При производстве радиоэлектронной аппаратуры на базе мик­роэлектроники к выполнению соединений микроэлементов внут­ри микросхем, а также к монтажу микросхем в узлы и блоки предъявляются специфические требования.

Методы монтажа, пайки и сварки, используемые при производ­стве микросхем, отличаются от методов, используемых при произ­водстве функциональных узлов и микромодулей. Это обусловлено тем, что большинство полупроводниковых материалов и диэлектри­ческих подложек из керамики и стекла обладают низкой теплопро­водностью, узкой зоной пластичности и малой сопротивляемостью к воздействию термических и механических напряжений.

Полупроводниковые интегральные микросхемы в отличие от тонкопленочных имеют на порядок более высокую разрешающую способность рисунка, позволяющую увеличить плотность разме­щения микроэлементов (т. е. повысить степень интеграции). По срав­нению с толстопленочными интегральными микросхемами сте­пень интеграции повышается больше чем в сто раз.

Внутренний монтаж любых микросхем включает в себя техно­логические операции по установке и закреплению одной или не­скольких микросхем в корпусе и выполнению внутримикросхем-ных соединений. Для сборки и монтажа микросхем применяют различные установки. Так, для сборки кристаллов полупроводни­ковых интегральных микросхем размером от 0,6 х 0,6 до 1,8 х 1,8 мм используется установка ЭМ-438А, а для монтажа нескольких кри­сталлов в один корпус - установка ЭМ-445. Крепление кристалла микросхемы осуществляется методом пайки или приклейкой.

Внутримикросхемные соединения между напыленными на кри­сталлы контактными площадками микросхемы и выводами ее корпуса выполняют с помощью проволочных перемычек, в каче­стве которых используются медные, алюминиевые и золотые мик­ропровода толщиной от 8 до 60 мкм.

В зависимости от сочетания применяемых материалов и конст­рукции выводов при сборке микросхем для соединения использу­ется микросварка (термокомпрессионная, ультразвуковая, кон­тактная, электронно-лучевая, лазерная) или микропайка.

Наиболее широкое применение получили термокомпрессион­ная и ультразвуковая микросварка и микропайка.

Термокомпрессионная микросварка заключается в одновремен­ном воздействии на свариваемые металлы давления и повышен­ной температуры. Соединяемые металлы разогреваются до опре­деленной температуры (начала рекристаллизации), при которой начинается сцепление (диффузия) очищенных от окислов по­верхностей металлов при приложении даже небольшой нагрузки. Этот способ позволяет присоединять электрические выводы тол­щиной не более нескольких десятков микрон к контактным пло­щадкам кристаллов, размеры которых не превышают 20...50 мкм. В процессе соединения микропровод из алюминия или золота прикладывают к кристаллу полупроводника и прижимают на­гретым стержнем.

Основными параметрами, определяющими режим термокомп­рессионной микросварки, являются удельное давление, темпера­тура нагрева и время сварки.

При термокомпрессионной микросварке необходим тщатель­ный контроль этих параметров.

Область применения термокомпрессионной микросварки очень широка. Она является основным методом присоединения выводов к полупроводниковым кристаллам, используется также для при­соединения проволочных микропроводников к напыленным кон­тактным площадкам микросхем, для монтажа БИС и микросбо­рок. С помощью термокомпрессионной микросварки осуществля­ется групповая сварка микросхем с планарными выводами, а так­же прецизионная микросварка элементов с минимальной толщи­ной проводников (до 5 мкм).

Ультразвуковая микросварка позволяет получить надежное со­единение металлов с окисными поверхностями кристаллов при минимальном тепловом воздействии на структуру чувствительных к нагреву элементов микросхем. Этот вид микросварки применя­ется для соединения металлов, имеющих различные электро- и теплопроводность, а также для соединения металлов с керамикой и стеклом.

Отечественной промышленностью выпускаются ультразвуковые установки для присоединения микропровода или микроленты (ди­аметром до 60 мкм) из алюминия и золота к кристаллам полупро­водниковых микросхем, для осуществления внутрикорпусного мон­тажа микросхем, а также для сборки БИС и микросборок.

Оборудование для монтажа полупроводниковых приборов и микросхем методом ультразвуковой микросварки состоит из уль­тразвуковой сварочной установки, принцип действия которой ос­нован на возбуждении преобразователем механических колебаний ультразвуковой частоты в месте свариваемых деталей, и устрой­ства для фиксации микросхемы.

В качестве преобразователей электрической энергии в механи­ческие колебания используются магнитострикционные и пьезоэ­лектрические устройства.

При ультразвуковой сварке неразъемное соединение металлов образуется в результате совместного воздействия на детали меха­нических колебаний с частотой 15...60 кГц, относительно неболь­ших сдавливающих усилий и теплового эффекта, сопровождаю­щего сварку. В результате в сварной зоне появляется небольшая пластическая деформация, которая обеспечивает надежное соеди­нение деталей.

В последние годы для монтажа микросхем широко применяет­ся комбинированный способ, основанный на термокомпрессии с косвенным импульсным нагревом и наложением ультразвуковых колебаний.

Микропайка может осуществляться мягкими и твердыми при­поями. Основными достоинствами микропайки являются ее отно­сительная простота и возможность соединения деталей сложной конфигурации, что трудно выполнить при микросварке.

К мягким припоям относятся сплавы олова и свинца, индия и галлия, олова и висмута, обладающие низкой температурой плав­ления (обычно 140...210 °С). Эти припои наиболее часто приме­няются при пайке в интегральных микросхемах.

