного монтажа.

С другой стороны, во время появления поверхностного монтажа существовала и другая технология: технология гибридных модулей и микросхем, в которых применялись компоненты с укороченными выводами или вообще без выводов, устанавливаемые на керамические подложки. Также такие компоненты применялись в СВЧ технике, где длина выводов может оказывать существенное влияние на качество сигнала.

Технология монтажа на поверхность объединила в себе преимущества данных технологий, позволив существенно уменьшить массу и габариты печатных узлов, улучшить электрические характеристики и повысить технологичность сборки устройств на печатных платах.

Преимущества поверхностного монтажа

Технология поверхностного монтажа по сравнению с технологией монтажа в отверстия обладает рядом преимуществ как в конструкторском, так и технологическом аспекте.

1) Снижение габаритов и массы печатных узлов. Компоненты для поверхностного монтажа имеют значительно меньшие размеры по сравнению с элементной базой для монтажа в отверстия. Как известно, большую часть массы и габаритов микросхемы составляет отнюдь не кристалл, а корпус и выводы. Размеры корпуса продиктованы в основном расположением выводов (могут существовать и другие факторы, например, требования по теплоотводу, но они значительно реже являются определяющими). Поверхностный монтаж позволяет применять компоненты с существенно меньшим шагом выводов благодаря отсутствию отверстий в печатной плате. Поперечные сечения выводов могут быть также меньше, поскольку выводы формуются на предприятии-изготовителе компонентов и не подвергаются существенным механическим воздействиям от разупаковки до установки на плату. Кроме того, эта технология позволяет применять корпуса компонентов с контактными поверхностями, заменяющими выводы.

2) Современная технология поверхностного монтажа позволяет устанавливать компоненты с обеих сторон печатной платы, что позволяет уменьшить площадь платы и, как следствие, габариты печатного узла.

3) Улучшение электрических характеристик. За счет уменьшения длины выводов и более плотной компоновки значительно улучшается качество передачи слабых и высокочастотных сигналов.

4) Повышение технологичности. Это преимущество является, пожалуй, основным, позволившим поверхностному монтажу получить широкое распространение. Отсутствие необходимости подготовки выводов перед монтажом и установки выводов в отверстия, фиксация компонентов паяльной пастой или клеем, самовыравнивание компонентов при пайке - все это позволяет применять автоматическое технологическое оборудование с производительностью, недостижимой при соответствующей стоимости и сложности технических решений при монтаже в отверстия. Применение технологии оплавления паяльной пасты значительно снижает трудоемкость операции пайки по сравнению с ручной или селективной пайкой, и позволяет экономить материалы по сравнению с пайкой волной.

5) Повышение ремонтопригодности. Современное ремонтное оборудование позволяет снимать и устанавливать компоненты без повреждений даже при большом количестве выводов. При монтаже в отверстия эта операция является более сложной из-за необходимости равномерного прогрева достаточно теплоемких паяных соединений. При поверхностном монтаже теплоемкость соединений меньше, а нагрев может осуществляться по поверхности горячим воздухом или азотом. Тем не менее, некоторые современные компоненты для поверхностного монтажа являются настолько сложными, что их замена требует специального оборудования.

6) Снижение себестоимости. Уменьшение площади печатных плат, меньшее количество материалов, используемых в компонентах, автоматизированная сборка - все это при прочих равных условиях позволяет существенно снизить себестоимость изделия при серийном производстве.

2.2.1 Компаундный способ монтажа заключается в следующем (рисунок 10). На дно формы, соответствующей размерам будущей платы, помещают слой пластичной массы (формовочная глина или пластилин); сверху накладывают эскиз монтажной схемы, выполненный на кальке в масштабе 1:1, с указанием мест расположения элементов и их выводов. Эскиз покрывают прозрачным защитным слоем, например полиэтиленовой пленкой. Далее расставляют элементы в соответствии с эскизом. При этом выводами прокалывают защитный слой, кальку и пластичную массу. После этого форму заливают компаундом

1 — дно формы; 2 — пластичная масса; 3 — калька с эскизом монтажной схемы;

4 — защитный слой; 5 — эпоксидный компаунд

Рисунок 10 - Компаундный монтаж

Выводы радиоэлементов перед установкой их в пластичную массу рихтуют, изгибают по эскизу монтажа, а при необходимости и укорачивают. Принцип компоновки элементов схемы тот же, что и при обычном монтаже. В экспериментальных образцах монтажных плат элементы схемы располагают с таким расчетом, чтобы после заливки корпуса они оказались над слоем компаунда. В отработанных же схемах корпуса элементов могут быть частично или полностью погружены в компаунд. Детали из ферритов без специальной

защиты заливать компаундом не рекомендуется. Для монтажа таким способом можно использовать эпоксидные, полиэфиракрилатные и подобные им компаунды.

