Перечень сокращений 3

3.7. Расчет электрических параметров

3.7.1. Емкость в печатном монтаже

Емкость между двумя проводниками (рис.4.):

C=8.85∙ε'∙Cг∙l [пФ]

Где :

ε' - эффективная диэлектрическая проницаемость изоляционных материалов;

Cг - безразмерная величина, определяющая емкость на единицу длины рассчитываемой системы проводников;

l – длина системы проводников, м.

Специальный защитный лак используется в печатных платах для защиты печатного монтажа от воздействия климатических факторов внешней среды. При этом для одно- и двухсторонних плат при определении ε' необходимо учитывать диэлектрическую проницаемость основания платы e₂ = 5.6, для воздуха e₁ = 1.

Рис.4 Емкость между проводниками

Сг=К'К

ε'=ε1+ε22=3.3

К=f() и К’= f(’), где =arcsin k и ’=arcsin k’.

Модуль эллиптического интеграла 1 рода k =S2S2+t, t = 0.25мм

k =S2S2+t=0.08750.0875+0.25=0.26

k'=1-k2=0.97

α=15°

’=75°

Сг=К'К=5

C=8.85∙3.3∙5∙0.062=9.05 пФ

Из проведенных расчетов видно, что межпроводниковая емкость очень мала и не буде мешать работе устройства.

3.7.2. Расчет индуктивности печатных проводников

Расчет индуктивности для прямолинейного уединенного проводника:

Рис.5. Прямолинейный уединенный проводник

Индуктивность рассчитывается по формуле:

L=0.2l∙(ln2l0.224t+tср-1)

Где l – длина проводника.

L=0.2∙0.062∙ln2∙0.0620.224∙0.285∙10-3-1=0.081 мкГн

Расчет индуктивности для двухпроводной печатной линии:

Рис.6. Двухпроводная печатная линия

L=0.4(lnS't+hф+1.5)

L=0.4ln0.44∙10-30.285∙10-3+1.5=0.774 мкГн

3.7.3. Взаимная индуктивность печатных проводников

Расчет взаимной индуктивности

Рис.7. Проводники без экранизирующей плоскости

Взаимная индуктивность печатных проводников вычисляется по формуле:

M= 0.2l(ln2lS'-1)

M= 0.2∙0.062ln2∙0.0620.44∙10-3-1=0.058 мкГн

Из расчетов видно, что максимальные значения паразитных индуктивностей печатных проводников и взаимных индуктивностей проводников малы, они не окажут влияния на выходные параметры платы, и ими можно пренебречь в процессе создания платы.

3.8. Моделирование

3.8.1. Тепловое моделирование блока

Расчет теплового моделирования блока происходит в подсистеме АСОНИКА-Т. Подсистема АСОНИКА-Т предназначена для автоматизации моделирования тепловых процессов микросборок, радиаторов, теплоотводящих оснований, гибридно – интегральных модулей, блоков этажерочной и кассетной конструкции, шкафов, стоек и других нетиповых (произвольных) конструкций.

Построим модель теплового процесса герметичного блока РЭС.

Размеры блока: длина –200мм, ширина –150 мм, высота – 75 мм. Толщина стенок блока – 4 мм. Коэффициент теплопроводности материала корпуса блока – 0.25 Вт/м*К, коэффициент черноты – 0.8, коэффициент облученности - 0.8.

Зададим в подсистеме АСОНИКА-Т типовую конструкцию корпуса и его параметры. Корпус находится в окружающей среде, тип расчета - стационарный. На рисунке 8 представлено окошко ввода параметров корпуса.

Рис. 8. Окно ввода параметров корпуса

После ввода параметров в основном окне появляется топологическая модель корпуса (рис.9.).

Рис. 9. Топологическая модель корпуса
После этого необходимо добавить узлы, которые будут соответствовать печатным узлам, и также задать их параметры.

Создаем новый узел А2, и задаем для него параметры взаимодействия. Печатный узел взаимодействует излучением с правой, левой, передней и задней стенками корпуса - ветви типа 16 (рис. 10.); с соседними печатными узлами через воздушные прослойки - ветви типа 41 (Рис. 11.).

