МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «Оформление чертежа печатной платы»

ГПОУ ТО «Тульский технико-экономический колледж имени А.Г.Рогова»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ     РАБОТЫ ПО ТЕМЕ

 «Оформление чертежа печатной платы»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА»

для студентов 2 курса

специальности

«Монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и

устройств»

2023

Разработал: Зубкова Л.В. преподаватель

ГПОУ ТО «Тульский технико-экономический колледж имени А.Г.Рогова»

 Рассмотрено и одобрено

на заседании ПЦК «Специальных электрорадиодисциплин и связи»

          Протокол №_______

          от «___»______20___г.

                                                                                            Председатель ПЦК  _________

                                                                                            Зубкова Л.В.

Раздел 2 Чертежи и схемы по специальности

Тема 2.4 Чертежи и схемы печатных плат

Лабораторная работа

Оформление чертежа печатной платы

Цель работы:

- изучить правила оформления чертежа печатной платы электронного устройства;

- научиться выполнять чертеж печатной платы электронного устройства.

Пояснение к работе.

Графическая работа выполняется на листе формата А3 с помощью набора чертежных инструментов и при­надлежностей. При выполнении необходимо соблюдать требования правил ЕСКД.

Предварительная подготовка.

Ознакомиться с теоретической частью работы. Изучить правила оформления чертежа ПП.

Ознакомиться с заданием.

Выполнение работы.

На выполнение работы отводится 2 часа. Работа выполняется каждым студентом индивидуально.

Задание.

1. Выполнить чертеж печатной платы электронного устройства по представленному образцу.

Теоретическая часть

Сущность печатного монтажа за­ключается в нанесении на изоляцион­ное основание тонких электропрово­дящих покрытий, выполняющих фун­кции монтажных проводов и элемен­тов схемы — резисторов, конденсато­ров, катушек индуктивности, кон­тактных деталей и др. Ниже приве­дены основные термины, которые бу­дут использованы при изложении материала.

Печатный проводник — участок токопроводящего покрытия, нанесен­ного на изоляционное основание, выполняющий функции обычного монтажного провода.

Печатный монтаж — система пе­чатных проводников, обеспечиваю­щих электрическое соединение эле­ментов схемы.

Печатная плата — изоляционное основание с нанесенным на нем пе­чатным монтажом.

Навесные элементы — объемные электро- и радиоэлементы, установ­ленные и закрепленные на печатной плате способом пайки и имеющие электрический контакт с печатными проводниками.

Контактная площадка — метал­лизированный участок вокруг мон­тажного отверстия, имеющий элек­трический контакт с печатным про­водником и обеспечивающий элек­трическое соединение навесных эле­ментов схемы с печатным монтажом.

Монтажное отверстие — отвер­стие в печатной плате, предназна­ченное для закрепления выводов на­весных элементов и электрического соединения их с печатными проводни­ками.

Координатная сетка — сетка, на­носимая на изображение платы и служащая для определения положе­ния монтажных отверстий, печатных проводников и других элементов платы.

Шаг координатной сетки — рас­стояние между соседними линиями координатной сетки. Шаг координат­ной сетки должен быть кратным 0,625 мм (0,625; 1,25; 1,875; 2,5 и т. д.)

Узел координатной сетки — точка пересечения линий координатной сетки.

Свободные места — участки пе­чатной платы, где при размещении проводников могут быть выдержаны рекомендуемые значения ширины проводников и расстояния между проводниками и контактными пло­щадками.

Узкие места — участки печатной платы, где при размещении провод­ников, ширина проводников, расстоя­нии между ними и контактными пло­щадками выполняются меньше реко­мендуемых   (вплоть до минимально допустимых).

Печатный блок — печатная плата с печатной схемой, навесными эле­ментами и другими деталями, про­шедшая все стадии изготовления.

Конструкторская документация на печатные платы и блоки оформля­ется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.417-91 и дей­ствующими нормативно-техническими документами.

Чертеж печатной платы односторонней или двусторон­ней классифицируется как чертеж детали.

Чертеж печатной платы дол­жен содержать все сведения, необхо­димые для ее изготовления и конт­роля:

- изображение печатной платы со стороны печатного монтажа;

- раз­меры, предельные отклонения и ше­роховатость поверхностей печатной платы и всех ее элементов (отвер­стий, проводников);

- размеры расстояний между ними;

- необходи­мые технические требования;

- сведе­ния о материале.

Размеры каждой стороны печат­ной платы должны быть кратными 2,5 при длине до 100 мм, 5 при длине до 350 мм, 20 при длине более 350 мм.

