книги из ГПНТБ / Буклер, В. О. Сборка радиоаппаратуры [учеб. пособие]
.pdfних — в печатных переключателях и коммутирующих устройствах* так как в этих конструкциях необходимо печатный проводник распо лагать заподлицо с изоляционным основанием. Метод переноса обла дает также повышенной прочностью сцепления проводника с осно ванием, а в случае впрессовывания проводника в толщу диэлектрика и повышенной электропрочностью по поверхности диэлектрика.
Печатные проводники, образованные различными методами, об ладают различным электрическим сопротивлением. Печатные провод ники из медной фольги, полученные химическим методом, обладают сопротивлением, соизмеримым с сопротивлением объемного медного проводника того же сечения. Сопротивление проводников, получен ных электрохимическим методом, в 2,5—3 раза больше сопротивле ния проводника из фольги.
Печатные проводники допускают в сравнении с объемными го раздо большие удельные плотности тока благодаря сильно развитой поверхности и хорошему тепловому контакту с печатной платой. Так, например, при выборе объемного провода для трансформатора исходят из удельной плотности тока в 2 а/мм2, в то время как для
печатных схем, изготовленных электрохимическим способом, допусти ма удельная плотность в 20 а/мм2.
Допустимый перегрев печатных проводников относительно нор
мальной |
окружающей температуры, равной 20 °С, не должен пре |
|||||
вышать 80 °С. |
|
|
|
|
|
|
Для |
установки |
на |
плату |
электрорадиоэлементов |
||
в плате |
предусматриваются |
монтажные |
отверстия сле |
|||
дующих |
диаметров: |
1,0; |
1,3; |
1,5; |
1,8; 2,0; |
2,2 мм. Им со |
ответствуют следующие диаметры зенковки: 1,7; 2,0; 2,2; 2,5; 2,7; 2,9 мм.
Печатные катушки выполняют в виде плоских многовитковых спиралей круглой, прямоугольной или какойлибо другой формы. Ширина печатного проводника,, определяемая тенхологическими возможностями, нахо дится в пределах 0,3—1 мм. Толщина проводника соответ ствует толщине медной фольги и составляет 0,05 мм. Катушка диаметром 50 мм имеет индуктивность 10 мкг. При уменьшении ширины проводника индуктивность мо жет быть увеличена в три-четыре раза. В ряде случаевэтой индуктивности оказывается недостаточно, поэтому используют различные способы увеличения индуктивно сти плоских печатных катушек без увеличения их габа ритов.
На рис. 5-19 приведены некоторые способы увеличе ния индуктивности печатных катушек. При соосном рас
положении |
катушек на обеих сторонах платы |
(рис. 5-19, а) |
и при последующем согласном их включе |
нии общая индуктивность будет в 4 раза больше индук тивности одной спиральной катушки. Недостатками та ких катушек является малая добротность и сравнитель
181
но большие диэлектрические потери. Использование плоских колец из высокочастотных магнитных материа лов позволяет увеличить индуктивность катушки в 2 раза. Диск (рис. 5-19,6), расположенный на обратной стороне печатной платы, одновременно является магнитным эк раном.
Рис. 5-19. Способы увеличения индуктивности печатных катушек.
а — соосные спирали по обеим |
сторонам |
платы; б *—использование диска |
из |
||||
высокочастотного магнитного материала; |
в — последовательное соединение |
со |
|||||
осных катушек с подстроечным |
сердечником |
из высокочастотного |
магнитного |
||||
материала; г — связанные катушки; / — плата; |
2 — спираль катушки; 3 —диск |
||||||
из магнитного материала; |
4 — подстроечник из |
магнитного |
материала; |
||||
5 — втулка для подстроечника., |
|
|
|
|
|
|
|
Применение сердечника с резьбой |
(рис. 5-19, в) поз |
||||||
воляет в небольших пределах |
изменять |
индуктивность. |
|||||
Увеличение индуктивности достигается |
также располо |
||||||
жением витков одной катушки между |
|
витками |
другой |
||||
(рис. 5-19,г). |
|
|
|
|
|
|
|
Для повышения добротности катушки целесообразно использовать изоляционное основание платы из высоко частотного диэлектрика с малой диэлектрической про
ницаемостью. Внутренний диаметр катушки должен быть не менее 10 мм.
Добротность печатных катушек на частотах
10—30 Мгц составляет 10—130.