Рис. 10. Окно ввода параметров взаимодействия ПУ со стенками корпуса

Рис. 11. Окно ввода параметров взаимодействия ПУ с соседними ПУ через воздушные прослойки

Далее создаем начальные узлы (пронумерованы 0). Один узел 0 соединяем с узлом 7 (окружающая среда) и задаем тип воздействия - постоянная температура 25°С.

Второй узел 0 мы соединяем с узлом 10 (печатный узел А2), потому что тепловыделение идет от печатной платы, и задаем тип воздействия - постоянная мощность. Те же действия выполняются для все остальных печатных узлов. В итоге получаем модель, готовую к расчету (рис. 12.)

Рис. 12. Топологическая модель

В результате моделирования мы можем рассчитать температуры в узлах тепловой модели, которые соответствуют температурам стенок моделируемого корпуса, печатных узлов, а также воздуха внутри корпуса. Результаты расчета приведены для температуры окружающей среды 25°С (Рис. 13.) и для температуры 40°С (Рис.14.)

Рис. 13. Результаты расчета при 25°С

Рис. 14. результаты расчета при 40°С

После проведенных расчетов видно, что температуры печатных узлом не выходят за допустимые пределы рабочих температур ЭРИ, при которых устройство функционируют нормально. Тем самым не нужно вносит никаких изменений в конструкцию цифрового эхолота с целью понижения рабочих температур.

3.9. Электромагнитная совместимость

Повсеместное внедрение электротехнических и радиоэлектронных средств (РЭС) в нашу жизнь приводит к возрастанию уровней электромагнитных полей, которые создаются ими в окружающем пространстве. Эти поля являются сильнейшими помехами для других подобных устройств, ухудшая условия их функционирования и снижая эффективность применения. В этом процессе нетрудно увидеть характерные черты диалектического развития: прогресс в данной области техники стал все более сдерживаться отрицательными явлениями, порожденными ее количественным ростом. Дальнейший прогресс потребовал преодоления этой тенденции, т. е. развития на новом качественном уровне, заключающемся в обеспечении совместного функционирования различных средств. Так появилось направление радиоэлектроники, призванное обеспечить одновременную и совместную работу различного радиотехнического, электронного и электротехнического оборудования. Это направление получило название электромагнитной совместимости электронных средств (ЭМС ЭС).

Обеспечение совместной работы электронных средств относится к одной из наиболее важных и актуальных проблем современной техники, так как продолжающийся процесс развития электротехники, электроники и радиоэлектроники усиливает зависимость результатов применения создаваемых ЭС от условий их совместного функционирования.

Электромагнитное поле (ЭМП) - это форма материи, с помощью которой и в которой к происходит взаимодействие между заряженными частицами. Это поле представляет собой взаимосвязанные переменные магнитное поле и электрическое поле. Взаимная связь магнитного Н и электрического Е полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появлению другого: переменное электрическое поле, которое появляется за счет ускоренно движущихся зарядов (источников), возбуждает в соседних областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке пространства в виде электромагнитных волн, которые бегут от источника. Из-за того, что скорость распространения волн конечна, электромагнитное поле способно существовать автономно от создавшего его источника и не пропадает с исчезновением этого источника (например, радиоволны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).

Электромагнитная совместимость (Electro Magnetic Combatibility — EMC) — это способность электрооборудования удовлетворительно функционировать в условиях электромагнитных воздействий со стороны окружающей среды, а также не оказывать недопустимого воздействия на эту окружающую среду, которая включает в себя другое электрооборудование. В последнее время пристальное внимание уделяется вопросам обеспечения электромагнитной совместимости электронных устройств и модулей с их отдельными узлами и компонентами. Рост требований к дальнейшему улучшению характеристик электромагнитной совместимости обусловлен тем, что область применения электронных устройств постоянно расширяется. Системные решения на основе микроэлектроники и полупроводниковой электроники применяются во всех сферах промышленности, домашнего хозяйства и на транспорте. В настоящее время оценка продукции с точки зрения ЭMC необходима в ещё большей степени, чем на ранних этапах развития электроники. Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок или помехоустойчивость оборудования недостаточна. В этом случае возможны нарушения в работе компьютеров, цифровых устройств релейной защиты, систем цифрового управления и АСУ разного уровня, появление ложных команд в указанных системах, что может привести к катастрофическим последствиям. Основные понятия электромагнитной совместимости рассматривают воздействие как излучаемых, так и кондуктивных помех (наводки), распространяющихся по проводникам (например, наводки по цепям питания), а также чувствительность электрооборудования к воздействию помех (помехоустойчивость). При этом характеристики электромагнитной совместимости могут определяться в полосе частот 0…400 ГГц. Взаимосвязь основных понятий электромагнитной совместимости приведена на рисунке 15.

