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:
Кm=√(Еm ρс/ Ес ρm), (2.33)
Кm=√(3,02*1010*7,8*1010/22*1010*2,05*103) =0,74
где Еm - модуль упругости применяемого материала, для стеклотекстолита
Еm =3,02*10 10 Па;
ρm - плотность применяемого материала, для стеклотекстолита
ρm = 2,05*103 кг/м3;
Ес= 22*10 10 Па – модуль упругости стали;
ρс =7,8 *103 кг/м3 – плотность стали.
Поправочный коэффициент массы элементов рассчитывают по формуле:
Кн=1/[√(1+Qэ/ Qm)], (2.34)
Кн=1/[√(1+0,225/0,01)]=0,09
где Qэ - масса элементов, размещенных на плате, кг;
Qm - масса пластины (платы), кг, которую можно определить следующим образом:
Qm= L·b·h·ρm, (2.35)
Qm=0,07*0,07*0,001*2,05*103=0,01кг
где b - ширина пластины (платы), м.
Определение коэффициента передачи по ускорению
КУ=(1+1,08*Кр2)/(1-КР2) (2.36)
КУ=(1+1,08*0,442)/(1-0,442)=1,5
где Кр - коэффициент расстройки относительно частоты собственных
колебаний:
KР = f/f0, (2.37)
KР =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 av и виброперемещения Sv производится по следующим
формулам:
av=a 0 Ky; (2.38)
av=6*1,5=9
Sv=a 0Ky/(4π2 f 2), (2.39)
Sv=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
δv=Sv(Ky-l)/Ky (2.40)
δv=0,0000913(1,5-1)/1,5=0,0000304
Проверка выполнения условий вибропрочности
δv <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.