При микропайке микросхем мягкими припоями соединяемые металлы должны быть металлургически и химически совместимыми, не должны образовывать сплавов с большим сопротивлением и ин­терметаллических хрупких соединений в месте контакта; припои дол­жны быть инертными при рабочей температуре схемы и полностью удаляться с места соединения и с окружающей его поверхности.

К твердым (высокотемпературным) припоям относятся сплавы на основе серебра ПСр45 и ПСр50, имеющие температуру плав­ления до 450... 600 °С. Эти припои используются для герметизации корпусов микросхем, для соединения серебряных или посереб­ренных деталей (так как припои на основе олова - свинца ра­створяют значительное количество серебра, изменяя характерис­тики контакта) и др.

В настоящее время разработаны высокотехнологичные спосо­бы микропайки. Одним из таких способов является микропайка в атмосфере горячего (до 400 °С) инертного газа или водорода, при которой предварительно облуженный участок обдувается из ми­ниатюрных сопл горячей струей газа. Этот способ обеспечивает высокую производительность, кроме того, позволяет исключить применение флюса.

Процесс пайки упрощается при использовании дозированного припоя в виде таблеток или пасты, который предварительно на­носится на места соединений. Этот способ обеспечивает точ­ный контроль количества тепла в месте сварки, а при использова­нии средств автоматики позволяет регулировать время протека­ния тока и его величину.

Для механизированной микропайки характерны шаговые пе­ремещения паяльного инструмента, обычно осуществляемые по программе, и прижим инструментом паянного соединения во вре­мя пайки. Автоматизация процессов пайки при соединении ин­тегральных микросхем с монтажной платой наряду с повышени­ем производительности труда обеспечивает повышение качества соединений.

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК.621.396.6.001.63

Винников, В.В. Основы проектирования электронных средств: учебное пособие: в 2 кн. Кн. 2 / В. В. Винников. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2009. - 223 с.

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями государ-ственных образовательных стандартов высшего профессионального образова-ния.

Во второй книге пособия рассматриваются вопросы, связанные с конст-рукторским проектированием; защитой конструкций ЭС; конструированием ЭС с учетом требований эргономики и дизайна.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 210201.65 - «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и направления подготовки бакалавра 210200.62 - «Проектирование и технология электронных средств», изучающих дисциплину «Основы проектирования электронных средств».

Р е ц е н з е н т ы: В.И.Соколов – д-р физ.-мат. наук, проф., науч. консультант лаб. Физико-технического института РАН; А. Е. Калмыков, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. Физико-технического института РАН.

Ó Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2009

Ó Винников В.В., 2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данное учебное пособие предназначено для студентов специальности 210201.65 - «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и направления подготовки бакалавра 210200.62 – «Проектирование и технология электронных средств». Оно должно помочь им в изучении дисциплины «Основы проектирования электронных средств» цикла общепрофес-сиональных дисциплин (федеральный компонент). Кроме этого, пособие могут использовать студенты специальности 210302.65 – «Радиотехника» и 230101.65 – «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» при изучении дисциплин «Основы конструирования и технология производства РЭС» и «Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ» соответст-венно.

Целью пособия является обеспечение студентов материалом по следующим разделам рабочей программы дисциплины: конструкторское проектирование (конструирование элементов несущих конструкций ЭС; информационные технологии проектирования ЭС); защита конструкций ЭС; конструирование ЭС с учетом требований эргономики и дизайна. Дисциплина «Основы проектирования электронных средств» является логическим продолжением дисциплины «Основы конструирования и надежности ЭС» и связана с дисциплинами «Основы проектирования РЭС» и «Современные методы конструирования и технологии РЭС».

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Основы проектирования электронных средств» является логическим продолжением дисциплины «Основы конструирования и надежности ЭС», и, следовательно, весь изученный материал этой дисциплины должен быть использован для ее изучения и углубления знаний по проектированию ЭС (РЭС). С другой стороны, изучаемая дисциплина является основой для более глубокого изучения ряда методик проектирования, и прежде всего поверочных методик расчета конструкций РЭС на допустимость теплового, электромагнитного, механического и других режимов их функционирования, которые будут изучаться на пятом и шестом курсах в дисциплине «Основы проектирования РЭС». В связи с этим рассмотрение указанных методик в изучаемой дисциплине не проводится, и основное внимание уделено конструкторскому проектированию функциональных узлов и модулей, выполняемых печатным способом.

Данное пособие (книга 2) является логическим продолжением учебного пособия «Основы проектирования электронных средств», книга 1 . Поэтому при изучении дисциплины с него и следует начинать.

В данном пособии имеется предметный указатель, библиографический список использованной литературы, а также вопросы для самоконтроля.

1. Конструирование модулей эс

1.1. Конструирование герметичных ячеек и блоков

Общие принципы компоновки элементов конструкции в герме­тичных блоках аналогичны негерметичным конструкциям . Су­щественным отличием является обеспечение необходимой герме­тичности, а также специфика в отводе тепла для создания нор­мальных тепловых режимов в блоке. Широкое применение для охлаждения герметичных блоков нашел метод кондуктивных теплостоков, обеспечивающий наиболее рациональный отвод тепла от применяемых бескорпусных интегральных схем (ИС), интегральных микросхем (ИМС) и микросборок (МСБ).

