Конструкторско-технологическое проектирование печатной платы

T_в.о = 0,10 мм -- верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции, например ширины печатного проводника (см.табл. 1.1)(1).

=0,43 мм

Расчет ширины печатных проводников

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника определяют по формуле:

(5)

Где t _{min D}-минимально допустимая ширина проводника, мм;

-нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника (см.табл 1.1 для 1-го класса точности)(1).

Минимально допустимую ширину печатного проводника определяют по формуле:

(6)

Здесь h_i, и p_i, -- толщина и удельное сопротивление i-го слоя проводника;

K=3 -число сигнальных слоев;

l- максимально допустимая длина проводника. Примем l=30 мм; I_mах = 100 мА = 0,1 А; U_доп = 0,3 В.

Из табл. 3.7(12) для ММСО толщина слоя h₁ и удельное электрическое сопротивление из табл. 3.22(13) имеем:

для медной фольги -- h₁=18 мкм, p₁ =1,72*10^-5 Ом*мм

для гальванической меди -- h₂=25 мкм, p₂=1,9*10^-5Ом*мм

для сплава олово-свинец -- h₃=15 мкм,p₃=12*10^-5Ом*мм

для химической меди -- h₄=18 мкм,p₄=2,80*10^-5Ом*мм

Подставляя, получаем

Тогда наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника равно

t= 0,1117+0,1=0,2117мм;

Расчет диаметра контактных площадок (КП)

Наименьшее номинальное значение диаметра КП определяем по формуле:

(6)

где Дd_в.о - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия (0,1 мм) (см. табл. 3.17)(14);

b = 0,2 мм -- гарантийным поясок (см. табл. 1.1)(1); Дd_тр = 0 мм -- величина подтравливания диэлектрика в отверстии:; Дd_тр = 0 - для ОПП, ДПП, ГПК; Дt_в.о = 0,1 мм -верхнее предельное отклонение ширины проводника (см. табл. 1.1)(11);

Дt_н.о = -0,1 мм -нижнее предельное отклонение ширины проводника (см. табл. 1.1)(11);

d= 1,1 мм; T_D = 0,25 мм; T_d = 0,15 мм (см. табл. 3.19 и 3.20). Подставляя, получаем:

D=(1,1+0,1)+2*0,20+0,1+2*0((0,15²+0,25²+(-0,1)²))^0,5=2мм

Округляем расчетное значение диаметра КП в большую сторону до десятых долей миллиметра и получаем D=2мм.

Таким образом, наименьший номинальный диаметр КП D=2мм.

Наименьший номинальный диаметр КП для узкого места определяют по табл. 3.23(15) для 2-го класса точности, для ПП размером 110х150 мм, для диаметра отверстия d=1,1мм; D=2,1мм;

Расчет расстояния между элементами проводящею рисунка наименьшее номинальное расстояние между элементами проводящего рисунка (между двумя проводниками) S определяют по формуле:

(8) ,

где T_l= 0.1 мм - позиционный допуск расположения печатных проводников,(см. табл. 1.1(1);

Дt_в.о = 0,1 мм - верхнее предельное отклонение ширины про- водника, (см. табл. 1.1)(1);

S_minD =0,45 мм - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка (см. табл. 1.1)(1) Тогда

наименьшее номинальное расстояние для размещения двух КП номинального диаметра в узком месте ОПП в зависимости от размеров и класса точности ПП равно 2,75мм (см. табл. 3.24)(14).

Наименьшее номинальное расстояние для размещения печатного проводника номинальной ширины между двумя КП в узком месте ОПП в зависимости от размеров и класса точности ПП равно 5,15 мм -- для внутреннего слоя (см.табл.3.25)(1) наименьшее номинальное расстояние для прокладки п проводников между двумя отверстиями с контактными площадками диаметром D₁ и D₂ определяют по формуле :

Здесь t=0,10 мм -- наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника. Примем n=2 -- число проводников; S=0,6мм; T_l=0,1 мм; D₁=D₂=2 мм, тогда l=3,85

Проведя расчет элементов проводящего рисунка необходимо выбрать последовательность основных операций технологического процесса изготовления ОПП методом металлизации сквозных отверстий и вычертить эскизы операций (см. гл. 4, разд. 4.3.1, табл. 4.2.4).

