Печатный монтаж как конструктивный элемент

Тема 5-9. Изготовление печатных плат

Термины и определения.

Печатная плата (ПП) — материал основания, вырезанный по размеру, содержащий отверстия и, по меньшей мере, один проводящий рисунок.

Проводящий рисунок — рисунок ПП, образованный проводниковым материалом.

Основание—элемент на поверхности или в объёме которого выполняется проводящий рисунок.

Материал основание ПП—материал на котором выполняется рисунок.

Заготовка—материал основания ПП определённого размера, который подвергается обработке на всех этапах.

Многослойная ПП—ПП состоящая из чередующихся слоёв проводящего рисунка между которыми выполнены требуемые соединения.

Печатный проводник—одна проводящая полоска в проводящем рисунке.

Печатный монтаж—способ монтажа, при котором электрические соединения электронного узла, включая экраны, выполнены с помощью печатных проводников.

Печатный элемент—элемент, выполненный с помощью печати.

Печатная схема—схема, полученная путём печати, включающая элементы, проводящий рисунок или их комбинации.

Монтажные отверстия — отверстия, используемые для соединения выводов навесных элементов, а также для подсоединения электронного элемента к проводящему рисунку.

Оригинал рисунка ПП—изображение рисунка ПП, выполненного с необходимой точностью в заданном масштабе.

Координатная сетка чертежа ПП— сетка определяющая положение элемента в прямоугольной или полярной системе координат (узлы сетки соответствуют отверстиям).

Фольгированный материал—материал основания ПП, имеющий с одной или двух сторон проводящую фольгу.

Печатные платы как средство монтажа.

Переход от односторонних ПП к двухсторонним обусловлен повышением плотности монтажа. При этом не только удваивается плотность монтажа, но и, благодаря возможности пересечения проводников, появляется возможность реализовать кратчайшие соединения, что позволяет сэкономить площадь ПП.

Для дальнейшего уплотнения монтажа используют многослойные ПП. Многослойные платы гораздо дороже обычных.

Рисунок 4

- По назначению ПП можно разделить на жёсткие и гибкие.

- По конструктивным особенностям: (см. рисунок 1)

Печатный монтаж повышает надёжность аппаратуры, обеспечивает повторяемость параметров платы, способствует механизации и автоматизации производственных процессов.

Для более полной реализации преимуществ печатного монтажа при разработке ПП следует придерживаться следующих рекомендаций:

- предусматривать в конструкции изделия малогабаритные ПП;

- уменьшать с увеличением габаритов ПП плотность проводящего рисунка;

По плотности проводящего рисунка ПП делятся на 3 класса:

Класс А—ПП с минимально допустимой шириной печатного проводника и минимальным расстоянием между ними—0,5 мм.

Класс Б—0,3 мм.

Класс В—0,2 мм.

На этапе эскизной компоновки аппаратуры определяют основные габариты и типоразмеры ПП, необходимую плотность рисунка и выбирают метод изготовления плат. При выборе метода учитывают электрические параметры схемы, элементную базу, климатические условия, механическую прочность и т.д.

Обеспечение надёжности определяют из условия—это бытовая техника или военная.

С точки зрения электрических параметров плотность тока в печатном проводнике не должна превышать 20 А/мм² (для одно- и двухсторонних ПП).

При разработке конструкции размеры ограничивают в соответствии с рекомендациями:

- конфигурация платы должна быть прямоугольной формы;

- платы всех размеров рекомендуется выполнять с плотностью проводящего рисунка в соответствии с классом А (класс Б для малогабаритных ПП (120x180) иногда для среднегабаритных);

- толщины плат 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 мм. выбираются с учётом способа изготовления исходя из механических и электрических требований предъявляемых к конструкции;

- центры отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки с допуском не более ± 0,2 мм;

- печатные проводники выполняются произвольной конфигурации, но номинальной ширины на всей длине;

- шаг координатной сетки: 0,1; 1; 2,5 мм;

- максимальный размер любой из сторон не более 470 мм, и не менее 10 мм.

5.2. Монтаж навесных элементов

Технологически процесс монтажа навесных элементов заключается в их установки на ПП и пайке.

В зависимости от масштаба установки детали устанавливаются вручную или механизировано.

Пайку выполняют паяльником или групповыми методами. Из групповых методов пайки часто используют пайку погружением и пайку волной припоя.

Групповые методы обычно применяют при одностороннем расположении навесных элементов. При двухстороннем расположении навесных элементов пайка погружением возможна только с одной стороны, а с другой стороны выполняется паяльником.

Технологический процесс пайки ПП с односторонним монтажом погружением или волной припоя состоит из следующих этапов:

1. обезжиривание—ПП погружают со стороны монтажа в растворитель из смеси спирта и бензина, затем обдувают до высыхания;

2. наклейка маски—она закрывает участки не подвергающиеся пайке;

3. пайка погружением—ПП устанавливают на приспособление с вибрационной головкой и на несколько секунд погружают в расплавленный флюс (канифоль 40%, спирт 60%), затем в расплавленный припой ПОС 61, через 1 сек. включают вибрационную головку. При температуре припоя +240, время выдержки 6-11секунд. При температуре припоя +250, время выдержки 4-8секунд. Затем ПП извлекают и выдерживают при включённом вибраторе 5-7 секунд.

Недостатки:

- коробление ПП из-за температурной деформации;

- необходимость поддерживать постоянный уровень припоя;

- быстрое окисление расплавленного припоя.

Эти недостатки устраняет пайка волной припоя, при которой ПП проходит по гребню волны, создаваемой волной припоя через сопло клетчатки.

Рисунок 5

Контакт ПП с постоянным притоком припоя обеспечивает быструю передачу тепла и уменьшение времени пайки.

4. удаление маски—в горячей воде;

5. удаление флюса—ПП погружают в смесь бензина и спирта;

6. внешний осмотр и испытание на вибропрочность.