Все бескорпусные ИС и МСБ в герметичных блоках устанав­ливаются на индивидуальные или групповые теплоотводящие ши­ны, последние, в свою очередь, контактируют с корпусом блока, что и позволяет передавать тепло с элементов на корпус. Снятие тепла с корпуса блока происходит естественной конвекцией, для чего увеличивают поверхность блока за счет его оребрения или принудительным обдувом воздуха по корпусу блока. Для увели­чения рассеиваемой мощности блока внутрь блока вводят возду­ховоды, не нарушающие герметичность корпуса блока. Для урав­нивания тепловых полей элементов, находящихся внутри корпуса блока, в блоке устанавливают вентилятор, который осуществляет внутреннее перемешивание газа, запол-няющего блок. Индивиду­альные и групповые тепловые шины обеспечивают сглаживание теплового поля на подложках бескорпусных ИС и МСБ. Учиты­вая вышеизложенное и тот факт, что применение бескорпусных НС и МСБ увеличивает плотность упаковки элементов и соответ­ственно мощность рассеивания в блоке, конкретные конструкции герметичных блоков и их ячеек значительно отличаются от кон­струкций негерметичных блоков, хотя общий принцип компонов­ки и варианта конструкций блоков (разъемный и книжный) со­храняется.

Расчет количества бескорпусных ИС и МСБ на печатной пла­те ячейки осуществляется по методике определения количества корпусных элементов. Установка бескорпусной МСБ представле­на на рис. 1 . Шаги установки бескорпусных МСБ рекоменду­ется выбирать по табл. 1.

Шаги установки бескорпусных МСБ в зависимости от среднего числа задействованных выводов, при котором возможно применение двусторонних печатных плат с односторонней установкой бес­корпусных МСБ и много-слойных печатных плат (МПП) с двусто­ронней установкой бескорпусных микросборок при числе слоев не менее четырех (для ручного метода проектирования), приведены в табл. 2. Рекомендуемые шаги даны для случая, когда выход­ные контакты бескорпусных МСБ располагаются с двух сторон подложки МСБ.

Рис. 1. Установка бескорпусной МСБ на металлическое основание: 1 и 2 – платы; 3 – основание металлическое; 4 – проводник; 5 – контактная площадка

На рис. 2 представлена разметка посадочных мест под бес­корпусные МСБ. По аналогии с ячейками, выполненными с при­менением корпусных элементов, введем понятие размеров крае­вых полей на печатной плате. Под размерами краевых полей х 1, х 2, у 1 и у 2;, понимаются расстояния от края печатной платы по осям Х и Y до первого ряда контактных площадок для внешних выводов бескорпусных МСБ. Краевое поле у 2 для всех типоразмеров пленочных плат (подложек) бескорпусных МСБ составляет 12,5 мм при применении контрольных колодок с запайкой штырей в металлизированные отверстия или с использованием печатных контактных площадок и 10 мм при применении в качестве элементов контроля одиночных пистонов и контактов.

Минимальные технологические размеры краевых полей печат­ных плат при установке бескорпусных МСБ, округленных до зна­чений, кратных 2,5мм, без учета трассировки печатных проводни­ков, приведены в табл. 3 . При механизированной сборке ячеек на печатных платах предусматриваются краевые поля ши­риной не менее 5 мм. На рис. 3...6 представлены типовые конструкции ячеек герметичных блоков разъемного и книжных вариантов конструкций.

Таблица 1

Шаги установки бескорпусных микросборок на печатные платы ячеек

Шаг установ-ки бескор-пусной микросборки по осям, мм			Размеры пленочной платы бескорпусной МСБ, мм

Примечание : 1- знак плюс (+) соответствует рекомендуемым шагам установки;

Таблица 2

Шаги установки бескорпусных МСБ (БСМБ) в зависимости от среднего числа задействованных выводов

пленочной	Среднее число задействованных выводов в одной БСМБ, мм не более	Шаг установки БСМБ по осям, мм

Рис. 2. Разметка посадочных мест под бескорпусные МСБ

Таблица 3

Краевые поля х 1, х 2 на ПП при установке БСМБ

Рис. 3. Ячейка герметичного блока разъемной конструкции: 1 - платапечатная;2 - микросборка бескорпусная; 3 - шина металлическая; 4 - контакт электрического соединителя

Рис. 4. Ячейка герметичного блока книжной конструкции: 1 -основание металлическое; 2 - микросборка бескорпусная; 3 - воздуховод: 4 - контакт электрический; 5 - плата печатная

Р
ис. 5. Ячейка герметичного блока книжной конструкции с рамой:1 - плата печатная; 2 - шина металлическая; 3 - микросборка корпусная; 4 - контакт печатный

Рис. 6. Ячейка герметичного блока книжной конструкции:

1 - плата печатная; 2 - шина металлическая; 3 – микросборка

Ячейка, приведенная на рис. 3, состоит из металлических шин, к которым пустотелыми заклепками прикрепляется печатная плата. Бескорпусные МСБ непосредственно установлены на металлические шины с двух сторон печатной платы. К торцу одной из сторон печатной платы через металлические шины крепится прижимная планка, имеющая приливы для крепления ячейки в блоке с помощью невыпадающих винтов. С противоположной стороны установлены контакты с помощью развальцовки и пайки в отверстия печатной платы, пред­назначенные для электрического соединения ячейки с объединительной печатной платой блока.