182
Индуктивность катушки прямоугольной формы боль ше индуктивности круглой спиральной катушки пример но на 12%, хотя ее добротность несколько меньше.
Печатные конденсаторы, изготовляемые одновремен но с печатным монтажом, имеют ограниченное примене ние. Так, например, конденсатор, образованный двумя пластинами площадью 1 см2 на плате из гетинакса, тол щиной 1,5 мм, имеет емкость около 2 пф. Подобные кон-
[Ш М !
г) I
Рис. 5-20. Конструктивные формы печатных резисторов
и способы подгонки номинальных сопротивлений.
а— делитель напряжения; б и б — подгонка сопротивлений ре зисторов удалением перемычек; г и д — подгонка сопротивлений резисторов удалением части проводящего слоя.
денсаторы могли бы найти применение в высокочастот ной аппаратуре на частотах выше 50 Мгц. Однако у печатных конденсаторов на этих частотах резко возраста ют потери в диэлектрике. Тем не менее в отдельных слу чаях наряду с навесными конденсаторами находят при менение и печатные. Оптимальной формой электродов прямоугольного параллельного конденсатора является прямоугольник с отношением сторон 2 : 1 и с отводами на широкой стороне.
Печатные резисторы используют в качестве нагрузок усилительных каскадов, в фильтрах цепей питания, де лителях напряжения и т. п. Резисторы печатных схем выполняют нанесением на соответствующие участки пе чатной платы токопроводящего многокомпозиционного пленочного покрытия. В печатной технологии получили применение сажевые суспензии, наносимые на плату
183
трафаретной печатью. Точность получения сопротивле ния резисторов составляет ±20% . При необходимости получения резисторов с более точными номиналами про изводится подгонка его сопротивления под заданное зна
чение.
б)
Рис. 5-21. Переключатель
на печатной плате,
а —схема переключателя с выступающими ламелями; пунктиром показано положе ние подвижной контактной системы в момент переклю чения; б —»плата переклю чателя с утопленными ламе-
-лями |
(метод |
переноса); |
|
/ — изоляционное |
основание; |
||
2 — ламели; |
3 —»диск токо |
||
съемника; |
4 — подвижная |
контактная система.
Рис. 5-22. Формовка выво дов радиоэлементов.
b — расстояние до места из гиба; Ьі — расстояние до
места пайки;
/ — печатная плата; |
2 — электро- |
|
радиоэлемент; |
3 — монтажное, |
|
металлизированное |
отверстие, |
|
4 —жало паяльника. |
|
Рис. 5-23. Формовка выво дов с минимальным уста новочным размером (I — установочный размер; L —
максимальная длина корпу са элемента; b — расстояние
до оси наружного изгиба вывода).
На рис. 5-20 приведены конструктивные формы пе чатных резисторов и способы подгонки номинальных значений. Стрелки указывают направление стачивания резистивного слоя или подгоночных перемычек. Чем больше линейные размеры резистора, тем выше точность воспроизведения его номинальной величины.
Печатные переключатели имеют широкое применение в измерительных цепях. Возможности печатных схем позволяют создать переключатель со сложной схемой коммутации. Основание переключателя, несущее на се-
<184
бе неподвижные контакты (ламели), может быть выпол нено с выступающими над поверхностью платы ламеля ми или утопленными. Для уменьшения переходного со противления и увеличения износостойкости ламели покрывают слоем серебра и палладия. Ламели, выступа ющие на толщину фольги 0,05 мм, приводят к сравни тельно быстрому износу контактов, поэтому платы пере ключателей целесообразно изготавливать методом пере носа, при котором ламели оказываются запрессованны ми заподлицо с основанием платы (рис. 5-21,6). Более высокой надежностью обладают переключатели, у кото рых подвижная контактная система контактирует с ла мелями только в фиксированном положении (рис. 5-21,а). В момент переключения и перехода подвижного контак та с одной ламели на другую он отводится от поверхно сти ламели, что исключает касание и нарушение контак тирующих поверхностей при переключении. Контактное давление между ламелью и подвижным контактом не должно превышать 30 г.
Сборка радиоэлементов на печатных платах. Установ ка навесных элементов (резисторов, конденсаторов, по лупроводниковых приборов, реле и др.) на печатные платы может производиться вручную или на автомати ческих конвейерных линиях.