3. Проектирование заготовительных операций ТП изготовления ПП

Выбрать тип заготовки ПП -- единичная (рис. П.4.1); размеры технологического поля и площадь заготовки определить по формуле (5.3)(1) и рис. 5.14.(1)

Рис. 4.1. К выбору размера единичной заготовки ПП: А₃ -- длина или ширина заготовки, мм; А_п - длина или ширина ПП, мм; Ш - ширина технологического поля, мм; для ДПП Ш=30

Тогда при Ш = 30 мм и размере ПП 120 х 240 мм

А₃₌ А_п + 2Ш;

А₃ = 180 мм; А_п = 300 мм; F_n = 180 * 300 = 50 000 мм².

Выполнить раскрой листа материала размером 1030 х 920 мм² на по- лосы и заготовки (рис. П.4.2).

Получили, что из листа размером 1030 х 920 мм² мм можно получить две полосы, пять заготовок в каждой полосе и достаточно большой отход (третья полоса). Тогда коэффициент использования материала:

где n -число заготовок в полосе;

F_Д-площадь заготовки ПП, мм²;

В и L- ширина и длина листа, мм.

При выборе способа и варианта получения заготовки ПП рассмотреть все технологически возможные варианты получения заготовок ПП 1- и 2-го классов точности. Рассмотрим два возможных способа и шесть вариантов получения заготовок ПП 1-й 2-го классов точности и сравним их по трудоемкости:

Первый способ:

1) разрезать лист материала на полосы можно:

* или на роликовых (см. табл. 5.5)(1),

* или на гильотинных ножницах (см. табл. 5.7) (1),

* или на дисковой пиле (см. табл. 5.6) (1);

2) получить заготовки ПП штамповкой с пробивкой базовых и техно- логических отверстий.

Второй способ:

1) разрезать лист материала на полосы:

* или на роликовых (см. табл. 5.5) (1),

* или на гильотинных ножницах (см. табл. 5.7) (1),

* или на дисковой пиле (см. табл. 5.6) (1);

2) разрезать полосы на заготовки или на роликовых, или на гильотинных ножницах, или на дисковой пиле;

3) пробить базовые и технологические отверстия.

Все возможные варианты получения заготовки ПП внесем в табл. П.4.7 и оценим оперативное время и трудоемкость получения заготовки для каждого варианта обработки

Таблица 4.7 Возможные варианты получения заготовки

Рассмотрим все шесть вариантов получения заготовок ПП 1- и 2-го классов точности с базовыми и технологическими отверстиями и определим оперативное время.

1-й вариант. Резка листа материала на полосы на роликовых ножницах. По табл. 5.5 определяем, что оперативное время одного реза при резке листа стеклотекстолита размером 1030 х 920 мм на 4 полосы равно T_опер = 0,155 мин для следующих рабочих приемов:

* взять лист и подать к роликам;

* отрезать полосу;

* проверить размеры полосы;

* отбросить отход.

Занесем значение оперативного времени T_опер в табл. П.4.7.

2-й вариант. Резка листа материала на полосы на гильотинных ножницах. По табл. 5.7 (1) определяем, что оперативное время одного реза при резке листа стеклотекстолита размером 1030 х 920 мм на 4 полосы равно Т_опер = 0,219 мин для следующих рабочих приемов:

* взять лист и установить по упору;

* включить ножницы;

* обрезать базовую сторону;

* продвинуть лист до упора;

* отрезать полосу;

* продвинуть лист до упора;

* отложить отход;

* проверить размеры.