Для отвода тепла от ячейки прижимная планка имеет хороший тепловой контакт с металлическими шинами ячейки. Ячейка, приведенная на рис. 4, со­стоит из П-образного металлического основания, к которому с помощью сварки присоединен воздуховод прямоугольной формы. Воздуховод имеет приливы для крепления и шарнирного соединения ячеек в блоке. Печатная плата ячейки крепится к основанию пустотелыми заклепками. Бескорпусные МСБ непосред­ственно установлены на основании с двух сторон. Элек-трическое соединение ячей­ки с объединительной печатной платой блока выполнено с помощью гибкого печатного кабеля. Для отвода тепла от ячейки основание обладает хорошим тепловым контактом по всей длине с возду-ховодом.

Ячейка, приведенная на рис. 5, состоит из литой рамы, к которой пусто­телыми заклепками крепится печатная плата с установленными на ней с двух сторон металлическими шинами.

Бескорпусные микросборки помещают непосредственно на метал-лические шины. На раме предусмотрены приливы для шарнирного соединения ячеек в блоке. Для крепления ячейки в блоке сделаны переходные втулки, через кото­рые проходят крепежные винты. Электрическое соединение с объединительной печатной платой блока выполнено с помощью гибкого печатного кабеля. Для отвода тепла от ячейки рама обладает хорошим тепловым контактом с шинами ячейки.

Ячейка, приведенная на рис. 6, состоит из печатной платы с бескорпус­ными МСБ, установленными с двух ее сторон на индивидуальные металлические шины. Ячейки имеют петли для шарнирного соединения ячеек в блоке. На пе­чатной плате предусмотрены отверстии для крепления ячейки в блоке с по­мощью винтов. Электрическое соединение ячейки выполнено с помощью объем­ных проводов, которые для предохранения от слома прошиваются через два ря­да неметаллизированных отверстий, находящихся на печатной плате.

На рис. 7 приведена конструкция герметичной ячейки с эле­ментами коммутации и бескорпусными МСБ. Конструкция состо­ит из прямоугольного корпуса, на дно которого наклеена пленка или установлена коммутационная плата. В отверстия на задней стороне корпуса пластмассой запрессованы два гибких кабеля из фольгированного полиимида, на котором методом химического травления сформированы соединительные проводники и контакт­ные площадки. В контактных площадках закрепляются выводы электрического соединителя СНП34. Гибкий кабель помещен между двумя пластмассовыми прокладками, надетыми на выво­ды электрического соединителя. Сверху корпус закрыт крышкой, которая пайкой герметизируется с корпусом ячейки. По бокам корпуса находятся приливы, используемые для установки ячейки в стандартные направляющие БНК2; ячейки крепят винтами. На нижней стороне корпуса ячейки есть углубление для установки штыревых радиаторов, изготовленных из титановой ленты.

Р
ис. 7. Герметичная ячейка с бескорпусными МСБ

На рис. 8 и 9 приведены типовые конструкции герметич­ных блоков с бескорпусными микросборками. Блок герметичной разъемной конструкции (рис. 9) состоитиз набора ячеек на бескорпусных МСБ (см. рис. 3), установленных параллельно передней панели. Корпус блока литой, выполнен из алюминиево­го сплава Ал9. Герметизация блока осуществлена с помощью резиновых прокладок, установленных в пазы корпуса блока, и крепления болтами боковых крышек блока. Корпус и боковые съемные крышки блока оребрены. Для крепления ячеек в блоке на верхней и нижней стенках корпуса предусмотрены групповые направляющие и приливы с резьбовыми втулками. На передней панели размещен разъем, герметизируемый через уплотнительную прокладку, и трубка для откачки воздуха и заполнения сухим азотом. На задней панели корпуса блока расположены штыри-ловители. Внутриблочное электрическое соединение между ячей­ками осуществляется с помощью накидных перемычек, установ­ленных на штыри объединительной печатной платы.

Для улучшения теплового контакта между прижимными план­ками ячеек и оребренной боковой крышкой блока проложена гоф­рированная алюминиевая прокладка.

Рис. 8. Блок герметичной разъемной конструкции: 1 - ячейка; 2 - панель передняя; 3 - стенка; 4 - панель задняя; 5 - крышка боковая

Рис. 9. Блок герметичный книжной конструкции с воздуховодом:1 - ячейка; 2 - панель передняя; 3 - кожух; 4 - плата; 5 - кабель гибкий печатный; 6 - воздуховод

Блок герметичной книжной конструкции с вертикальной осью раскрытия ячеек, представленный на рис. 9, состоит из набора ячеек на бескорпусных МСБ (см. рис. 4), которые установлены пер­пендикулярно к передней панели блока. Передние и задние панели выполнены литьем под давлением из алюминиевого сплава Ал9 и имеют покрытие. Кожух блока сварной, выполнен из титанового сплава с покрытием с последующим горячим лужением припоем ПОС-61. Боковые стенки кожуха имеют ребра жесткости.

Герметизация блока осуществлена пайкой кожуха с передней и задней панелями блока. На передней панели блока расположе­ны разъем, герме-тизируемый через уплотнительную прокладку, трубка для откачки воздуха и заполнения блока сухим азотом, а также отверстия для подвода и отвода воздуха в коллектор воздуховода. На передней панели блока расположены штыри-ловители.

Внутриблочные электрические соединения выполнены с по­мощью гибких печатных кабелей и объединительной печатной платы. Тепло от блока отводится с помощью воздуха, подаваемо­го принудительным способом по герметичным воздуховодам.

