5.5 Технология электромонтажа

Печатные платы перед монтажом на них радиоэлементов должны быть соответствующим образом подготовлены. Если на плату нанесено консервирующее покрытие, то снимают его непосредственно перед облуживанием контактных площадок или перед выполнением монтажно-сборочных операций.

В случае необходимости лужения контактных площадок, предварительно их обезжиривают спиртом с помощью щетинной кисти или хлопчатобумажного тампона. На контактные площадки наносится кистью флюс. Лужение производят электропаяльником или электролитическим путем, при этом применяется припой ПОСК-50 или ПОС-61. Параметры режима лужения:

1. предельная температура припоя - 260 °С;

2. предельное время нахождения выводов в расплавленном припое - 2 с;

3. минимальное расстояние от "тела" корпуса до границы припоя по длине вывода - 1 мм;

4. предельно допустимое число погружений одних и тех же выводов в припой - 2;

5. минимальный интервал времени между двумя погружениями одних и тех же выводов в припой - 5 мин.

При выполнении операции лужения нельзя касаться припоем термовыводов корпуса. Припой не должен попадать на стеклянные и керамические части корпуса микросхем. Границы растекания припоя по выводам должна быть не ближе чем на расстоянии 1 мм от тела корпуса микросхем, при этом допускается некоторая неравномерность лужения по длине выводов. Минимальная длина участка лужения по длине вывода от его торца должна быть не менее 0,6 мм, причем допускается наличие "сосулек" на торцах выводов микросхемы. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы не образовывались перемычки между выводами, поверхность припоя должна быть сплошная, без трещин, пор, необлуженных участков.

Покрытие лаком мест на плате под установку микросхем и других устройств, а также крепление площадок под корпуса элементов на клей или мастику производится, если на то имеются указания в конструкторской документации.

Контактные площадки печатных плат, предназначенные для установки

выводов микросхем, лудят припоем ПОС-61.

Радиоэлементы, поступающие на монтаж и сборку должны соответствовать спецификации чертежа, требованиям стандартов и условий.

5.6 Установка радиоэлементов на печатных платах

Установка радиоэлементов на печатных платах должна обеспечивать надежную их работу в условиях механических и климатических воздействий, указанных в ТУ на данный вид аппаратуры. Навесные элементы следует устанавливать на плате таким образом, чтобы обеспечить выполнение технологических процессов их установки, групповой пайки и исключить воздействие припоя на эти элементы.

Навесные элементы располагаются на односторонних платах с одной стороны, независимо от их назначения и габаритов, рядами в определенном порядке.

Выводы навесных радиоэлементов крепят в отверстиях печатной платы. В каждом отверстии размещают выводы только одного навесного элемента. Радиоузлы с большим количеством выводов закрепляют на плате в зависимости от их конструктивных особенностей и механической прочности платы. Переходные элементы (разъемы, переходные колодки и т.д.) от одной платы к другой устанавливаются так же, как и навесные радиоэлементы.

Крепление печатного узла в приборе, во избежание обрыва печатных проводников, не должно давать прогиба платы, но должно обеспечивать возможность легкой замены. Во избежание замыкания печатного проводника на корпус прибора, производится изоляция печатной платы от шасси прибора. Для повышения жесткости изделий на печатной плате, работающей в условиях значительных перегрузок, наиболее массивные радиоэлементы рекомендуется располагать ближе к местам крепления платы. Металлизированные отверстия на плате обязательно зелкуют с 2 сторон. Их диаметры выбирают в зависимости от толщины платы и диаметров выводов элементов.

Следует ограничить применение разных диаметров выводов на одной плате.

Расстояние от корпуса элемента до места изгиба вывода должно быть не менее расстояния, указанного в ТУ на этот элемент. Если в ТУ это расстояние не указано, оно принимается не менее 2 мм.

При применении припоя ПОС-61 или другого более низкотемпературного и времени пайки не более 2-3 секунд при толщине до 1,5 мм, пайку резисторов и конденсаторов разрешается производить на расстоянии 2,5-3 мм от корпуса.

