Выбор варианта установки ЭРЭ
Исходя из требований технологичности, установка на ПП корпусных интегральных схем и ЭРЭ должна производиться в соответствии с ОСТ 4.ГО.010.030-81 [13] и другими нормативно-техническими документами.
Разумно ориентироваться на применение стандартизованных вариантов установки ЭРЭ, что дает возможность применять типовую технологическую базу для формовки выводов компонентов, установки ЭРЭ на ПП, а также уменьшить количество графических примитивов посадочных мест, используемых в САПР печатных плат.
Формовка - это обрезка лишней длины выводов ИС и ЭРЭ (в зависимости от толщины используемой ПП и типа корпуса) и их гибка. При установке деталей на плату выводы должны выступать за противоположную сторону ПП не менее чем на 0,5 мм и не более чем на 1,5 мм.
Варианты установки ЭРЭ определяются на стадии формирования базы данных изображений корпусов ЭРЭ [14] для соответствующих групп эксплуатации РЭС.
Наиболее популярные способы установки ЭРЭ с двумя выводами показаны на рис. 3.15. Вариант установки Iа непосредственно на плату (рис. 3.15, а) прост, технологичен, обеспечивает фиксацию при групповых методах пайки. Повышение механической прочности легко осуществить покрытием электроизоляционными лаками. К недостаткам можно отнести ухудшенный конвективный отвод тепла, возможность замыкания корпуса ЭРЭ с проводниками, проложенными под ним, а также пониженную ремонтопригодность.
Если элемент имеет электропроводный корпус, установленный, как показано на рис. 3.15, а, и под корпусом проходит проводник, то необходимо предусмотреть изоляцию корпуса или проводника путем:
надевания на корпус или проводники элемента трубок из изоляционного материала; нанесения тонкого слоя эпоксидной смолы на плату в зоне расположения корпуса (эпоксидная маска); наклеивая на плату тонкие изоляционные прокладки.Защитная маска (тонкий слой эпоксидной смолы, термостойкой краски, сухого пленочного фоторезиста) применяется не только для электроизоляции, но и для экономии припоя при групповых методах пайки с одновременной защитой проводников.
В этом случае маска наносится на весь проводящий слой, за исключением монтажных и контрольных контактных площадок. При проектировании защитной маски следует учитывать, что зазоры менее 0,3..0,5 мм не допустимы.
При опасности короткого замыкания между проводниками ПП и корпусом ЭРЭ, что бывает при интенсивном тепловыделении, ЭРЭ устанавливаются на плату по варианту установки IIб с зазором (рис. 3.15, б). Такая установка достигается использованием изоляционных прокладок, надеванием на выводы пластмассовых или керамических шайб или формованием на выводах волны (загиба) на требуемом расстоянии от проводника на плате. Но этот вариант установки тоже имеет ограниченное применение из-за низкой стойкости к вибрациям[4]
и невозможности применения групповых методов пайки.
Более устойчивы к вибрационным воздействиям варианты установки со специальной формовкой выводов (рис. 3.15, в, г), для групповой пайки применяют либо технологические прокладки, обеспечивающие необходимый зазор (1,5 .. 2 мм), либо дополнительную формовку, обеспечивающую фиксацию ЭРЭ (рис. 3.16).
Варианты установки (рис. 3.15, д, е) применяют для минимизации занимаемой площади. К недостаткам этих вариантов можно отнести: отсутствие возможности автоматизированной сборки и низкую стойкость к вибрационным нагрузкам. Вариант установки по рис. 3.15, е используют при коротких выводах компонентов.
Чтобы обеспечить возможность применения групповой пайки (например, пайки «волной») элементов, устанавливаемых с зазором между платой и корпусом, необходимо предусматривать либо технологические прокладки, обеспечивающие необходимый зазор (1,5 - 2 мм), либо специальные изгибы выводов, как показано на рис. 3.16. Эти изгибы удерживают элемент и не дают ему опуститься на плату в про
В зависимости от конструкции ЭРЭ и характера механических воздействий на печатный узел, ряд элементов недостаточно закрепить только пайкой за выводы - нужно дополнительное крепление за корпус.
