3.4 Выбор и описание конструкции изделия

3.4.1 Выбор элементной базы

Правильно выбранная элементная база позволит обеспечить надежное функционирование составных частей и всего изделия в целом; снизить вероятность возникновения помех из-за несогласованности входов одних элементов с выходами других; получить высокие эксплуатационные характеристики; уменьшить энергопотребление за счет применения элементов, изготовленных по передовым технологиям; добиться лучших массогабаритных показателей; повысить ремонтопригодность аппаратуры и расширить ее технические возможности.

В общем случае критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик элементов заданным условиям эксплуатации.

Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:

– технические параметры ЭРЭ:

а) номинальные значения параметров ЭРЭ согласно схеме электрической принципиальной;

б) допустимые рабочие напряжения;

в) допустимые рассеиваемые мощности;

г) диапазоны рабочих частот;

д) коэффициент электрической нагрузки;

– эксплуатационные параметры:

а) диапазон рабочих температур;

б) относительная влажность воздуха;

в) атмосферное давление;

г) воздействие ударов и вибраций.

При выборе элементов, кроме вышеперечисленных параметров, необходимо также учитывать: надежность, унификацию ЭРЭ, массу и габариты, стоимость.

Массогабаритные характеристики элементов и данные условий эксплуатации приводятся в паспортных данных на них и литературе [4, 9, 10, 13].

Пример

Для проектируемого устройства выбираем следующие резисторы:

1) резисторы R1, R4, R7, R18, …, R92 – постоянные непроволочные С1 – 4 – 0,125:

– температура окружающей среды, °C от –60 до +70;

– предельное рабочее напряжение

постоянного и переменного тока, В 250;

– минимальная наработка на отказ, ч 18000;

– срок хранения, лет 15;

2) резисторы R15, R9… – переменные лакопленочные РП1 – 63 М:

– температура окружающей среды, °C от – 45 до +60;

– относительная влажность воздуха

при температуре +35°C, % до 98;

– пониженное атмосферное давление, кПа до 53,3;

– предельное рабочее напряжение

постоянного и переменного тока, В 250 (150);

– износоустойчивость, циклов 500

– минимальная наработка на отказ, ч 15000

– срок сохраняемости, лет 10

и т.д.

3.4.2 Обоснование выбора материалов и покрытий

Правильный выбор материала деталей – задача сложная и должна решаться на основании анализа функционального назначения детали, условий ее эксплуатации и технологических показателей и с учетом следующих факторов:

1) материал является основой конструкции и определяется способностью детали выполнять рабочие функции и противостоять действию климатических и механических факторов;

2) материал определяет технологические характеристики детали;

3) от свойств материалов зависит точность изготовления деталей и элементов конструкции;

4) материал определяет габариты и массу прибора;

5) материал оказывает влияние на эксплуатационные характеристики детали, на ее надежность и долговечность.

Например, при выборе материала печатной платы необходимо, чтобы материал имел высокие электроизоляционные показатели в заданных условиях эксплуатации (большую электрическую прочность, большое сопротивление изоляции, малые диэлектрические потери); обладал химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в технологии печатного монтажа; допускал штамповку, сверление; выдерживал температуру +240 °C в процессе пайки; имел высокую влагостойкость. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) должен быть близок к ТКЛР фольги во избежание обрывов узких линий рисунка при температурных перепадах. Плата большого размера сложна в изготовлении и более чувствительна к короблению, поэтому ГОСТ 10317–72 ограничивает размеры платы.

Слоистые пластинки с бумажным наполнителем применяют в тех случаях, когда основания должны быть дешевыми и обладать штампуемостью, но не требуется высокая влагостойкость. Таким материалом является гетинакс.

Удовлетворительные свойства фольгированного гетинак-са наблюдаются только в легких условиях эксплуатации, например, в бытовой РЭА. Он обладает химической стойкостью к травильным растворам, низкой теплостойкостью, большим ТКЛР основания.

Материал со стекловолокном – стеклотекстолит используют при изготовлении оснований, обладающих повышенной влагостойкостью. Стеклотекстолит теплостоек, химически инертен, не смачивается, механически прочен. Но он хуже обрабатывается, при сверлении отверстий выделяется стеклянная пыль, которая токсична. Фольгированный стеклотекстолит марки СФ (СФ-I-35, СФ-2-35) рекомендуется для изготовления печатных плат, эксплуатируемых при температуре до +120 °C. Более высокими физико-механическими свойствами и теплостойкостью обладает стеклотекстолит марок СФПН-I-50 и СФПН-2-50.

Для МПП и ТПП применяют теплостойкий диэлектрик марок СТФ-I, СТФ-2 и стеклотекстолит марок ФТС-I и ФТС-2. Диэлектрик СТЭФ-I-2ЛК нефольгированный, в процессе изготовления его металлизируют.

Многие материалы в определенных условиях эксплуатации подвергаются разрушению. Для защиты или придания деталям определенных свойств их поверхность покрывают материалами, более стойкими к воздействию разрешающих факторов. По назначению покрытия делятся на защитные, защитно-деко-ративные и специальные. В зависимости от материала, наносимого на поверхность детали, покрытия делятся на две основные группы:

– покрытия металлические и неметаллические (неорганические), наносимые на неметаллические поверхности;

– покрытия лакокрасочные, наносимые на любые поверхности.

В зависимости от назначения детали и условий ее эксплуатации необходимо выбрать конкретный вид покрытия и дать основные характеристики покрытия. Например, для металлических покрытий определить металл покрытия, способ нанесения, толщину покрытия, число слоев и т.д.