5.7 Пайка монтажных соединений

Пайка является одним из основных элементов электромонтажных работ. Высокое и стабильное качество достигается при выполнении следующих условий:

1. выбора оптимального состава флюса;

2. выбора состава припоя;

3. обеспечения технологических требований к конструкции соединяемых монтажных элементов;

4. подготовки поверхности соединяемых элементов;

5. выбора наилучшего способа нагрева, обеспечивающего равномерный прогрев деталей при соединении;

6. конструкции приспособления, обеспечивающего сборку и получение паяных узлов в соответствии с заданными ТУ.

Пайка производится с помощью паяльника. Для эксплуатации в заводских условиях (согласно требованиям техники безопасности) необходимо использование электропаяльника на напряжение 36В при сохранении номинальной мощности.

В процессе растворения меди в припое, происходит изменение формы

рабочей части паяльника, из-за чего приходится производить его переточку. Перед пайкой следует произвести зачистку и лужение рабочей части паяльника.

На разогретый паяльник набирается доза припоя и переносится в место соединения, которое нагревается паяльником до растекания припоя и заполнения им зазоров. Если в качестве флюса используется порошок канифоли, то он подается на место пайки на капле припоя, находящейся на этом же паяльнике. Для этого жалом паяльника с дозой расплавленного припоя прикасаются к порошку канифоли. Остатки канифоли предварительно удаляют скальпелем, а затем промывают плату спиртом или ацетоном, что увеличивает поверхностное сопротивление.

При сборке конструкций на микросхемах, при разводке питания на печатной плате используются объемные проводники, расположенные над микросхемами в виде штанги и соединенные с выводами микросхем, предназначенных для питания.

Диаметр объемного проводника должен быть от 0,5 до 0,8 мм, а подпаянных к нему проводников от микросхем 0,2 - 0,4 мм.

Концы проводников закручивают на 1-2 оборота вокруг "штанги" и подпаивают.

5.8 Разработка топологии печатной платы с помощью САПР PCAD

5.8.1Общие сведения по системе PCAD 4.5

Интегрированная САПР PCAD 4.5 - это наиболее популярная в мире система автоматического проектирования и подготовки производства печатной платы (ПП), начиная от создания схемы электрической

принципиальной и заканчивая выводом конструкторской и технологической документации на ПП и формированием управляющих программ для станков с ЧПУ и фотокоординатографов. Популярность системы заключается в сочетании нескольких ее качеств: доступности и относительно низкой цены, весьма "дружелюбного" интерфейса с пользователем, высокого уровня интегрированности и легкой настройки на различные уровни автоматизации проектирования от практически полной автоматизации до ручной разводки топологии. Среди электронных САПР для персональных ЭВМ класса IBM PC система PCAD является несомненным лидером. У версии PCAD 4.5 (официальное название этого пакета Master Designer, а представляет его фирма CADAM Company), разработанного еще в 1988 году, оказалась очень долгая жизнь в нашей стране. Под PCAD 4.5 российскими специалистами создано множество различных программ-утилит, адаптирующих PCAD под отечественное технологическое оборудование для производств ПП.

САПР PCAD 4.5 при достаточно широких возможностях весьма неприхотлива к машинным ресурсам (640 Кбайт ОЗУ, 10 Мбайт дисковой памяти, работает на любом IBM-совместимом компьютере). САПР PCAD 4.5 работает в операционной системе MS DOS.

Отметим некоторые возможности и особенности PCAD 4.5.

Пакет позволяет проектировать ПП, содержащие до 1300 компонентов, 2500 цепей, 100 логических слоев и 32000 выводов.

Предусмотрена автоматическая перестановка логически эквивалентных выводов, вентилей и компонентов; поворот компонентов на любой угол; задание размеров контактных площадок и толщин проводников с точностью до 1 мкм; задание шага координатной сетки. Возможна оптимизация размещения компонентов на плате.

Библиотека компонентов, входящая в комплект PCAD 4.5, содержит описания более 6000 компонентов и может дополняться и редактироваться пользователем.

Наряду с программами для разработки плат в состав пакета могут быть включены программы для моделирования схем. Кроме того, существуют программы-конверторы для связи баз данных PCADa с другими популярными пакетами моделирования и САПР (Pspice, AutoCAD).

Автоматический трассировщик PCAD 4.5 является переходным от классического трассировщика к трассировщику с перекраиваемой топологией ПП, когда трассировка идет не просто поступательно от трассы к трассе, но и может изменять уже проложенные трассы, если они мешают последующей прокладке трасс.