Рис. 10. Блок герметичный книжной конструкции с вентилятором: 1 - вентилятор; 2 - панель передняя; 3 - ячейка; 4 - плата объединительная; 5 - кабель гибкий печатный; 6 - панель задняя; 7 - стенка

Блок герметичный книжной конструкции с вертикальной осью раскрытия ячеек (рис. 10) состоит из набора ячеек на бескорпусных МСБ (см. рис. 5), которые установлены перпендикулярно к пе­редней панели блока. Корпус блока сварной. Детали корпуса блока выполнены из материала АМг, передние и задние панели блока - литьем под давлением из алюминиевого сплава Ал9.

Все детали корпуса и панели имеют покрытие. Гермети­зация блока осуществлена пайкой корпуса и передней панели блока.

Герметичный блок книжной конструкции с горизонтальной осью раскрытия ячеек, представленный на рис. 11, состоит из двух ячеек (см. рис. 6) на бескорпусных МСБ, установленных перпендикулярно к панели блока. Рама блока выполнена литьем под давлением из алюминиевого сплава Ал9. Панель и кожух блока сделаны из титанового сплава и имеют покрытие с последующим горячим лужением припоем. Герметизация блока осу­ществлена пайкой кожуха с панелью. В корпусе для фиксации рамы с ячейками имеются упоры, а для крепления ячеек в панели и раме - приливы. На панели ус­тановлены электрические соединители, полученные с помощью глазковых много-выводных соединений, трубка для откачки возду­ха и заполнения сухим азотом и резьбовые штыри-ловители. Внутриблочные электрические соединения выполнены с помощью объ­емных проводов.

Набор рассмотренных НК блоков позволяет решать конструк­торские задачи для широкого ряда разработок аппаратуры . При этом следует иметь в виду, что блоки с общей герметизацией ха­рактеризуются высокой плотностью упаковки элементов.

Рис. 11. Блок герметичный книжной конструкции: 1 - ячейка; 2 - рама; 3 - панель; 4 - провод объемный; 5 – кожух

Герметизация блоков , содержащих бескорпусные ИС и МСБ, осуществляется с целью предотвращения воздействия внешних климатических факторов на бескорпусные элементы, входящие в состав ИС и МСБ, т. е. герметизируют для установления внутри корпуса блока допустимой относительной влажности и состава газового наполнителя, что определяется техническими условиями на входящие в состав блока бескорпусные элементы.

Для создания наиболее благоприятного микроклимата внут­ри корпуса блока внутренний объем блока через откачную труб­ку заполняется инертной средой в виде различных газов или сме­сей газов. Для того чтобы увеличить срок эксплуатации или хра­нения герметичных блоков до профилактического ремонта, внут­ренний объем блока заполняется инертной средой с избыточным давлением не более 12 10 4 Па через откачные трубки(рис.12, а...д ).

Рис. 12. Конструкции откачных трубок: 1 - корпус; 2 - трубка; 3 - втулка; 4 - компаунд; 5 - стакан; 6 - резиновый уплотнитель; 7 -шарик; 8 - штифт

Для создания инертной среды используют сухой азот, который по своим тепловым характеристикам приравнивается к воздуху. Проводятся также работы по использованию в качестве инертной среды различных жидких нетоксичных раст­воров, обладающих теплопроводностью на порядок выше, чем у сухого азота. Однако не всегда полностью изучено влияние этих жидкостей на электрические параметры бескорпусных элементов и соответственно на их надежность.

Герметичность блоков обеспечивается герметизацией их кор­пусов и внешних электрических соединителей, которые устанав­ливаются на лицевой или задней панелях корпуса. Учитывая специфику герметизации корпусов блоков и электрических со­единителей, эти вопросы необходимо рассматривать отдельно.

Герметизация корпусов блоков может осуществляться следую­щими способами: сваркой основания и корпуса блока; паяным де­монтируемым соединением корпуса (основания) с крышкой (ко­жухом) блока; уплот-нительной прокладкой. Выбор способа гер­метизации определяется требо-ваниями, предъявляемыми к бло­кам в зависимости от условий эксплуатации, габарита (объема) блока, а также материалов, используемых в корпусе и в основа­нии блока.

Герметизация с помощью сварки . Вскрытие таких блоков возможно только с помощью механиче­ского снятия сварного шва, что влечет за собой обязательное по­падание металлической пыли на бескорпусные элементы и соот­ветственно их отказ.

Герметизация с помощью пая­ного демонтируемого соединения . К элементам паяного со­единения конструкции блока предъявляются следующие требо­вания: для устранения перегрева блока в момент пайки в элементах конструкции корпуса крышки (вблизи паяного соединения) необ­ходимо предусмотреть тепловую канавку; прокладку следует вы­полнять прямо-угольного сечения из термостойкой резины; диа­метр проволоки должен быть меньше ширины зазора между крышкой и корпусом на 0,1...0,2 мм.

В паяном соединении проволока над прокладкой укладывает­ся по всему периметру соединения. Один из концов проволоки вы­водится через паз в крышке из зоны соединения и обычно укла­дывается в тепловую канавку. Расстояние по всему периметру соединения заполняется легкоплавким припоем. Данное паяное соединение позволяет демонтировать (вскрывать корпус) блока до трех раз.

В целях предотвращения нарушения герметичности блока на­ружная поверхность паяного соединения не должна быть устано­вочной поверхностью блока и все элементы крепления блоков должны располагаться на максимально возможном расстоянии от паяного соединения.

Герметизация с помощью уплотнительных прокладок . Конструктив­ные элементы герметизации корпусов блоков уплотнительными прокладками приведены на рис. 13.

