5. Элементы коммутации и печатные платы презентация

схемы, уровня интеграции элементной базы и плотности компоновки конструктивных модулей ЭВМ приводит к возрастанию числа выводов на единице площади и усложнению монтажа электрических соединений.
Электрические соединения должны иметь:
высокую надежность;
требуемые значения электрических параметров и их постоянство;
минимальные габаритные размеры и массу;
высокую ремонтопригодность;
а также обеспечивать:
нормальную работу электронных схем в условиях механических и климатических воздействий;
удобство и безопасность работы при ремонте и эксплуатации;
помехоустойчивость конструктивной реализации схемы;
высокую эксплуатационную надежность.

схемы. Электрические соединения должны полностью соответствовать:
техническим условиям;
принципиальным и электромонтажным схемам;
монтажным таблицам.
Электромонтажные работы проводят по соответствующим инструкциям, в которых указывается:
метод монтажа;
применяемое оборудование и оснастка;
режимы работы оборудования;
требования к элементам электромонтажа.
Метод монтажа должен быть технологичным и позволять автоматизировать его выполнение.

в свою очередь делят на :
постоянные, выполняемые сваркой;
полупостоянные, выполняемые пайкой, накруткой и обжимкой (бандажированием);
временные – типа «лепесток - винт».
Способ электромонтажа и его элементы выбирают с учетом назначения ЭВМ, конструктивно- технологических и эксплуатационных требований.

и проводной, а по способу организации на монтаж одиночными проводниками и кабелями – объемными и плоскими.
Печатный монтаж снижает трудоемкость монтажно-сборочных работ и создает условия для их механизации и автоматизации.
Однако он имеет недостатки , к которым относятся:
возможность только плоского расположения проводников на печатной плате (слое);
необходимость одновременной запайки выводов всех элементов , установленных на печатной плате;
высокую трудоемкость проектирования;
низкую ремонтопригодность;
недостаточно высокую надежность МПП при больших ее размерах.

проводников к печатным платам осуществляется в металлизированное отверстие с использованием кабельного наконечника (б);
без него (в);
переходных пистонов (г,д);
монтажных лепестков (е-з);
специальных контактов (и,к).

Проводной (объемный) монтаж широко применяют в конструктивных модулях, начиная с блоков или кассет, и реже - в субблоках.
Мягкий (жгутовой) монтаж внутристоечных соединений выполняют многожильным (реже одножильным) проводом.

с острыми кромками.

за счет холодного контактирования. Бандаж осуществляют проволокой не менее 8-ми витков или пружинными захватами. На одном выводе выполняют не более трех соединений накруткой или двух бандажированием.
Накруточное и бандажное соединения характеризуются хорошей ремонтопригодностью.
Для внутриблочных и межблочных связей используют одиночные провода и витые пары. В витой паре один провод сигнальный, другой – экранирующий, оба конца которого заземляют.
В блоках проводной монтаж подсоединяют к выводам ответных частей соединителей субблоков пайкой или накруткой.

проходящего по нему тока, вызывающего перегрев проводника на 20 К относительно температуры окружающей среды. Плотность тока

По графику находят значение диаметра d0, обеспечивающее допустимый перегрев. Если d0 >dmin, то в качестве требуемого принимают значение d0.

металлизированных площадках используют переходные колодки, штырьковые выводы которых соединяют пайкой с печатными проводниками ГПК и металлизированными отверстиями печатной платы (а).
Крепления ГПК, оканчивающихся контактными площадками без отверстий или лепестками, можно осуществлять с помощью прижимной планки (б) или скобы (в).
Электрическое подсоединение ГПК производят пайкой их выводов к контактным площадкам платы. Длину ГПК рекомендуется выбирать в пределах 350 мм, а ширину до 150 мм.

1 – плата печатная; 3 – кабель гибкий печатный; 5 – планка; 7 - прокладка
2 – колодка; 4 – крепежный штырь; 6 – скоба;

корпус колодки;
4 – захват;
5 – печатная плата

плата блока. Соединения обеспечиваются вставлением вилки в розетку (иногда с фиксацией сочлененного состояния замком).
Резьбовые соединители имеют круглое сечение и используются для кабельной и приборно-кабельной коммутации. Фиксация пары вилка-розетка выполняется резьбовой накидной гайкой, после завинчивания которой на требуемое число витков обеспечивается также коммутация пары штырь-гнездо.
Байонетные соединители также используются для кабельной и приборно-кабельной коммутации. Фиксация соединения обеспечивается пазом и выступом, вводимыми в конструкцию вилки и розетки. При совмещении выступа и паза и определенной силе нажатия осуществляется скольжение выступа в пазе и западание его в углубление.

