Оценка устойчивости конструкции к механическим

Воздействиям

Наиболее распространенными видами механических воздействий являются вибрация и удары. Для того чтобы конструкция была механически прочной, частота собственных колебаний конструкции (f₀) должна быть больше, чем частота воздействующих колебаний (f), которая определяется техническим заданием в зависимости от условий эксплуатации f₀ > f. Если условие

f₀ > f не выполняется, необходимо изменить собственную частоту платы, варьируя ее геометрическими размерами, например, толщиной, или применяя системы амортизации. Расчет вибропрочности для заданной печатной платы, упрощенной моделью которой является пластина, проводят в следующей последовательности:

1. Определение собственной частоты колебаний.

2. Определение коэффициента передачи по ускорению.

3. Определение виброускорения и виброперемещения.

4. Определение максимального прогиба пластины относительно ее краев.

5. Проверка выполнения условий вибропрочности.

Определение собственной частоты колебаний f₀

Печатные платы, на которых монтируются радиоэлементы, относятся к разряду колебательных систем с распределенной нагрузкой. Расчетное выражение для частоты собственных колебаний печатной платы, нагруженной радиоэлементами, имеет вид:

f₀=Кm ·Кн· В·h·10²/L², (2.32)

f₀=0,74*0,09*42*0,002*10²/0,07²=114Гц

где Кm – поправочный коэффициент на материал;

Кн – поправочный коэффициент массы элементов;

В – частотная постоянная, зависящая от вида закрепления и материала пластины. Для способа крепления пластины в четырех точках по углам

В =42;

h – толщина пластины (платы), м

L – длина пластины (платы), м.

Поправочный коэффициент на материал рассчитывают по формуле:
К_m=√(Е_m ρ_с/ Е_с ρ_m), (2.33)

К_m=√(3,02*10¹⁰*7,8*10¹⁰/22*10¹⁰*2,05*10³) =0,74

где Е_m - модуль упругости применяемого материала, для стеклотекстолита

Е_m =3,02*10 ¹⁰ Па;

ρ_m - плотность применяемого материала, для стеклотекстолита

ρ_m = 2,05*10³ кг/м³;

Е_с= 22*10 ¹⁰ Па – модуль упругости стали;

ρ_с =7,8 *10³ кг/м³ – плотность стали.

Поправочный коэффициент массы элементов рассчитывают по формуле:

К_н=1/[√(1+Q_э/ Q_m)], (2.34)

К_н=1/[√(1+0,225/0,01)]=0,09

где Q_э - масса элементов, размещенных на плате, кг;

Q_m - масса пластины (платы), кг, которую можно определить следующим образом:

Q_m= L·b·h·ρ_m, (2.35)

Q_m=0,07*0,07*0,001*2,05*10³=0,01кг

где b - ширина пластины (платы), м.

Определение коэффициента передачи по ускорению

К_У=(1+1,08*К_р²)/(1-К_Р²) (2.36)

К_У=(1+1,08*0,44²)/(1-0,44²)=1,5

где Кр - коэффициент расстройки относительно частоты собственных
колебаний:

K_Р = f/f₀, (2.37)

K_Р =50/114=0,44
где f- частота возбуждения, Гц. Примем f = 50 Гц.

Определение виброускорения и виброперемещения

Для пластины, в случае кинематического возбуждения, расчет амплитуд виброускорения a_v и виброперемещения S_v производится по следующим
формулам:

a_v=a ₀ K_y; (2.38)

a_v=6*1,5=9

S_v=a ₀K_y/(4π² f ²), (2.39)

S_v=6*1,5/(4*3,14²*50²)=0,0000913
где a₀= 6,0 м/с² - амплитуда виброускорения краев платы.

Определение максимального прогиба пластины относительно

Ее краев

δ_v=S_v(K_y-l)/K_y (2.40)

δ_v=0,0000913(1,5-1)/1,5=0,0000304

Проверка выполнения условий вибропрочности

 

δ_v <0,003*b. (2.41)

0,0000304<0,00021

Условия вибропрочности выполняются.

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Выбор метода изготовления и способа формирования проводящего

Рисунка

Метод изготовления печатной платы.

Выбираем химический метод - изготовление ПП на фольгированном диэлектрике путем травления фольги с незащищенных резистом пробельных мест. Достоинствами химического метода являются: доступность механизации и автоматизации, возможность получения высокого качества печатных плат, которые обладают высокой адгезией печатных проводников к диэлектрическому основанию. Недостатками химического метода являются: наличие активного воздействия химических веществ на диэлектрическое основание ПП, повышенный расход травителей и стравливаемой меди, которая в большинстве случаев не регенерируется. В промышленности в настоящее время широко внедряются химические методы получения проводящего рисунка печатных плат из фольгированных материалов с утонченной фольгой (5... 10 мкм). В таких печатных платах удается, получить узкие печатные проводники и повысить плотность печатного монтажа.

Способ формирования проводящего рисунка печатной платы:

Лазерный принтер и утюг: потребуется фольгированный текстолит, лазерный принтер, утюг, раствор для очистки поверхности, хлорное железо, сверлильный станок, сверла, самоклеющаяся пленка.

- разметка заготовки,

- очистка платы от загрязнений,

- промывка, сушка,

- печать рисунка,

- вырезка пленки и наклейка на А4,

- удаление глянцевой поверхности,

- помещение А4 в принтер для печати и выставление max тонера,

- проглаживание платы через А4,

- кладем шаблон проводником к фольгированной поверхности и проглаживаем её,

- травление, промывка, сушка.