Максимальный размер любой из сто­рон печатной платы не должен пре­вышать 470 мм.

Соотношение линей­ных размеров сторон печатной платы должно быть не более 3:1 и выбира­ется из ряда 1:1; 1:2; 2:3; 2:5.

Тол­щину плат определяют исходя из механических требований, предъяв­ляемых к конструкции печатного блока, с учетом метода изготовления.

Рекомендуются платы толщиной 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.

Чертежи печатных плат выполняют в нату­ральную величину или с увеличением 2:1, 4:1, 5:1, 10:1.

Разработку чертежа печатной платы начинают с нанесения координатной сетки. За основной шаг пря­моугольной координатной сетки по ГОСТ принимается 2,5 мм.

Для малогабаритной аппаратуры и в технически обоснованных случаях допускается применять дополнитель­ные шаги  1,25 и 0.5 мм.

Центры всех отверстий на печат­ной плате должны располагаться в узлах координатной сетки. Если из-за конструктивных особенностей навесного элемента этого сделать нельзя, то центры отверстий распола­гают согласно указаниям чертежа на этот элемент. Такое расположение центров отверстий используют для ламповых панелей, малогабаритных реле, разъемов и других элементов. При этом должны соблюдаться сле­дующие требования: центр одного из отверстий, принятого за основное, должен быть расположен в узле координатной сетки; центры осталь­ных отверстий нужно по возможно­сти располагать на вертикальных или горизонтальных линиях коорди­натной сетки.

На рисунке 1 показано расположение отверстий на печатной плате.

Рисунок 1 - Изображение отверстий

Диаметры монтажных и переход­ных металлизированных и неметаллизированных отверстий выбирают из ряда (0,2); 0,4; (0,5); 0,6; (0,7); 0,8; (0,9); 1,0; (1,2); 1,3; 1,5; 1,8; 2,0; 2,2; (2,4); (2,6); (2,8); (3,0). Диа­метры, не взятые в скобки, являются предпочтительными. Не рекоменду­ется на одной печатной плате иметь более трех различных диаметров отверстий. Диаметры металлизиро­ванных отверстий выбирают в зави­симости от диаметров выводов навес­ных элементов и толщины платы, а диаметры неметаллизированных отверстий — в зависимости от диа­метров выводов навесных элементов, устанавливаемых в эти отверстия (табл.1). Необходимость зенковки монтажных и переходных отверстий диктуется конкретными конструк­тивными требованиями и методом изготовления платы.

Таблица 1

Рисунок 2 – Таблица отверстий

При применении других диамет­ров металлизированных отверстий по ГОСТ 10317-79 разница между диаметром металлизированного от­верстия и диаметром вывода должна быть не более 0,4 мм для выводов диаметром от 0,4 до 0,8 мм и 0,6 мм для выводов диаметром свыше 0,8 мм.

Шероховатость поверхности мон­тажных неметаллизированных отвер­стий и торцов печатных плат должна быть Rz < 80 по ГОСТ 2789-73. Ше­роховатость поверхности монтажных и переходных металлизированных от­верстий — Rz < 40.

Для упрощения графики платы отверстия показывают окружностями одинакового диаметра с обозначе­нием по таблице 2 (по ОСТ 27-72-694-834).

При выполнении отверстий таким способом на поле чертежа помещают таблицу отверстий (рис. 2). Раз­меры граф и форма таблицы ГОСТ не устанавливаются.

Все монтажные отверстия долж­ны иметь контактные площадки.

Фор­ма контактной площадки может быть произвольной, круглой, прямоуголь­ной или близкой к ним. Центр кон­тактной площадки симметричной формы должен совпадать с центром монтажного отверстия, для контакт­ных площадок прямоугольной и овальной форм центр монтажного от­верстия может быть смещен (рис. 3). Круглые контактные площад­ки и отверстия с зенковкой изображают одной окружностью, диаметр которой должен соответствовать ми­нимальному размеру контактной пло­щадки. Размер диаметра контактных площадок следует указывать в тех­нических требованиях чертежа. При наличии на плате контактных пло­щадок, не оговоренных размерами, или по форме, отличных от круглых, допускается все контактные площад­ки изображать окружностью, равной диаметру отверстия. Форму и раз­меры следует задавать записью в технических требованиях «Форма контактных площадок произвольная».