Рис. 15. Различные аспекты электромагнитной совместимости

Электромагнитные помехи возникают вследствие природных явлений или как результат технических процессов. Примерами естественных помех могут служить атмосферные разряды (электромагнитные импульсы, возникающие при ударе молнии) или электростатические разряды (ElectroStatic Discharge — ESD). Последние имеют особенно большое значение в полупроводниковой электронике. В промышленном оборудовании основным источником помех являются процессы переключения в электрических цепях, связанные с очень быстрым изменением токов и напряжений, что, в свою очередь, ведёт к появлению электромагнитных помех, которые могут быть периодическими или случайными. Воздействие этих помех может носить как кондуктивный (в виде наводки на токи или напряжения в проводниках), так и излучательный (под влиянием переменного электромагнитного поля) характер. Тип кондуктивной помехи, когда наведённый в проводниках ток имеет знак, т.е. с одинаковой амплитудой протекает как в прямом, так и в обратном направлении, называется симметричной, или дифференциальной, помехой. Если ток помехи замыкается на землю или протекает по проводнику в одном направлении, то такая помеха называется асимметричной, или синфазной. Электромагнитная связь между источником и приёмником помех может возникать в результате:

гальванической связи (наиболее распространённый случай), которая создаёт симметричные помехи;
ёмкостной связи, возникающей в результате воздействия переменного электрического поля на паразитные конструктивные ёмкости;
индуктивной связи, вызванной нахождением проводника, по которому течёт ток, в переменном магнитного поле;

электромагнитной связи, которая может иметь кондуктивной характер (возникает как наводка на проводники в кабельных жгутах или на проводящие дорожки печатной платы) либо распространяется путём излучения (если ширина зазора между источником и приёмником помехи превышает 0.1 длины волны излучения λ).

Помехи, которые создаются источниками (токи, электрические и магнитные поля, напряжения), могут появляться как в виде случайно распределенных во времени величин, так и в виде периодически повторяющихся. И в том и в другом случае речь может идти как об широкополосных, так и об узкополосных процессах. Процесс называют узкополосным тогда, когда энергия спектра в основном сосредоточена в относительно не широкой полосе частот около некоторой зафиксированной частоты ω₀ или широкополосным, если данное условие не выполняется.

При систематизации чаще всего, в первом приближении, не смотря на то, что вариантов существует огромное множество, выделяют четыре типа помех. Их примеры представлены на рис. 16.

Рис.16. Систематизация разновидностей электромагнитных помех

На данном рисунке приведены следующие типы помех:

последовательность прямоугольных (например, тактовых) импульсов. Такие бесконечные последовательности могут быть представлены в форме ряда Фурье и является примером широкополосного процесса с дискретным спектром.
синусоидальная, постоянно действующая периодическая помеха с частотой 50 Гц, чаще всего проникает из системы питания или является высокочастотной несущей волной. Данная помеха имеет спектральную плотность, представляемую двумя линиями вида

X ω = X _max (δ( ω −ω₀) + (δ( ω +ω₀) и представляет собой узкополосный процесс;

однократные затухающие периодические импульсы, случайно возникающие, например, в системе электроснабжения и представляющие собой узкополосный процесс;
одиночные импульсы, которые образованы двумя экспонентами (к примеру, разряды атмосферного или статического электричества) представляют собой широкополосный процесс.

Помехи, которые возникают в проводах, можно рассматривать как синфазные или противофазные токи и напряжения. Синфазные напряжения помех (несимметричные, продольные напряжения) возникают между каждым проводом и землей и воздействуют на изоляцию проводов относительно земли. Синфазные помехи в основном обусловлены разностью потенциалов в цепях заземления прибора. Противофазные напряжения помех (симметричные, поперечные) возникают между проводами двухпроводной линии . Противофазные помехи возникают через гальванические или полевые связи или преобразуются из синфазных помех в системах, которые несимметричны по отношению к земле. Противофазные напряжения помех непосредственно накладываются на полезные сигналы в сигнальных цепях, создавая шумы, или на напряжение питания в цепях электроснабжения, действуют на линейную изоляцию между проводами и могут быть восприняты как полезные сигналы в устройствах автоматизации и таким образом устройство может функционировать ошибочно.