жестких механических воздействий, однако довольно сложны в изготовлении.
Врубное соединение позволяет быстро сочленять и расчленять соединитель. Однако при воздействии ударов и вибраций возникает опасность:
изменения контактного сопротивления,
появления виброшумов и шорохов на контактах,
нарушения контакта.
Это может привести к неправильному срабатыванию схем и в целом к снижению надежности аппаратуры.
Байонетные соединители занимают промежуточное положение между врубными и резьбовыми.

отверстий, разные диаметры штырей-ловителей, различные выступы и пазы в корпусе разъема, как в разъеме СНП и т. п.

Конструкция вилки и розетки соединителя СНП

увеличения плотности контактов соединителей плат, на которых монтируют эти БИС. Для решения этой задачи разрабатывают, по существующим принципам конструирования, разъемы с высокой плотностью выводов и соединители новых типов, причем те и другие должны позволять использование прогрессивных методов монтажа.

Вилка соединителя для автоматизированной сборки монтажом на поверхность

Розетка и вилка универсального соединителя

автоматизированной сборки монтажом на поверхность имеют механические крепежные элементы для фиксации на плате перед пайкой методом расплавления дозированного припоя.
Универсальный соединитель можно монтировать на поверхность плат и в сквозные металлизированные отверстия. Контакты торсионного типа обеспечивают высокую надежность.
Первый соединитель имеет 60 выводов при двухрядном (120 при четырехрядном) расположении контактов, второй – 304 контакта, расположенных в четыре ряда с шагом 1,27 (1,25) мм., плотность выводов ~ 30 контактов на 1 см.
Корпуса обоих соединителей термостойкие и выдерживают условия конденсационной и инфракрасной пайки.

с планарными выводами (технология монтажа на поверхность).
Вилка соединителя выполнена в виде печатных ламелей на самой плате.
Подвод питания и земли выполняется печатными проводниками. Их ширина должна быть не менее 2 мм.

все ПП делят на 5 классов, отличающихся номинальными размерами элементов печатного проводящего рисунка и расстояниями между ними.

Классы точности печатного рисунка

– в случае малой насыщенности поверхности ПП дискретными элементами и микросхемами малой степени интеграции;
третий – для микросхем со штыревыми и планарными выводами при средней насыщенности ПП элементами;
четвертый – при высокой насыщенности поверхности ПП микросхемами и бескорпусными кристаллами;
пятый – при очень высокой насыщенности поверхности ПП микросхемами и бескорпусными кристаллами.
Для поверхностного монтажа элементов используют четвертый – пятый классы точности.
Ширину печатных проводников выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала и температуры окружающей среды при эксплуатации.
Расстояние между элементами проводящего рисунка зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сигналов и короткими замыканиями.

диэлектрики ( гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, стеклоткань, лавсан, полиэмид, фторопласт и др.) и керамические материалы.
При выборе материала необходимо обратить внимание на:
предполагаемые механические воздействия;
класс точности;
требуемые электрические параметры, определяемые главным образом скоростью переключения элементов;
условия эксплуатации;
стоимость.
По сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокую стойкость к воздействию температуры, меньшее влагопоглощение.
К недостаткам стеклотекстолитов следует отнести более высокую стоимость, худшую механическую обрабатываемость, существенное различие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового расширения меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации в отверстиях при пайке или в процессе эксплуатации.

1,5; 2,0; 2,5; 3,0;
для СФ и СФПН – 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0;
для СТЭФ – 1; 2;
для ФДМ – 0,15; 0,20; 0,23; 0,25; 0,3; 0,35;
для СТФ – 0,08; 0,1; 0,13; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0;
для ФТС – 0,1; 0,12; 0,14; 0,15; 0,18; 0,19; 0,23; 0,27; 0,5;
для СПТ – 0,025; 0,06; 0,1.

Толщина фольги,мкм – 5; 20; 35; 50.
Шаг координатной сетки
Основной шаг координатной сетки – 0,5 мм в обоих направлениях.
Можно применять также шаги:
0,625 мм – при монтаже микросхем с данным расстоянием между осями выводов;
0,05 мм – при специальных требованиях к конструкции;
1,27 (0,635) мм – при монтаже микросхем зарубежного производства.

точности;
шаг координатной сетки;
установочные характеристики компонентов и допуски на отклонения размеров и координат элементов печатного монтажа от номинальных значений, которые определяются уровнем технологии, применяемым оборудованием и т.п.

Расстояние между осями двух соседних площадок:
L=0,5 (Dк1+Dк2) + nT + (n+1)S ≤ kh,
где k=1,2,3,…- число шагов координатной сетки между
осями соседних контактных площадок, h- шаг координатной сетки.