3-й вариант. Получение заготовок ПП на дисковой пиле (см. табл. 5.6) (1) По табл. 5.6 определяем, что оперативное время одного реза при резке листа стеклотекстолита размером 1030 х 920 мм на 4 поло- сы равно Т_опер = 0,087 мин для следующих рабочих приемов:

* взять лист материала и установить по опору;

* обрезать базовую сторону листа.

После резки материала на полосы заготовки могут быть получены вырубкой с пробивкой базовых и технологических отверстий.

Норма оперативного времени при вырубке заготовки ПП с пробивкой базовых и технологических отверстий для комбинированного штампа с числом двойных ходов равным 100, шаге штамповки -- более 200, ширине полосы -- более 200, толщине материала -- 1,5 мм равна Т_опер = 0,069 мин для следующих рабочих приемов (см. табл. 5.8) (1):

* взять полосу и установить в штамп;

* включить ход ползуна и штамповать;

* удалить заготовку;

* продвинуть полосу на шаг;

* удалить отход.

Тогда оперативное время получения заготовки с базовыми и технологическими отверстиями будет равно:

по 1-му варианту -- Топер = 0,155+ 0,069 = 0,224 мин;

по 2-му варианту -- Топер = 0,219+ 0,069 = 0,288 мин;

по 3-му варианту -- Топер = 0,087+ 0,069 = 0,156 мин;

4-й вариант. Получение заготовок резкой листа материала на полосы и полос на заготовки на роликовых ножницах. Оперативное время Т_опер при резке полосы на заготовки составляет примерно 60...70 % от Т_опер при разрезке на полосы. Следовательно,

Т_опер = 0,155+ 0,7 * 0,155= 0,2635 мин.

5-й вариант. Получение заготовок резкой листа материала на полосы и полос на заготовки на гильотинных ножницах.

Т_опер = 0,219 + 0,7 * 0,219= 0,3723 мин.

6-й вариант. Получение заготовок резкой листа материала на полосы и полос на заготовки на дисковой пиле.

Т_опер = 0,087+ 0,7 * 0,087= 0,1479мин.

Тогда оперативное время получения заготовки с базовыми и технологическими отверстиями будет равно:

по 4-му варианту Т_опер = 0,2635 + 0,069 = 0,3325 мин; по 5-му варианту Т_опер = 0,3723 + 0,069 = 0,4413 мин; по 6-му варианту Т_опер = 0,1479 + 0,069 = 0,2169 мин;

Определение трудоемкости получения заготовок с базовыми и технологическими отверстиями (Т_шт). Разрабатываемая ПП имеет 1-ю группу сложности, так как плотность проводящего рисунка составляет до 50 % и количество металлизированных отверстий до 300. Hopмa штучного времени для изготовления ПП для всех типов производства определяется по формуле:

Т_опер = Т_шт(1 + K₁/100)K₂

где К₁ -- коэффициент учитывающий время на организационно-техническое обслуживание рабочего места, отдых и т. д. (К₁= 1,14--1,16). Примем К₁= 1,15; К₂ -- коэффициент учитывающий группу сложности ПП, (К₂ = 0,65--1,15). Примем К₂= 1,0.

Тогда:

по 1-му варианту - Т_шт = 0,224*(1 + 1,15/100)*1= 0,226 мин; по 2-му варианту - Т_шт = 0,288*(1 + 1,15/100)*1= 0,291 мин; по 3-му варианту - Т_шт = 0,156*(1 + 1,15/100)*1= 0,158 мин; по 4-му варианту - Т_шт = 0,3325*(1 + 1,15/100)*1= 0,336 мин; по 5-му варианту - Т_шт = 0,4413*(1 + 1,15/100)*1= 0,446 мин; по 6-му варианту - Т_шт = 0,2169*(1 + 1,15/100)*1= 0,219 мин.

Вывод. Минимальную трудоемкость получаем при резке листа материала на полосы на гильотинных ножницах с последующей вырубкой на штампе из полос заготовок ПП с одновременной пробивкой базовых и технологических отверстий.

Размещено на Allbest.ru