Для решения проблемы ЭМС существует несколько способов:

Сетевые фильтры предназначены того чтобы подавлять помехи от источника электропитания и передавать на выход (в прибор) только частоту сетевого напряжения. Для того чтобы защитить аппаратуру от перенапряжений в схему сетевого фильтра обычно вводят стабилитроны, газоразрядники, варисторы, предохранители.
Использование металлического листа в качестве «земли». такой метод применяется для элементов второго уровня конструктивной иерархии РЭА (субблок, блок, панель). Смысл заключается в том, что в эти конструктивные элементы устанавливается толстый металлический лист, к которому припаиваются обратные провода от все ячеек или модулей. Помехоподавляющие фильтры. Эффективным схемным средством для того чтобы ослабить внешние помехи в сетях питания используют помехоподавляющие фильтры.

Фильтры характеризуются частотой среза и коэффициентом фильтрации, который равен отношению сигнала на входе к отношению сигнала на выходе фильтра. Такие схемы фильтров проектируют для того чтобы ослабить помеху (в идеале до нуля), зная спектр частот полезного сигнала и спектр частот помехи.

Сплошные металлические прокладки используют в качестве шин питания. Такой метод применим если используются многослойные печатные платы для устройств сверхбыстродействующей радиоэлектронной аппаратуры. В таких платах изготавливаются слои с максимально возможной площадью металла, эти слои помещают в внутри многослойной печатной платы и используют их в качестве шин питания. Но если использовать сплошные металлические слои, то значительно падает собственное индуктивное сопротивление шин питания, общие участки протекания токов различных элементов и увеличивается взаимная емкость между шинами питания.
Применение экранов в радиоэлектронной аппаратуре. Когда мощные сигналы проходят по цепям питания, они могут стать источником электромагнитного поля, которое, в свою очередь, может создавать помехи в других цепях связи. Источниками электромагнитных помех могут быть также мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Устройства, которые чувствительны к статическим магнитным полям (например, магнитные элементы с разомкнутым магнитопроводом), могут работать неустойчиво даже от магнитного поля Земли.

Экраны устанавливаются в конструкцию РЭА для того чтобы ослабить ненужное возмущающее поле в каком-либо ограниченном объеме до необходимого уровня или же для нейтрализации действия источника полей. Есть два варианта защиты. В первом варианте, аппаратура, которая должна быть защищена от помех, помещается внутрь экрана, а источник помех остается снаружи. Во втором случае наоборот: источник помех заключается в защитный экран, а аппаратура остается снаружи. Первый вариант обычно используют при защите от внешних помех, второй - внутренних.

В радиоэлектронной аппаратуре функции экранов часто выполняют панели, кожухи и крышки приборов, стоек и блоков. Материалы и их толщину необходимо выбирать, учитывая требования обеспечения механической жесткости и надежности соединения отдельных элементов, а также из соображений эффективности экранирования.

Если в экране присутствуют отверстия и щели, то они будут снижать эффективность защиты, поэтому от них нужно избавляться по максимуму. К сожалению, полностью этого сделать невозможно. Отверстия необходимы для обеспечения нормального теплового режима и вентиляции устройства, а также они нужны в кожухе для установки различных элементов и компонентов. Если в конструкции экрана выполнены отверстия, максимальный размер которых не превышает 1/2 минимальной длины волны сигнала, который экранируется, то эффективность экрана не ухудшится. Иногда закрепляют специальную металлическую сетку на внутренних поверхностях кожуха, чтобы помеха не проникла через вентиляционные отверстия.

По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирования.

Электромагнитное экранирование охватывает диапазон частот от 1 кГц до 1 ГГц. Действие экрана заключается в том, что электромагнитная энергия отражается на границе диэлектрик-экран и затухает в толще экрана. Затухание в экране можно объяснить тепловыми потерями на вихревые токи в материале экрана, а отражение происходит из-за несоответствия между волновыми параметрами материала экрана и окружающей среды. Для нижней границы частотного диапазона большое значение играет отражение, для верхней же границы - поглощение электромагнитной энергии.