(a)

контактной площадки указаны : элементов проводящего рисунка относительно координатной сетки
δш – погрешность расположения на фотошаблоне;
δэ – погрешность расположения элементов при экспонировании;
δо – отклонение центра отверстия при сверлении, обусловленное точностью станка;
О- номинальное положение центра контактной площадки и отверстия;
О1- возможное положенние центра контактной площадки из-за неточности изготовления фотооригинала;
О2- возможное положенние центра контактной площадки в готовой плате или на слое МПП;
О3- возможное положение центра отверстия из-за неточности сверления.

зависят от метода производства печатных плат. Рассмотрим некоторые из них.

располо-жением потенциальных слоев, потенци-альное (в) и технологическое (г) звенья

и земли и тем самым снизить помехи по питанию за счет уменьшения их собственной индуктивности.
Благодаря такой топологии снижается волновое сопротивление сигнальных линий связи и улучшается экранирование проводников смежных монтажных слоев.

трех сигнально-потенциальных звеньев:
звена с одним сигнальным слоем (X1) и односторонним расположением потенциального слоя (E0);
звена с двухсторонним расположением потенциальных слоев (E1,E2) и двумя сигнальными слоями (Y1,X2);
звена с односторонним расположением потенциального слоя (E0) и одним сигнальным слоем (Y2).

Рис. А

двумя сигнальными (X1,Y3) и односторонне расположенным потенциальным (E0) слоем;
звено с двухсторонним расположением потенциальных слоев (E2,E1) и двумя сигнальными слоями (X2,Y2);
звено с односторонним расположением потенциального слоя (E0) и двумя сигнальными слоями (X3,Y1).

между различными устройствами ЭВМ или между отдельными машинами в многомашинных комплексах, сетях и иерархических системах обработки информации.
Достоинства ВОЛС:
малое поперечное сечение и малая масса волокон;
широкая полоса пропускания;
невосприимчивость к внешним электромагнитным помехам;
отсутствие воздействий на другие линии и коротких замыканий;
более широкий температурный диапазон работы.

световода, проходит в его сердцевину и отражается под углом R от оболочки.
Отражение происходит вследствие разности коэффициентов отражений оболочки no и сердцевины nc. После многократного отражения луч света выходит из противоположного конца световода практически неизменным. В общем случае в световоде существует два типа лучей: меридиональные, проходящие через ось световода (показаны на рисунке) и косые, не пересекающие ось.

Основу ВОЛС составляет световод или оптическое волокно.

1 – отраженный луч света;
2 – выходящий луч света;
3 – сердцевина;
4 – оболочка;
5 – падающий луч света

P = L Sec R,
где L – длина световода.
Длина пути и время прохождения луча по световоду – функция угла падения луча. Разница между длинами пути и временем прохождения для различных составляющих луча (мод) приводит к сокращению информационной емкости световода.

Первичное покрытие – тонкая (5-10 мкм) лаковая пленка из ацетата целлюлозы, силикона или других материалов, защищающая материал сердцевины от воздействия атмосферы и увеличивающая его механическую прочность. Назначение последующих слоев – устранение воздействий на световод поперечных сил и увеличение прочности на разрыв.
Группа световодов объединяется конструктивно в оптический кабель, в конструкцию которого кроме световодов включают силовые элементы, демпфирующие слои и специальные наружные защитные покрытия.

располагающихся на цилиндрическом упрочняющем элементе 2, защищенном покрытием 3. Поверх световодов размещена полимерная демпфирующая прокладка 4, которая помещается в полимерную оболочку 5.
В оптическом кабеле (рис. б) 4 световода 1 совместно с упрочняющим элементом образуют субкабель 2. Восемь таких субкабелей с четырьмя коаксиальными фидерами 8 для электропитания, окруженные демпфирующим материалом размещаются на упрочняющих элементах 4 и 7, которые защищены полимерным покрытием 3. Поверх конструкции нанесены демпфирующий слой 5 и защитный слой 6.

уложены в канавки фигурного пластмассового профиля 2. Канавки следуют по винтовой линии в цилиндрических координатах ϕ=2πz/H , где H – шаг скрутки. Они заполняются гелием или очень мягким материалом. Сердцевину кабеля образует упрочняющий элемент 3. В оптическом кабеле (рис. 3) трубчатые световоды 1 размещаются на защищенном изоляционным материалом упрочняющем элементе 2. Снаружи кабель защищен демпфирующим слоем 3 и защитным материалом 4.

– оптическая линия связи;
5 – приемник;
6 – фотодиод;
7 – усилитель