Таблица 2

Рисунок 3 - Изображение  контактных  площадок

Рисунок 4 - Изображение контактной площад­ки с проводником

Для простановки размеров груп­повых контактных площадок реко­мендуется вынести изображение кон­тактной группы в увеличенном масштабе с простановкой необходимых размеров на поле чертежа (рис.5). Рекомендуется делать плавный пере­ход контактной площадки в провод­ник. При этом ось симметрии печат­ного проводника должна быть пер­пендикулярна касательной к контуру контактной площадки или самому контуру контактной площадки (рис. 4). Расстояние между краем про­водника, контактной площадки, неметаллизированного отверстия и краем платы должно быть не менее тол­щины платы Т. Печатные проводни­ки следует изображать в виде отрез­ков линий, совпадающих с линиями координатной сетки, или под углом» кратным 15°. Допускается выполне­ние проводников произвольной кон­фигурации и скругление перегибов проводников (рис. 7).

Печатные проводники следует вы­полнять одинаковой ширины на всем протяжении. В узких местах сужают проводники до минимально допу­стимых значений на возможно мень­шей длине. Взаимное расположение проводников не регламентируется. При необходимости прокладки про­водников шириной 0,3—0,4 мм на всем протяжении рекомендуется че­рез 25—30 мм предусматривать рас­ширение проводника типа контакт­ной площадки.

Рисунок 5 – Изображение контактной группы

Проводники шириной менее 2,5 мм изображают одной линией, являю­щейся осью симметрии проводника, более 2,5 мм — двумя линиями и штрихуют под углом 45⁰ или зачер­няют. Проводники шириной более 5 мм следует выполнять как экран (рис. 6).

Рисунок 6 - Изображение проводников шири­ной более 5 мм

Рисунок 7 – Чертеж печатной платы с проводниками произвольной формы

Форма вырезов в широ­ких проводниках и экранах должна быть показана на чертеже и опре­делена размерами (см. рис. 7). В целях упрощения чертежа допус­кается выполнять проводники любой ширины одной линией, при этом в технических требованиях чертежа указывают ширину проводника.

При прокладке печатных провод­ников следует по возможности избе­гать ответвлений проводников (рис. 8); концы печатных проводников, предназначенные для подключения печатной схемы, рекомендуется рас­полагать с учетом удобства приме­нения переходных элементов (рис. 9). Границы участков печатной платы, которые не допускается зани­мать проводниками, ограничивают штрихпунктирной утолщенной ли­нией.

Рисунок 8 - Изображение печатных  проводни­ков: а — правильное; б — неправильное

Рисунок 9 - Изображение контактов для под­ключения печатной платы: а — правильное; б — неправильное

Габаритные размеры печатной платы, диаметры и координаты от­верстий, контактных площадок и их относительное расположение показы­вают на чертеже одним из следую­щих способов:

а) в соответствии с требования­ми ГОСТ с помощью раз­мерных и выносных линий;

б) нанесением координатной сет­ки;

в) комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки;

г) с помощью таблицы коорди­нат.

На рисунке 10 приведен пример вы­полнения чертежа двусторонней пе­чатной платы. Размеры всех элемен­тов нанесены при помощи размерных и выносных линий. При таком спо­собе выполнения чертежа координат­ную сетку не наносят. За начало от­счета в данном примере принят центр левого нижнего отверстия платы. От­верстия различного диаметра обоз­начены в соответствии с данными таблицы 2. Контактные  площадки и отверстия с зенковкой упрощенно изображены одной окружностью.

Рисунок 10 - Чертеж двусторонней печатной платы

При задании размеров нанесе­нием координатной сетки линии сет­ки должны нумероваться. Шаг нуме­рации определяют конструктивно с учетом насыщенности и масштаба изображения. Координатную сетку в зависимости от способа выполнения документации наносят на все поле платы (см. рис. 5) или риска­ми по периметру платы (рис. 11). Допускается наносить не все линии координатной сетки, при этом на по­ле чертежа помещают запись типа «Линии координатной сетки нанесе­ны через одну» (рис. 12).

За нуль в прямоугольной системе координат на главном виде платы принимают центр крайнего левого нижнего от­верстия, левый нижний угол платы, левую нижнюю точку, образованную построениями, например продолже­нием линии контура платы, углы ко­торого срезаны.

Рисунок 11 - Вариант нанесения координатной сетки

На рисунке 12 приведен пример вы­полнения чертежа печатной платы комбинированным способом проста­новки размеров — при помощи раз­мерных и выносных линий и коорди­натной сетки. Линии координатной сетки нанесены через одну, и поэто­му приведена соответствующая за­пись в технических требованиях чер­тежа. На поле чертежа выполнена таблица отверстий. Все недостающие данные относительно печатного монтажа указаны в технических тре­бованиях чертежа.