Электромагнитное экранирование выполняется как магнитными, так и немагнитными металлами. В низкочастотной части спектра, целесообразно использовать немагнитные металлы высокой проводимости, ферромагнитные материалы высокой магнитной и электрической проводимости - во всем частотном диапазоне электромагнитного поля. Толщина экрана должна быть по возможности наибольшей. Медны и алюминиевые экраны хорошо проявляют себя в диапазоне частот до 1 МГц, а при частотах выше 1 МГц лучше использовать экраны из стали. Но наилучшие результаты можно получить при использовании многослойных экранов, в которых чередуются магнитные и немагнитные металлы. Возможны различные варианты материалов слоев: медь – сталь - медь, медь – пермаллой – медь, пермаллой - медь, и др. Также эффективность экранирования может улучшить внедрение воздушных промежутков, полостей между слоя металлов (20 - 40% всей толщины экрана). При защите РЕА от внешнего поля материал с высокой проницаемостью помещают внутрь, а с низкой проницаемостью помещают наружу. Если же экран защищает источник электромагнитного поля, то происходит ровно наоборот: то материал с высокой магнитной проницаемостью должен быть внешним слоем, а материал с низкой проницаемостью - внутренним.

4. Охрана труда

4.1. Защита человека от электромагнитных воздействий

В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно находится в зоне действия электромагнитного поля Земли, которое является естественным фоном и не наносит вреда человеку. Тем не менее, вся та электроника, находящаяся вокруг нас в повседневной жизни, не настолько безопасна.

Электромагнитное поле (ЭМП) - это электрические заряды, находящиеся в постоянном движении, взаимодействующие друг с другом и образующие, тем самым поле. Частные проявления ЭМП - электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба связанных между собой поля распространяются в виде единого электромагнитного поля.

Источниками электромагнитного поля могу служить многие вещи: линии электропередач, бытовая техника, радиопередающие устройства.

Для защиты человека были разработаны специальные санитарные нормы - ГОСТ 12.1.006-84 регламентирует воздействие электромагнитных излучений на человека, в том числе и те, которые запрещают строительство жилых и прочих объектов вблизи сильных источников излучения.

Нередко наиболее опасным является слабое электромагнитное излучение, которое действует длительное время. Самое большое влияние оказывают мобильные телефоны, персональные компьютеры, СВЧ печи.

Персональный компьютер имеет два источника электромагнитного излучения: это системы блок и монитор, особенно это касается старых мониторов с электронно-лучевой трубкой. Мониторы персональных компьютеров, выполненные на электронно-лучевых трубках, являются потенциальными источниками мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, радиочастотного, сверх- и низкочастотного ЭМИ. Современные персональные компьтеры отличаются повышенными работами частот центральных процессоров и переферийных устройств, а также они потребляют очень много мощности до 400 – 500Вт. В результате этого уровень излучения системного блока на частотах 40 – 70 ГГц за последние 2 – 3 года увеличился в тысячи раз и стал намного более серьезной проблемой, чем излучение монитора. Опасность работы за компьютером еще заключается в том, что человек практически не имеет возможности работать на расстоянии от компьютера, и, как правило, работа продолжается очень длительный период времени. В результате исследования было выявлено , что в России только 15% персональных компьютеров удовлетворяют международным нормам, а 54% - не удовлетворяют им никак.

Антибликовые, контрастирующие фильтры на экранах дисплеев могут одновременно защищают от электростатического потенциала и в определенной степени — от электрической составляющей переменного электромагнитного излучения.

Экран современных дисплеев покрывается почти прозрачным слоем металла, который заземляется. Нужно этого, чтобы уменьшить излучения от монитора. Но таким способом невозможно полностью избавиться от излучения, его можно также уменьшить путем установки внешнего защитного фильтра.

Испытано множество типов защитных фильтров. В литературе известно несколько названий фирм, которым выданы сертификаты соответствия: «Эргон», «Русский щит» (Россия) и фирм OCLI и 3М (США).