Герметизация и конструкции специальных электрических со­единителей, герметичность которых осуществляется с помощью металлостеклянных соединений, имеют ряд специфических аспек­тов, поэтому этот вопрос следует рассмотреть подробнее. Все металлостеклянные соединения, которые используются при проекти­ровании микросхем, микросборок и герметичных блоков микро­электронной аппаратуры, можно разделить на следующие типы: глазковые, дисковые, окошечные и плоские.

Глазковые соединения применяются при изготовлении цоколей реле, оснований корпусов ИС и МСБ, гермовводов, металлических ножек электровакуумных приборов, вилок штепсельных электри­ческих соединителей и подобных изделий.

Дисковые соединения используются при изготовлении много­контактных токовых вводов, вилок электрических соединителей, узлов электровакуумных приборов, оснований корпусов.

Окошечные соединения применяются при изготовлении окон резона-торов, высокочастотных фильтров и смотровых окон при­боров, необходимых для визуального контроля.

Плоские соединения используются при изготовлении оснований метало-стеклянных корпусов ИС и МСБ с прямоугольным сече­нием выводов.

Рис. 13. Герметизация корпуса блоков уплотнительной прокладкой: 1 - основание блока; 2 - прокладка уплотнительная; 3 - корпус блока; 4 - болт; 5 – гайка

Металлостеклянные соединения в зависимости от используе­мых матери-алов подразделяются на согласованные и несогласо­ванные (сжатые) спаи. Под согласованными спаями понимаются соединения, в которых коэффициенты температурного расширения (КТР) спаиваемых материалов (стекло-металл обоймы) равны или мало отличаются друг от друга. В свою очередь, под несо­гласованными спаями понимаются соединения, в которых КТР спаиваемых материалов (стекло - металл обоймы) резко отлича­ются друг от друга в интервале температур от комнатной до тем­пературы размягчения стекла. Поэтому при проектировании от­дельных узлов микроэлектронной аппаратуры необходимо боль­шое внимание уделять выбору материалов и соответственно их взаимному сочетанию.

Под глазковыми соединениями следует понимать соединения, в которых один или несколько выводов впаяны (оплавлены) в металлическую обойму через индивидуальный для каждого вывода изолятор. Такие варианты конструкций глазковых соединителей представлены на рис. 14 и 15.

Дисковые соединения выполняются в виде согласованных и несогла-сованных спаев (рис. 16 и 17). В дисковом соединении (рис. 16) стеклянный изолятор располагают симметрично по высоте
. Минимальное расстояние между вы­водами и между выводом и стенкой обоймы должно быть не менее 0,8 от диаметра вывода.

Рис. 14. Глазковые одновыводные соединения:

а - конструкция с отбортовкой (или вытяжкой) глазка в тонколистовом металле; б и в - конструкции с пробивкой (или сверлением) глазка в толстостенном металле; 1 - металли­ческая обойма; 2 - вывод (стержень или трубка); 3 - стеклянный изолятор

Рис. 15. Глазковые многовыводные соединения: а - конструкция с отбортовкой глазка в тонколистовом металле: б - конструкция с про­бивкой или сверлением в толстостенном металле; 1 - металлическая обойма; 2 - вывод (стержень или трубка); 3 - стеклянный изолятор

Окошечные соединения могут быть выполнены методом непо­средственного спаивания стекла с металлом или при помощи легкоплавкой эмали.

Под плоскими соединениями следует понимать соединения, в которых металлические детали спаяны со стеклом по плоской поверхности.

Рис. 16. Дисковые соединения. Рис. 17. Дисковые соединения.

Согласованный спай: 1 - Несогласованный спай: 1 –

металлическая обойма; 2 - вывод; 2 – металлическая обойма;

вывод; 3 – стеклянный изолятор 3 – стеклянный изолятор

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В работе представлен технологический процесс (технологическая документация) сборки и монтажа «Устройства для измерения параметров и настройки пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров в диапазоне частот от 1 до 330МГц» CPNA-330 для мелкосерийного производства, разработанный по результатам анализа конструкторской документации и сборочного состава, расчета технологичности конструкции, расчета и анализа такта выпуска и разработано приспособление для выполнения операции и нарезки выводов в размер.

Список условных обозначений, сокращений и терминов

зиг-замок -- вид формовки выводов

ИЭТ -- изделие электронной техники

КД -- конструкторская документация

КМО -- компоненты, монтируемые в отверстия

КМП -- компоненты, монтируемые на поверхность

МТП -- маршрутный технологический процесс

ПП -- печатная плата

ТЗ -- техническое задание

ТП -- технологический процесс

ЭРЭ -- электрорадиоэлемент

Введение

Целью дипломной работы является разработка технологического процесса сборки и монтажа устройства CPNA-330 и оснастки для выполнения технологических операций.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

Проведен анализ ТЗ;

Проведен конструкторско - технологический анализ конструкторской документации;

Проведен расчет и анализ технологичности ячейки электронной;

Разработана схема сборки устройства для серийного производства (для заданной программы выпуска), на основе которой разработан маршрутный ТП;

Разработан технологический процесс сборки и монтажа устройства для серийного производства;

Для решения поставленных задач использовался системный подход; методы анализа и синтеза; метод сборки электронных средств с базовой деталью; методы табулирования и формулярной визуализации данных; проектирование технологического процесса сборки и монтажа на основе синтеза типовых операций; комплектование технологической документации типовыми технологическими операциями; проектирование оснастки с использованием современных САПР.