Перед установкой на плату выводы радиоэлементов подготавливают: обрезают в размер и изгибают соответ ствующим образом. Эти операции носят название фор мовки выводов. После сборки радиоэлементы закрепляют на плате с помощью пайки. При этом элементы под вергаются воздействию высоких температур. Несоблю дение допустимых условий пайки приводит к нарушению работоспособности радиоэлементов. В целях сохранения их работоспособности в пределах требований техниче ских условий на радиоэлементы устанавливаются опре деленные нормы на формовку выводов при сборке и пай ке. При отсутствии в чертежах или техдокументации этих указаний следует принимать (рис. 5-22): расстоя ние до места изгиба при одноразовой гибке (расстояние от корпуса элемента до оси изогнутого вывода) b не ме нее 2 мм] расстояние до места пайки (расстояние от корпуса элемента до места приложения паяльника или поверхности платы со стороны пайки) Ьі не менее 2,5 мм.
При применении припоя ПОС-61 или другого более низкотемпературного припоя и времени пайки не более
185
2—3 сек при толщине платы до 1,5 мм допускается пай ку резисторов и конденсаторов производить на расстоя
нии 2,5—3 мм от корпуса.
При установке на печатные платы полупроводнико вых приборов необходимо предусматривать их удаление от элементов, которые при работе выделяют большое ко личество тепла. Полупроводниковые приборы должны располагаться вне влияния магнитных полей постоянных
Рис. 5-24. |
Формовка |
выво |
Рис. 5-25. Формовка ленточных |
|
дов (Ь — расстояние до оси |
выводов |
радиоэлементов (d — |
||
внутреннего |
изгиба вывода; |
диаметр |
изогнутого ленточного |
|
Ямяв — минимальный |
ради |
вывода). |
|
|
ус гибки вывода). |
|
|
|
магнитов, трансформаторов и дросселей. При установке радиаторов с полупроводниковыми приборами и элемен тов, выделяющих большое количество тепла между де талями необходимо оставлять воздушные каналы для обмена воздуха.
К подборным и регулируемым элементам схемы дол жен быть обеспечен доступ для замены и регулировки их при настройке.
Для защиты плат от внешних климатических воздей ствий их покрывают лаками, которые не должны попа дать на места, не подлежащие покрытию: разъемные ко лодки, высокочастотные гнезда, контакты переключа телей.
Для определения расположения отверстий и разме ров проводников в печатных схемах используется коор динатная сетка из параллельных равноотстоящих линий, условно накладываемых на плату. Шаг координатной сетки принят равным 2,5 мм. Для мелких схем и микро схем шаг равен 0,5 мм. Установочные размеры радиоэле ментов с двумя выводами, т. е. расстояния между изо
186
гнутыми выводами, должны формироваться кратными шагу сетки 2,5 мм. Каждый вывод, подключаемый к пе чатному монтажу, должен устанавливаться в предусмот ренное для него монтажное отверстие, расположенное
вточке пересечения линий координатной сетки. Металлические детали, крепления элементов или эк
раны, устанавливаемые на плату, которые по условиям
Ряс. 5-26. Формовка выводов транзисторов (h—
расстояние от корпуса до наружной части изо гнутого вывода; R — радиус изгиба).
а — в |
металлическом корпусе; |
б — непосредственно на печат |
ную |
плату; в — крепление на |
плате пружинным держателем. |
работы должны иметь электрический контакт с печатны ми монтажом, необходимо соединять с ним путем пайки. Для этого в металлических деталях и экранах преду сматривают специальные установочные лепестки, кото рые впаиваются в монтажные отверстия. При отсутствии установочных лепестков соединение производят объем ным проводником.
Минимальный установочный размер для формовки выводов, выполненной по рис. 5-23, рассчитывается по
формуле |
l = L -(-2 мм, где L — максимальная длина кор |
|
пуса элемента, мм. |
|
|
Установочный размер I для |
формовки выводов по |
|
рис. 5-24 |
определяется по формуле |
|
|
I — L + 26 -+- 2d |
4RMm„ |
где L — максимальная длина корпуса элемента, мм; b —
187
расстояние от корпуса элемента до оси изогнутого выво да, мм\ d — диаметр вывода, мм\ Ruhr — минимальный радиус гибки вывода, мм, для выводов с диаметром до 0,5 мм его принимают равным 0,5 мм, а с выводами диа метром свыше 0,5 мм — 1 мм. Минимальный радиус мо жет иметь иное значение, оговоренное техническими ус ловиями на изделие.