Самый хороший защитный фильтр сможет уменьшить уровень излучения оператора, сидящего перед экраном ПК, лишь в 2 - 4, уменьшая электрическую составляющую ЭМИ в непосредственной близости от экрана.

Также необходима комплексная оценка электромагнитной обстановки в помещениях со множеством компьютеров; также необходимо учитывать расположения рабочих мест друг относительно друга.

Уровень электромагнитного излучения зависит также от проводки, в помещения должно присутствовать общее заземление, в противном случае уровень электромагнитного излучения может повысится.

Необходимо ограничивать и контролировать время работы за персональным компьютером, и, если это возможно, находиться как можно дальше от источников электромагнитного излучения в ПК.

5. Экологическая часть

5.1. Бессвинцовая пайка

Согласно директивам стандартов RoHS (Restriction of Hazardous Substances) и WEEE, начиная с 1 июля 2006 года, все электронные компоненты обязаны производиться с соблюдением жестких экологических норм и не содержать таких вредных химических элементов как свинец, ртуть, кадмий и других опасных для здоровья соединений.
например свинец вреден тем, что не удаляется из организма человека, накапливаясь в нем. Потребление свинца при производстве электронных изделий не столь велико: содержание его в блоке на печатной плате с высокой плотностью монтажа - всего несколько грамм, к тому же он "связан" в припое (как правило, олово-свинец), а сама плата герметизирована в корпусе. Но с окончанием срока жизни электронных устройств возникает "свинцовая" проблема, особенно если учесть быстрое сокращение сроков жизни бытовых изделий и ПК и связанный с этим стремительный рост электронных отходов. В результате в земле оказывается значительное количество свинца.

Есть пять групп бессвинцовых припоев:

Sn/Ag. Серебросодержащие припои используются в качестве бессвинцовых припоев долгое время. Они имеют температуру плавления 221°Си хорошие механические свойства. Являются эвтектическими. В сравнении с припоями, содержащими свинец, такие припои имеют большую надежность пайки.
Sn/Ag/Cu. Сплав олова, серебра и меди является трехкомпонентным эвтектическим припоем. Имеет низкую температуру плавления - 217°С. Припой с составом 95,5%Sn+3,8%Ag+0,7%Cu показал, что обладает лучшей надежностью и спаиваемостью, чем бессвинцовые припои, содержащие серебро и медь. Используется в производстве наряду с припоями, содержащими серебро.
Sn/Cu. Медьсодержащие эвтектические припои изначально первоначально были созданы для пайки печатных плат волной припоя. Недостатками этого типа являются высокая температура плавления и худшие механические свойства по сравнению с другими бессвинцовыми припоями.
Sn/Zn/Bi. Имеет температуру плавления близкую к температуре плавления эвтектических припоев, содержащих свинец, но то, что в нем есть цинк, приводит проблемам, связанным с химической активностью: малое время хранения припойной пасты, нужно использовать активные флюсы, потенциальные проблемы коррозии при сборке. Использование такого типа припоев рекомендуется для пайки в среде защитного газа.
Sn/Ag/Bi (Cu) (Ge). Температура плавления припоя в различных колеблется в диапазоне 200…210°С. Низкая температура плавления сплава сильно повышает надежность пайки. Добавление меди и/или германия увеличивает прочность паяного соединения, а также смачиваемость спаиваемых поверхностей припоем.

Качество бессвинцового припоя определяется количеством "вредных" примесей в сплаве, снижающих прочность соединения. Например из-за примеси никеля образуются пустоты в паяном соединении, а из-за алюминия - соединение тускнеет и появляется зернистость.

Припои на основе сплава олова, серебра и меди, известные как припои SAC, используются для пайки как оплавлением, так и для пайки волной. Оловянно-медные припои используются в волновой пайке. Температуры плавления 215…220°С. Сплав Sn-0,7Cu - оловянно-медный эвтектический сплав - имеет температуру плавления 227°С, является одним из самых дешевых бессвинцовых припоев и подходит для пайки волной.

Бессвинцовая пайка мало чем, кроме более высокой температуры, отличается от традиционной Sn/Pb-технологии. Но, возможно, нужно будет провести некоторые изменения в определенных технологических операциях. Так, например, новые типы припоев и флюсов могут повлиять на характеристики припойной пасты. Могут измениться срок службы и хранения, текучесть паст, что потребует изменения конструкции ракеля и режимов оплавления.