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ И МОНТАЖА УСТРОЙСТВА CPNA-330

1.1 Описание устройства

Назначение «Устройства для измерения параметров и настройки пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров в диапазоне частот от 1 до 330МГц» CPNA-330:

Измерение частоты и эквивалентных динамических параметров пьезоэлектрических резонаторов;

Непрерывный визуальный контроль параметров пьезоэлектрических резонаторов в процессе их настройки;

Непрерывный визуальный контроль параметров монолитных пьезоэлектрических фильтров в процессе их настройки;

Измерение и построение графика зависимости изменения параметров резонаторов (Fs, R1, Q) от времени;

Измерение АЧХ и ФЧХ пьезоэлектрических резонаторов и монолитных пьезоэлектрических фильтров.

1.2 Анализ конструкторской документации

Установка для измерения параметров и настройки пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров представляет собой блок с габаритными размерами 130х256х300 мм. В состав прибора входят следующие сборочные единицы: основание корпуса, крышка корпуса, передняя панель, задняя панель, а также набор электронных ячеек в количестве 15 штук.

Несущей конструкцией прибора является металлическое основание корпуса. Конструкция корпуса обеспечивает надежное крепление узлов.

На основание корпуса устанавливаются и крепятся с помощью винтов несколько ячеек, среди которых материнская плата. В материнскую плату устанавливаются остальные ячейки. Некоторые ячейки соединяются с задней панелью. Соединение с разъемами на передней панели и соединение между некоторыми ячейками осуществляется с помощью проводов.

Крышка, передняя и задняя панель крепятся к основанию с помощью винтов.

Для коммутации с внешними приборами используется разъемное соединение с помощью проводов.

Основание корпуса. Основание корпуса имеет П-образную симметричную форму с толщиной стенок 2мм. С нижней стороны на корпусе имеются резиновые стойки.

Крышка корпуса. Крышка корпуса также имеет П-образную форму. Она крепится она с помощью винтов к рейке, к которой крепится и основание.

Передняя и задняя панели выполнены из такого же материала что и крышка с основанием. Крепятся они к соединительной рейке также винтами. На панелях имеются отверстия для крепления разъемов и кнопок.

Электронные ячейки. Устройство включает в себя 15 электронных ячеек, на которых установлены ЭРЭ различных типов. Платы выполнены по второму классу точности и покрыты защитной паяльной маской зеленого цвета. Все отверстия в платах металлизированные. На некоторых платах имеются монтажные отверстия для установки в корпус.

Плата опорного генератора на 1000МГц имеет металлизированные отверстия для крепления выводных компонентов, разъема и микросборки. Остальные компоненты монтируются на поверхность.

ЭРЭ можно разделить на группы:

1. Выводные элементы, не требующие формовки: разъем на 32 контакта, светодиод (выводы заранее отформованы), микросборка с микросхемой ADF4360-7;

2. Выводные элементы, требующие формовки:

Кварцевый генератор на 10МГц имеет 15 выводов, устанавливается на прокладку, для единичного и мелкосерийного производства фиксацию рекомендуется производить с помощью пружинения выводов; при крупносерийном и массовом производстве фиксацию рекомендуется осуществлять за счет выводов, сформированных в ЗИГ-замок;

Резисторная сборка, подстроечный резистор фиксируются либо пружинением выводов, либо с помощью ЗИГ-замка.

3. Безвыводные элементы устанавливаются на поверхность платы.

Монтаж элементов на плате односторонний. При единичном и мелкосерийном производстве возможно осуществлять ручную пайку ЭРЭ; при крупносерийном и массовом производстве рекомендуется осуществлять пайку групповой заготовки в печи с последующей пайкой волной выводных элементов.

Пространственная компоновка имеет 2 уровня:

1-й уровень - безвыводные резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, транзисторы, диоды и микросхемы;

2-й уровень - трансформаторы и выводные компоненты.

Установка компонентов ведется начиная с наименьшего уровня для удобства пайки.

На основе анализа конструкторской документации для разработки ТП сборки и монтажа устройства необходимо предусмотреть поузловую сборку:

1. Сборка электронных ячеек.

2. Сборка основания корпуса и монтаж электронных ячеек.

3. Сборка передней и задней панели с предварительным образованием посадочным мест под коммутационные элементы.

4. Сборка крышки корпуса.

5. Проверка прибора на работоспособность.

Для сборки электронной ячейки и сборки прибора также следует предусмотреть следующие операции:

2. Формовка и обрезка выводов ЭРЭ.

3. Установка и пайка КМП.

4. Установка и пайка КМО.

5. Отмывка платы.

6. Сушка платы.

7. Разделение групповой платы.

8. Выходной контроль электронной ячейки.

9. Обрезка и зачистка проводов.

10. Маркировка прибора.

11. Упаковка прибора.