Рисунок 12 – Чертеж печатной платы с проводниками произвольной формы

Пример выполнения чертежа пе­чатной платы с указанием размеров в таблице координат приведен на рисунке 7. Размеры диаметров отверстий указаны на чертеже, относи­тельное расположение отверстий — в таблице координат; все отверстия обозначены арабскими цифрами со­гласно ГОСТ 2.307-68.

На чертеже печатной платы ука­зывают габаритные размеры платы, ширину проводников, имеющих стро­го определенную или переменную ши­рину (при этом расчетную ширину следует указывать на каждом участ­ке между двумя соседними контакт­ными площадками, переходными или монтажными отверстиями); диамет­ры и координаты крепежных, техно­логических и других отверстий, несвязанных с печатным монтажом.

На поле чертежа указывают ме­тод изготовления платы, технические условия (если не все данные содер­жатся на чертеже), шаг координат­ной сетки, ширину проводников и расстояния между ними, расстояния между контактными площадками, между контактной площадкой и про­водником, допуски на выполнение проводников, контактных площадок, отверстий и расстояний между ними, особенности конструкции, технологии и другие параметры печатных плат.

Технические требования распола­гают над основной надписью, фор­мулируют и излагают в следующей последовательности:

1. Плату изготовить ………..  методом.

2. Плата должна соответствовать (ГОСТ, ОСТ).

3. Шаг координатной сетки ...... мм.

4. Конфигурацию проводников выдерживать по координатной сетке с отклонением от чертежа ..... мм.

5. Допускается скругление углов контактных площадок и проводни­ков.

6. Места, обведенные штрихпунктирной линией, проводниками не за­нимать.

7. Требования к параметрам эле­ментов   платы — в соответствии с конструктивными данными.

8. Ширина проводников в свободных местах ... мм, в узких ... мм.

9. Расстояние между двумя проводниками, между двумя контактны­ми площадками или проводником и контактной площадкой в свободных местах ... мм, в узких— ... мм.

10. Форма контактных площадок произвольная, b_min =.... мм.

11. Допускается занижение кон­тактных площадок металлизирован­ных отверстий:  на  наружных слоях до зенковки, на внутренних слоях ...

12. Предельные отклонения расстояний между центрами отверстий, кроме  оговоренных особо, в узких местах ±  .......мм, в свободных местах ± .... мм.

13. Предельные отклонения рас­стояний   между   центрами   контакт­ных площадок в группе ± ... мм.

14. Маркировать эмалью...... ГОСТ..., шрифт ….... по ГОСТ…....

На изображении платы допуска­ется указывать маркировку (рис. 12) в соответствии с требованиями ГОСТ 2.314-68. Маркировка может быть основной и дополнительной.

Основная маркировка включает ус­ловное обозначение платы; порядко­вый номер изменения чертежа; дату изготовления, порядковый или заводской номер платы и партии плат. Условное обозначение платы следует выполнять травлением фольги. В ка­честве условного обозначения прини­мают последние три цифры обозначения чертежа платы или буквенно-цифровое обозначение функциональ­ной группы, например ЛОГ 2. Ос­тальная маркировка выполняется краской.

Дополнительная маркировка включает позиционные буквенно-цифровые обозначения навесных эле­ментов по электрической принципи­альной схеме, изображение контура навесных элементов, цифровое обо­значение выводов навесных элемен­тов, точек контроля, обозначение по­ложительного вывода (+) полярных навесных элементов.

Символы дополнительной марки­ровки следует выполнять травлением фольги при наличии свободного мес­та на стороне печатного монтажа платы или краской способом сетко-графической печати со стороны пе­чатного монтажа платы, а при необ­ходимости — и со стороны пайки.

К числу особенностей печатного монтажа относятся плоское располо­жение печатных проводников, что не позволяет осуществлять переход с одной платы на другую без перемы­чек, переходных колодок или разъе­мов; установка навесных элементов н крепление выводов только путем пропускания их в отверстия; одно­временная пайка всех элементов, ус­тановленных на печатной плате.

Рисунок 13 - Размещение навесных элементов на печатной плате: а — рекомендуемое; б — не рекомендуемое

Навесные элементы следует раз­мещать правильными рядами, парал­лельно один другому, на той стороне платы, где отсутствуют печатные проводники (рис.13). Такое разме­щение позволяет устанавливать и закреплять навесные элементы на автоматических линиях и выполнять пайку погружением, исключая воз­действие припоя на навесные элемен­ты.

Все навесные элементы крепятся на плате с помощью выводов, кото­рые вставляют в монтажные отвер­стия и подгибают. Не рекомендуется в монтажном отверстии размещать два и более выводов. Некоторые эле­менты, например маломощные тран­зисторы, крепят клеем.