При повышенной температуре пайки может произойти перегрев, деформация или выход из строя радиоэлементов. Может произойти расслоение основания печатной платы. Необходима переаттестация технологии пайки, для оценки воздействия более длительного времени пайки и повешенной температуры. Многие компоненты совместимы с таким температурным режимом бессвинцовой пайки. Только некоторые интегральные микросхемы, соединители и конденсаторы не могут использоваться при бессвинцовой пайке, потому что их предельная температура пайки не превышать 225...230°С.

Влияние бессвинцовой пайки неоднородно на различных стадиях процесса, если говорить об оплавлении. В большинстве случаев все изменения происходят из-за более высокой температуры пайки. Необходим более тщательный и доскональный выбор компонентов и материалов основания платы. Также существуют проблемы с охлаждения устройства и поддержки платы. Например многокомпонентные сплавы, в которых содержится более двух металлов очень чувствительны к скорости охлаждения, и в таких припоях могут образоваться различные интерметаллические соединения в зависимости от скорости охлаждения.

Проводились исследования стандартной технологии монтажа на поверхность и пайки волной припоя. На выбор сплава оказывают влияние как экономические, так и технологические факторы. Дорогими являются сплавы на основе индия и их не рационально использовать при пайке волной, когда нужно загружать много припоя.

Флюсы при бессвинцовой пайке волной, почти ничем не отличаются от флюсов при обычной пайке. При выборе флюса нужно помнить, что температура бессвинцовой пайки выше, чем обычной, и рекомендуется использовать водорастворимые флюсы.

6. Экономическая часть

6.1. Расчет себестоимости устройства

В таблице 6 приведен расчет стоимости компонентов Цифрового эхолота.

Таблица 6

Наименование	Цена, руб	Количество	Сумма,руб
С2-23 43 КОм	0,20	1	0,20
С2-23 8,2 КОм	0,20	2	0,40
С2-23 82 КОм	0,20	2	0,40
С2-23 30 КОм	0,20	1	0,20
С2-23 3,6 КОм	0,15	3	0,45
С2-23 6,8 КОм	0,15	4	0,60
С2-23 15 КОм	0,20	2	0,40
С2-23 340 Ом	0,50	1	0,50
С2-23 200 КОм	0,40	1	0,40
С2-23 4 КОм	0,20	1	0,20
С2-23 1 КОм	0,40	22	8,80
С2-23 1 МОм	0,90	1	0,90
С2-23 160 Ом	0,20	1	0,20
С2-23 560 Ом	0,15	4	0,60
С2-23 68КОм	0,18	1	0,18
С2-23 27 КОм	0,15	1	0,15
С2-23 10 КОм	0,15	2	0,30
С2-23 1,5 КОм	0,20	1	0,20
С2-23 750 Ом	0,15	1	0,15
С2-23 47 КОм	0,28	3	0,84
С2-23 12 КОм	0,15	1	0,15
С2-23 3,3 КОм	0,18	3	0,54
С2-23 56 КОм	0,15	1	0,15
С2-235,6 КОм	0,15	2	0,30
С2-23 110 КОм	0,30	1	0,30
С2-23 22 КОМ	0,20	1	0,20
С2-23 3.9 КОм	0,15	1	0,15
С2-23 2 КОм	0,20	1	0,20
С2-23 4,7 КОм	0,15	1	0,15
С1-4 1 КОм	0,15	3	0,45
С1-4 1.2 КОм	0,10	1	0,10
С1-4 330 Ом	0,10	1	0,10
С1-4 7,5 КОм	0,10	1	0,10
С1-4 56 Ом	0,15	1	0,15
С1-4 3,8 Ом	0,20	1	0,20
К50-29 20мкФ	0,70	1	0,70
К50-29 470 мкФ	15	1	15
К50-29 1 мкФ	7,50	2	15
К50-29 4,7 мкФ	3,45	1	3,45
К50-29 10 мкФ	6,50	1	6,50
К50-29 1000мкФ	27	1	27
К50-29 220 мкФ	14,81	3	44,43
К10-17А 0,1 мкФ	12	11	132
К10-17Б 15 нФ	7,27	2	14,54
К10-17Б 68нФ	9,70	2	19,4
К10-17Б 47нФ	6,99	3	20,97
К10-17Б 30 нФ	6,50	2	13
К10-17Б 0,15 мкф	10,12	3	30,36
К10-17Б 75 нФ	9,80	3	29,4
К10-17Б 10 нФ	12,69	1	12,69
К10-17Б 0,33 мкФ	12,15	2	24,30
К10-17Б 33 нФ	5,29	1	5,29
КД-2 6,8 нФ	1	3	3
КТ3102	27	7	189
КТ972Б	4,50	2	9
КП302А	6	1	6
КТ3102А	27	1	27
КТ817Б	2,70	2	5,40
КД522А	2	6	12
КД409А	1,80	1	1,80
К176ИЕ5	35	1	35
К561ТМ2	6,30	1	6,30
К561ЛН2	8,10	1	8,10
К176ИЕ2	10	1	10
К561ЛА7	4,50	2	9
К176ИЕ4	9	2	18
К176ИЕ3	3	1	3
К561ПУ4	3,60	4	14,40
К174ХА2	10	1	10
КР142ЕН2Б	3,60	2	7,20
КР142ЕН8А	5,40	1	5,40
РК46	35	1	35
SA03-11SRWA	30	3	90
T1	14	1	14
T2	20	1	20
ПЭВ-1 0,12	12	1	12
ПЭВ-2 0,21	15	1	15
ПЭВ-2 0,15	15	1	15
ПЭВ-2 0,2	15	1	15
СФ-1-35Г, 1.5мм	15	1	15
Корпус G2120	300	1	300
ПОС-61	76,50	1	76,50
ЛТИ-120	60,75	1	60,75
МТ-1	139	1	139
			1620,19