Компаунд должен быть прозрачным и легкотекучим, а после затвердевания — эластичным. Этим требованиям отвечает эпоксидный компаунд такого состава (в массовых долях): смола эпоксидная — 100, дибутилфталат — от 20 до 25, полиэтиленполиамин — от 12 до 15. Толщина слоя компаунда может быть 1,5—3,5 мм, Полимеризуется компаунд сначала при комнатной температуре в течение 6—12 ч, а после извлечения из формы—при температуре 60—80 °С еще 4—6 ч. Приведенный состав компаунда обеспечивает надежное крепление как частично залитых им, так и не залитых элементов, а также устойчивость монтажа к ударным нагрузкам. Электрическое сопротивление изоляции между выводами деталей получается не менее 1000 МОм. Электрические соединения выполняют монтажным проводом с помощью пайки.

При необходимости замены элементов достаточно нагреть паяльником выводы, чтобы расплавить припой и размягчить вблизи выводов эпоксидный компаунд по всей толщине слоя, затем удалить пинцетом или металлическим крючком элемент, вставить на его место новый и залить компаундом.

Полностью отработанную и настроенную схему, если она предназначена для работы в условиях повышенной влажности, целесообразно выполнить в виде модуля, т. е. полностью залить компаундом как со стороны корпусов элементов, так и со стороны монтажа.

2.2.2 Монтаж методом вдавливания в термопластичный материал (винипласт, органическое стекло и др.). Выводы всех элементов перед установкой на плату формуют, как показано на рисунке 11. При монтаже их прижимают к плате остро заточенным паяльником. При этом материал платы плавится и вывод погружается в плату на глубину, несколько большую его диаметра. За тем паяльник отводят, а элемент удерживают в неизменном положении до тех пор, пока пластмасса не затвердеет, Выводы элементов, которые должны соединяться между собой, нужно крепить возможно ближе один к другому и паять.

При пайке крепление элементов не нарушается, так как во время разогрева выводов механические нагрузки на них практически отсутствуют и выводы достаточно хорошо удерживаются обволакивающей их пластмассой. При таком монтаже удобно пользоваться двумя паяльниками: одним запрессовывать детали, другим паять соединения. Смонтированную и проверенную в работе плату покрывают защитным слоем эпоксидного клея.

3 Охрана труда

Основы безопасности производства печатных плат

Одним из наиболее распространенных методов создания электрических цепей в радиоэлектронной, электронно-вычислительной и электротехнической аппаратуре является применение печатного монтажа, реализуемого в виде односторонних, двусторонних и многослойных печатных платах.

Объем аппаратуры на печатных платах и их производство в отечественной промышленности и за рубежом неуклонно увеличивается. Именно поэтому знание опасных и вредных факторов производства, возникающих при изготовлении печатных плат, является одним из непременных условий подготовки специалистов электронной промышленности.

К заготовительным операциям относят раскрой заготовок, разрезку материала и выполнение базовых отверстий и изготовление слоев на печатных платах.

В крупносерийном производстве разрезку материала выполняют методом штамповки в специальных штампах на эксцентриковых прессах с одновременной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле. В серийном и мелкосерийном производстве широкое распространение получили одно- и многоножевые роликовые ножницы, на которых материал разрезается сначала на полосы заданной ширины, а затем на заготовки. Разрезку основных и вспомогательных материалов (прокладочной стеклоткани, кабельной бумаги и др.), необходимых при изготовлении многослойных печатных плат в мелкосерийном и единичном производстве, осуществляют с помощью гильотинных ножниц.

Таким образом, выполнение заготовительных операций по раскрою материала сопряжено с опасностью повреждения рук работающего в случае попадания их в зону между пуансоном и матрицей, в частности верхним и нижним ножом гильотинных ножниц, при ручной подаче материала.