Пользователь может создавать на чертеже ПП проводники произвольной формы - "полигоны".

Для удобства управления программами пакета служит специальная программа-оболочка.

В состав пакета PCAD 4.5 входят следующие программы. Во-первых, три графических редактора: .PCCAPS, PCCARDS и PCPLACE. PCCAPS - редактор принципиальных схем. Он может работать в одном из двух режимов: схемном или символьном. В схемном режиме пользователь собирает на экране схему из готовых библиотечных компонентов, которые представляют собой символы - условные графические изображения резисторов, конденсаторов, транзисторов, микросхем различного функционального назначения и т.д. В символьном режиме создается библиотечный символ.

- PCCARDS - редактор монтажных схем и топологии ПП. Также работает в схемном или символьном режиме. В первом случае создается и (или) редактируется монтажная схема путем вывода на экран и размещения библиотечных конструктивных образов компонентов (т.е. очертаний корпусов с точным указанием расположения выводов). В этом же режиме возможен ввод и редактирование изображений печатных проводников. Это может делаться до автоматической трассировки (ввод т.н. "предразведенных" неизменяемых проводников), после трассировки с целью внести какие-либо коррективы в изображения печатных проводников, или даже вообще вместо автоматической трассировки (в последнем случае речь идет просто о ручной разводке). В символьном режиме пользователь может, создать в PCCARDS конструктивный образ нового библиотечного компонента, PCCARDS является самой важной и наиболее часто применяемой программой PCADa, поэтому начинающим можно порекомендовать начать освоение пакета именно с нее.

PCPLACE - редактор размещения компонентов на плате. В нем предусмотрено как автоматическое, так и ручное размещение. В любом случае пользователь имеет возможность оценить качество текущего варианта размещения с помощью специальных графических средств. Эта программа имеет вспомогательный характер, и ее применение оправдано лишь в случае проектирования очень сложных плат с большой плотностью электрических связей.

PCROUTE - программа для автоматической трассировки соединений ПП. Является одной из наиболее сложных программ пакета.

Особое место занимает программа PCLOGS, предназначенная для логического моделирования схем. Но она не имеет отношения к проектированию ПП и даже не всегда включается в состав пакета. Все остальные программы являются программами-утилитами, выполняющими служебные функции. Количество этих программ около 30. Рассмотрим здесь лишь важнейшие из них.

PCSHELL - программа-оболочка, предназначенная для избавления пользователя от проблем, связанных с работой в среде MS DOS, и для создания среды, в которой пользователь может общаться с САПР PCAD на языке предметной области проектирования ПП. Пользователь может запускать любую из программ и автономно, выбрав соответствующий исполняемый файл.

PCNODES - утилита для выделения из графических баз данных списка цепей и сохранения его в специальном двоичном формате. Этот список цепей нужен для работы других утилит.

PCLINK. объединяет несколько списков цепей в один общий список цепей. Служит для много листового проектирования.

РСРАСК - программа-упаковщик, которая создает исходное описание перечня деталей, необходимых для размещения на плате, и списка связей их контактов исходя из схемы принципиальной электрической. PCNLT делает то же самое, что и РСРАСК, но исходной информацией служит не схема, а специально созданное пользователем текстовое описание схемы.

РСВАСК формирует специальные команды для автоматического переименования элементов принципиальной схемы, если в процессе автотрассировки или авторазмещения на плате были сделаны перестановки взаимозаменяемых элементов.

РССОМР редактирует упаковочную информацию библиотечных компонентов.

PCLIB - программа обслуживания библиотек. В PCADe два типа библиотек - библиотека символов и библиотека деталей (конструктивно-технологических образов). Им обычно соответствуют каталоги SYM и PRT.

PCDRC - программа технологического контроля топологии ПП на узкие места и зазоры.

PCERC - программа электрического контроля соответствия топологии ПП схеме принципиальной электрической.

PCPRINT - программа для распечатки схем на принтере.

PCPLOTS - программа для распечатки схем на плоттере.

РСРНОТО - программа для вывода графической информации на

фотокоординатограф.

PCDRILL - программа для формирования управляющих карт сверлильного станка с ЧПУ.

Каждой программе соответствует свой исполняемый файл .ехе.