Себестоимость устройства составила 1620,19 рублей, что не превышает цену эхолотов на рынке, стоимость который начинается в среднем от трех тысяч рублей. таким образом данное устройство сможет найти свою потребительскую нишу на рынке.

Заключение

В результате проделанной работы было спроектировано устройство цифровой эхолот. На основе анализа электрической схемы, был проведен выбор и обоснование конструкции устройства, проведены расчеты конструкционных и электрических параметров печатной платы, необходимые при ее изготовлении, а также были тепловое моделирование устройства в подсистеме АСОНИКА-Т. Также были выполнены необходимые чертежи устройства, печатного узла, и др. Результатом проделанной работы является спроектированный цифровой эхолот.

Список литературы:

Цифровой эхолот / Забегай С.И. // Радиоматор. – 2012. - №4. – С. 41– 44.
Цифровой эхолот / Забегай С.И. // Радиоматор. – 2012. - №5. – С. 31 – 34
Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат. Учебник. - М.: ФОРУМ:ИНФА - М, 2005
Парфенов Е.М., Камышная Э.Н., Усачев В.П. Проектирование конструкций РЭА, Радио и связь, 1990.
Медведев А.М. Печатные платы. Конструкции и материалы - М.: Техносфера, 2005.
Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры, ИДТ, Москва, 2007.
Достанко А.П., Пикуль М.И. Хмыль А.А. Технология производства ЭВМ. Мн.: Высшая школа, 1994.
Дулин В.Н., Жук М.С. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. М, Энергия, 1977 г.
Шалумов А.С., Малютин Н.В., Кофанов Ю.Н., Способ Д.А., Жаднов В.В., Носков В.Н., Ваченко А.С. Автоматизированная система АСОНИКА для проектирования высоконадежных радиоэлектронных средств на принципах CLAS-технологий. Том 1 / Под ред. Кофанова Ю.Н., Малютина Н.В., Шалумова А.С. – М.: Энергоатомиздат, 2007. -368 с.
ГОСТ Р 50922-96
ГОСТ Р 50621-93
ГОСТ 10317-72
ГОСТ Р 50397-92
ГОСТ 10316-78
ГОСТ 21931-76
ГОСТ Р 53429-2009
ГОСТ 10317-79
ГОСТ 10317-79
OСТ 45.010.030-92
http://www.chipdip.ru/ - электронные компоненты и приборы
http://www.einfo.ru/ - покупка электронных компонентов
http://docs.cntd.ru/ - электронный фонд правовой и нормативно-технической документации

Приложение

<< предыдущая страница