7
'Рис. 5-27. Формовка выводов Рис. 5-28. Формовка выводов дирадиоэлементов при вертикальсковых радиоэлементов, ной установке.
J — плата; |
2 —корпус элемента; |
3 — стойка. |
|
Установочный размер / для формовки ленточных вы водов согласно рис. 5-25 определяется по_ формуле l = L-\- +4 /?мин+^, где t — толщина ленточного вывода, мм.
Размер d определяется по формуле d = 0,64&2-K> где Ь2— ширина вывода, мм.
Виды формовки и установки транзисторов показаны на рис. 5-26.
Если чертежом не оговорены другие размеры, то ве личина h принимается равной 3 мм, а радиус изгиба не менее 1,5 мм.
При вертикальной установке резисторов, конденсато ров и других элементов формовка выводов производится согласно рис. 5-27. Установочный размер I выбирается кратным шагу координатной сетки. Стойка 3 использу ется в случае недостаточной длины вывода.
Корпуса навесных элементов размещают на печатной плате параллельно или перпендикулярно друг другу.
188
Элементы типа КД-2а и аналогичные им располагают под углом к оси между монтажными отверстиями, в ко торые они устанавливаются (рис. 5-28). У элементов, устанавливаемых на платах, выводы диаметром до 0,7 мм подгибаются и обрезаются таким образом, чтобы подогнутые концы не выходили за пределы контактных площадок, а длина подогнутого конца с учетом толщины выводов была не менее 1 мм для плат с металлизиро ванными отверстиями и не менее 2 мм для плат с неме таллизированными отверстиями. Высота выступающих подогнутых концов выводов над платой должна быть в пределах 0,5—2 мм. В случае малой ширины контакт ной площадки подогнутые концы выводов располагают вдоль проводников. Выводы диаметром свыше 0,7 мм и обжатые ленточные выводы не подгибают. Установку элементов в широковещательной аппаратуре допускает ся производить без подгибки выводов.
Конструктивные элементы (переходные колодки, дер жатели элементов и др.) устанавливают на печатные платы, используя дополнительное крепление винтами или заклепками.
Установка навесных элементов, имеющих небольшие размеры, может производиться на плату на автоматиче ских линиях. Установка на автоматических линиях кон туров, ламповых панелей, переходных колодок и других конструктивных элементов, имеющих механическое за крепление помимо пайки, вызывает затруднения и эко номически не всегда оправдана. На автоматических ли ниях устанавливают резисторы, конденсаторы, диоды и проволочные перемычки. Эти элементы в широковеща тельной аппаратуре могут составлять 60—65% общего количества элементов, устанавливаемых на плате.
Подобные линии состоят из шагового транспортера, переносящего плату на рабочие позиции к автоукладчи кам, и комплекта автоукладчиков, каждый из которых последовательно устанавливает на плату «свой» элемент. Подгибка выводов установленных элементов произво дится автоматически. На рис. 5-29 показаны два авто укладчика, устанавливающие на плату конденсаторы типа БГМТ. Производительность подобной линии до 1000 плат в час.
После установки всех электроэлементов на плату их выводы соединяются с печатным монтажом пайкой. Пайка печатных плат производится на воздухе с при-
189
мепеиием флюсов, защищающих поверхности соединяе мых элементов от окисления в процессе нагрева. При механизации процесса монтажа печатных плат применя ют способы групповой пайки. К ним относится пайка по гружением, когда плату с установленными па ней навес ными элементами в специальном вибрационном приспо-
Рис. 5-29. Установка навесных элементов на печатную плату с по мощью автоукладчиков.
соблеиии погружают в ванну с расплавленным припоем; избирательная пайка с принудительной подачей рас плавленного припоя в необходимую точку пайки через фильеру; пайка волной припоя, когда плата с печатным монтажом проходит с постоянной скоростью по гребню волны припоя. Последний способ получил в промышлен ности широкое распространение. Отличное качество пай ки дает применение каскадной пайки, когда плата сколь зит по гребням каскада волн.
Операции пайки предшествует флюсование платы и ее подогрев. Выполнение всех операций совмещается в полуавтоматическом паяльном агрегате. Перемещение печатных блоков от одной рабочей позиции к другой про изводится в специальных кассетах с помощью непрерыв
но