4. Конструирование
Конструирование аппаратуры на цифровых микросхемах включает следующие основные этапы: создание макета печатных плат, разработку топологии изготовления печатных плат, конструирование корпуса прибора, в котором должны быть размещены печатные платы. Значение этапа конструирования при построении аппаратуры на микросхемах очень велико, потому что именно такие элементы конструкции как печатные платы, элементы крепления и другие, в значительной мере определяют объем, массу и надежность аппаратуры.
4.1 Изготовление макета печатной платы
Платы с проводниками и контактными площадками используют тогда, когда устройство предварительно хорошо отработано. В процессе настройки приходится несколько раз демонтировать отдельные детали и устанавливать другие, а печатные контактные площадки под действием многократных тепловых и механических нагрузок, как правило, отслаиваются. Поэтому на этапе отладки схемы лучше применять монтажные платы, которые являются макетом будущей печатной платы.
Для изготовления монтажной платы используют пластину изоляционного материала (гетинакса, текстолита и стеклотекстолита) со множеством отверстий, в которые вставляются выводы навесных электрорадиоэлементов. Из луженного одножильного провода изготавливают проводники платы, которые соединяют между собой выводы элементов в соответствии с электрической принципиальной схемой.
Проверка работоспособности монтажной платы цифровых часов и ее сборка проводятся не в целом, а по блочно, так как электрическая принципиальная схема состоит из нескольких блоков – блока генератора импульсов, блока, состоящего из цепочки последовательно включенных счетчиков и блока на транзисторных ключах, предназначенного для гашения нуля в разряде десятков часов. Это делается для того, чтобы легче можно было обнаружить неисправность и сократить время на ее устранение.
После изготовления монтажной платы приступают к разводке печатной платы.
4.2 Трассировка печатной платы
Основными особенностями изготовления печатных плат, предназначенных для цифровых устройств, являются – малая толщина печатных линий, малые расстояния между соединительными контактными площадками, а также значительная сложность плат, вызванная большим числом соединений между микросхемами.
Изготовление фотошаблона, через который впоследствии делается экспонирование нашей будущей печатной платы, конструируется в программе Sprint-Layout 4.0. После зарисовки и проверки правильности шаблона производится печать на специальной пленки для принтеров.
После этого поверхность фольгированного стеклотекстолит полируется до блеска, а затем протирается обычной чистой тряпкой для лучшего нанесения фоторезиса. Затем отрезается нужный размер фоторезиста и наносится на стеклотекстолит ровным слоем. Накладываем на фольгированный стеклотекстолит покрытый пленочным фоторезистом, шаблон изготовленный на пленки и накладываем стекло. Затем над этой конструкцией подвешивается ультрафиолетовая лампа на определенное время. После окончания времени засвечивания фоторезиса удаляем пленку с него и опускаем в ванну с раствором воды и кальцинированной соды и ожидаем проявления рисунка на стеклотекстолите. По окончанию проявки проверяется качество и правильность нанесенного рисунка. Дальше идет травление платы.
Готовая плата травится химическим методом в растворе хлорного железа плотностью 1, 3 г / см3 ( 150 грамм хлорного железа FeCl3 (порошок) растворяют в 200 миллилитрах воды). Готовый раствор выливают в плоскую стеклянную эмалированную или пластмассовую ванночку, и погружают в него заготовку печатной платы. Время травления зависит от температуры раствора и интенсивности обмена его у поверхности фольги. Для ускорения процесса травления можно травить печатную плату в вертикальном положении. При этом продукты реакции будут оседать на дно кюветы и не будут препятствовать процессу травления. Но можно травить плату и в горизонтальном положении при этом необходимо периодически покачивать ванночку. При температуре раствора 20 – 25 ˚C процесс травления заканчивается примерно через час, а в подогретом до температуры 40 – 50 ˚C растворе требуется около 25 – 30 минут.
Сверление отверстий под выводы микросхем проводится сверлами диаметром 0, 5 – 1 миллиметр. Более толстые сверла применять нельзя, так как при этом контактные площадки получаются тонкими и будут легко отклеиваться при нагреве. Диаметр отверстий в печатной плате должен быть чуть больше вставляемого в него вывода, что обеспечит свободную установку элемента. Разница должна быть не менее 0, 2 – 0, 3 миллиметра.
Протравленную плату тщательно промывают попеременно холодной и горячей водой, а затем ватой, смоченной в ацетоне, удаляют остатки краски. После чего плату необходимо облудить. При облуживании недопустим перегрев платы.
Сборка цифровых устройств требует особого внимания, надо стараться делать как можно меньше ошибок, так как их поиск и устранение занимают гораздо больше времени, чем сборка устройства в целом.
После изготовления печатной платы приступают к установке данной платы в корпус.
0 комментариев