К таким элементам относятся в первую очередь транзисторы, микросхемы и электролитические конденсаторы больших габаритов. Это крепление можно осуществить приклейкой к плате специальными мастиками или клеями, заливкой компаундом, с помощью скоб, держателей и т.п.
Вариант, предусматривающий установку корпуса транзистора в отверстие на ПП (рис. 3.17, а), обеспечивает уменьшение толщины печатного узла по сравнению с вариантом установки на рис. 3.17, а, что, в ряде случаев, позволяет уменьшить объем блока, кассеты и т.п. Недостаток этого варианта: наличие дополнительных отверстий на ПП, снижающих механическую прочность платы и уменьшение площади поверхностей, где возможна прокладка проводников.
Транзисторы, установленные, как показано на рис. 3.17, б, могут работать при таких же механических воздействиях, как и установленные по варианту V ОСТ 4.010.030-81, однако обеспечивают более надежный электрический контакт с корпусом. Такая установка применяется, в основном, для крепления высокочастотных транзисторов типа ГТ311, ГТ313 и т.п.
ОСТ 4.010.030-81 предусматривает установку электролитических конденсаторов с однонаправленными выводами по двум вариантам: Ia и Iв. При выборе варианта не предусматривается гарантированный зазор (НУСТ) между платой и компонентом (рис 3.18, а). Величина зазора в соответствии с ОСТ 4.010.030-81 определяется типом конденсатора. Для конденсаторов, устанавливаемых вручную, а также небольших диаметра (до 10 мм) и высоты (до 15 мм), изоляционных прокладок часто не устанавливают.
При увеличенных габаритных размерах, особенно высоты (НЭРЭ), обычно применяют фиксирующие прокладки из электроизоляционного материала (электротехнического картона, реже текстолита) (рис. 3.18, б).
При повышенных требованиях по устойчивости к механическим воздействиям осуществляют дополнительную фиксацию клеем (рис. 3.18, б).
Вариант установки конденсатора в полимерный (обычно полиэтиленовый) стакан (рис. 3.18, в) кроме обеспечения гарантированного зазора защищает и от возможного электрического контакта с корпусом, особенно в случае близкого расположения конденсаторов друг от друга. Основной недостаток этого варианта установки - проблематичность в дополнительном приклеивании по сравнению с вариантом, представленным на рис. 3.18, б. При необходимости возможно применение обволакивания защитными лаками.
Наиболее качественную защиту от механических воздействий обеспечивает вариант la (см. ОСТ 4.010.030-81) при применении дополнительного крепления проволочным хомутом (рис. 3.18, г). Отличительной особенностью данного варианта является повышение плоскостности за счет увеличения установочной площади.
С целью фиксации ЭРЭ на месте установки и увеличения прочности может проводиться дополнительная формовка вывода в зоне пайки (рис. 3.19).
Кроме проблематичности в применении автоматизированной сборки ПП дополнительный загиб проводника не всегда приводит к увеличению прочности паяного соединения, так как форма вывода влияет на качество слоя припоя:
вывод выходит под прямым углом (рис. 3.19, а) - слой припоя равномерный, возможна автоматическая сборка;
вывод изогнут под углом (рис. 3.19, б) - слой припоя удовлетворительный; возможна автоматическая сборка,
вывод изогнут по кругу (рис. 3.19, в) - слой припоя удовлетворительный; автоматическая сборка невозможна;
вывод изогнут вдоль обратной стороны платы (рис. 3.19, г) - слой припоя удовлетворительный; возможна автоматическая сборка;
вывод изогнут U-образно (рис. 3.19, д) - слой припоя неудовлетворительный; автоматическая сборка невозможна.