Наибольшую опасность представляет работа пресса в автоматическом режиме, требующая большого напряжения, внимания и осторожности работающего, так как всякое замедление движения рабочего может привести к травматизму. Во избежание попадания рук рабочего в опасную зону применяют систему двурукого включения, при котором пресс включается только после одновременного нажатия обеими руками двух пусковых кнопок.

В прессах и ножницах с ножными педалями для предотвращения случайных включений педаль ограждают или делают запорной. Часто, кроме этого, опасную зону у пресса ограждают при помощи фотоэлементов, сигнал от которых автоматически останавливает пресс, если руки рабочего оказались в опасной зоне. При ручной подаче заготовок необходимо применять специальные приспособления: пинцеты, крючки и т.д.

Радикальным решением вопроса безопасности является механизация и автоматизация подачи и удаления заготовок из штампа, в том числе с использованием средств робототехники.

Базовые отверстия получают различными методами в зависимости от класса печатных плат. На печатных платах первого класса базовые отверстия получают методом штамповки с одновременной вырубкой заготовок. Базовые отверстия на заготовках плат второго и третьего классов получают сверлением в универсальных кондукторах с последующим развертыванием.

В настоящее время в серийном и крупносерийном производстве традиционное сверление базовых отверстий по кондуктору на универсальных сверлильных станках уступило место сверлению на специализированных станках. Таким образом, станки в одном цикле со сверлением предусматривают установку фиксирующих штифтов, плотно входящих в просверленное отверстие и скрепляющих пакет из 2-6 заготовок. Во

избежание травм при работе на сверлильных станках необходимо следить за тем, чтобы все ремни, шестерни и валы, если они размещены в корпусе станка и доступны для прикосновения, имели жесткие неподвижные ограждения. Движущиеся части и механизмы оборудования, требующие частого доступа для осмотра, ограждаются съемными или открывающимися устройствами ограждения. В станках без электрической блокировки должны быть приняты меры, исключающие возможность случайного или ошибочного их включения во время осмотра.

Во избежание захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть заправлена так, чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует застегнуть, волосы убрать под берет. Образующуюся при сверлении, резке материала заготовок печатных плат пыль необходимо удалять с помощью промышленных пылесосов.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта была рассмотрена комбинационная схемы, реализованная на конкретных функциях. Выполнена минимизация уравнений. Функция F1 реализована на мультиплексоре.

Для изготовления печатной платы выбран субтрактивный метод, а для нанесение защитного рисунка используем фоторезистивный способ - основанный на использовании светочувствительных композиций - фоторезитов, негативных или позитивных.

Для реализации комбинационной схемы были выбраны микросхемы SN7402N, SN7427N и SN7425N, а для построения функции F1 использовалась микросхема SN74152N и SN75452N. Монтаж данных микросхем на печатную плату осуществляется при помощи технологии монтажа в отверстия (ТНТ), также называемой штырьковым монтажом. Обоснование метода представлено в подразделе 2.2.

Литература

1 Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника.- Спб.: БВХ - Петербург, 2004. - 528с.: ил

2 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. - 2-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. - 488с.: ил

Список интернет ресурсов:

1 Информационный портал по интегральным микросхемам.- http://www.chipinfo.ru/

Приложение А

££ wzmzezzm

Приложение А-1

ABCD

КП62.292012.20133

Лит. Масса Масштад

КомВинационная схема Схема электрическая принципиальная

Подл.

1:1

у

Лист I Листай 1

МГВРК

Утд.

ее шг’гшгбят

Приложение А-2

А В С D

DD1

0-

0-

DD5

0-

■<§

Q-

DD3

6-

Q-

6-

Ш

1 —

0—0

о-

Z7Z74

о-

0-

О—

0-

0-

КП62.292012.20133

Комбинационная схема на МС Схема электрическая принципиальная

У

Лист I Листоб 7 МГВРК

КОМРАЕ-ЗР L Т V11 (некоммерческая версия) Капиробал

Формат А 4

[£ ШПШШ7Ш

Приложение A-3

DD2

s

tv?

«5

КП62.29201220133

Лит. Масса Масштаб

Реализация F1 на мультиплексоре Схема электрическая принципиальная

Изм. Лист

у

Василевич

Лист \ Листов 1

МГВРК