1.3 Анализ сборочного состава

Конструкция электронной ячейки включает в себя большое количество навесных элементов различных типоразмеров и номиналов. Элементы группируются по способу установки на плату. Обозначения ИЭТ согласно спецификации, число выводов элементов и количество элементов на плате, варианты установки элементов для единичного производства приведены в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 - Установка элементов на ПП опытного образца

	Наименование	Эскиз варианта установки		Примечания
	R1, R2,R4…R15, R17…R22, C1…C20, L1…L3
			Установка без зазора, фиксация припайкой диагональных выводов
	U3, D1, D2, D3, Q1		Установка без зазора, фиксация припайкой одного вывода
			Установка с прокладкой, фиксация пружинением выводов
			Установка без зазора, фиксация пружинением выводов
			Установка без зазора, фиксация пружинением выводов
			Установка с зазором, фиксация подпайкой вывода	Зазор обеспечивается конструкцией выводов
			Установка с зазором, фиксация за счет конструкции выводов	Зазор обеспечивается конструкцией выводов

Варианты установки ЭРЭ для заданного объёма выпуска N = 1700 (производство мелкосерийное), представлены в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2 - Варианты установки элементов на ПП для заданного объёма выпуска (мелкосерийное производство)

	Наименование	Эскиз варианта установки	Характеристика варианта установки и способа фиксации	Примечания
	R1, R2,R4…R15, R17…R22, C1…C20, L1…L3
	U2, U4, U3, T1, D1, D2, D3, Q1		Установка без зазора, фиксация паяльной пастой
			Установка с зазором, фиксация пружинением выводов	Зазор обеспечивается конструкцией выводов
			Установка с прокладкой, фиксация подпайкой вывода
			Установка без зазора, фиксация пружинением выводов
			Установка без зазора, фиксация пружинением выводов
			Установка без зазора, фиксация подпайкой вывода	Зазор обеспечивается конструкцией выводов
			Установка с зазором, фиксация с натягом	Зазор обеспечивается конструкцией выводов

1.4 Расчет и анализ коэффициента технологичности электронных средств

сборка электронный ячейка провод

Оценку технологичности ячеек проводят по комплексному показателю технологичности, который рассчитывается по базовым показателям технологичности по формуле

где и _ базовые показатели технологичности, и их весовые коэффициенты.

Расчет технологичности ячейки для заданной программы выпуска.

Коэффициенты для расчета и анализа технологичности для мелкосерийного производства опорного генератора на 1000МГц представлены в таблице 1.4.1.

Таблица 1.4.1. - Коэффициенты для расчета и анализа технологичности ячейки для заданного объема выпуска

Наименование	Обозначение	Значение
Количество ИМС
Количество контактных соединений, полученных механизированным путем
Общее количество соединений
Количество элементов, подготавливаемых механизированным путем
Количество операций механизированного контроля и настройки
Общее количество операций контроля и настройки
Количество типов номиналов ИЭТ
Количество типов номиналов оригинальных ИЭТ

Базовые показатели технологичности опорного генератора на 1000МГц для заданного объема выпуска представлены в таблице 1.4.2.

Таблица 1.4.2 - Базовые показатели технологичности ячейки для заданного объема выпуска

	Наименование базового показателя	Расчетная формула	Коэффициент значимости, i	Примечания
	Коэффициент использования ИМС			Hимс-кол-во ИМС Hиэт = Hимс + Hэрэ Конструкторский показатель
	Коэффициент автоматизации монтажа			Hам-кол-во монтажных соединений, полученных автоматизированным или механизированным способом. Hм-общее количество паяных соединений Технологический показатель
	Коэффициент механизации подготовки к монтажу			Hмп.иэт-число элементов, автоматически подготавливаемых к монтажу Hиэт-общее число ИЭТ Технологический показатель
	Коэффициент механизации контроля и настройки			Hмкм-количество операций механизированного контроля и настройки Hкм-общее число операции контроля и настройки Технологический показатель
	Коэффициент повторяемости ИЭТ			Hт.иэт- число типноминалов ИЭТ. Hиэт-общее число ИЭТ Конструкторский показатель
	Коэффициент применяемости ИЭТ			Hт.ор.иэт- число оригинальных ИЭТ. Hт.иэт-число типовых ИЭТ Конструкторский показатель
	Коэффициент использования прогрес-сивных форм			Дпр.-число деталей пространственной компоновки прогрессивной формы. Д-общее число деталей пространственной компоновки Конструкторско-технологический показатель

Комплексный показатель технологичности опорного генератора на 1000МГц для заданного объема выпуска определяется на основании базовых показателей по формуле:

Полученное значение комплексного показателя технологичности соответствует нормативному комплексному показателю для мелкосерийного производства. В мелкосерийном производстве используются специальное и специализированное оборудование, при этом квалификация рабочих должна быть высокой.

1.5 Разработка схемы сборки опытного образца

Для сборки и монтажа прибора используется общая схема сборки с базовой деталью. В качестве базовой детали выбирается сборочная единица - основание корпуса, на которое устанавливается ячейка электронная. Для каждой сборочной единицы разрабатываются промежуточные схемы сборки, которые объединяются в общую схему сборки. На первом этапе производится сборка передней панели устройства. Схема сборки передней панели опытного образца представлена на рисунке 1.5.1.

Рисунок 1.5.1 - Схема сборки передней панели

На следующем этапе собирается задняя панель, на которую устанавливаются разъемы. Схема сборки задней панели представлена на рисунке 1.5.2.

Рисунок 1.5.2 - Схема сборки задней панели

Схема сборки электронной ячейки показана на рисунке 1.5.3.

Рисунок 1.5.3 - Схема сборки ячейки электронной

К основанию прибора крепятся 3 ячейки. Остальные ячейки вставляются в основную плату. Схема сборки всего прибора показана на рисунке 1.5.4.

Рисунок 1.5.4 - Схема сборки опытного образца

1.6 Разработка маршрутного технологического процесса сборки опытного образца электронной ячейки

Маршрутный технологический процесс (МТП) сборки установки для измерения параметров и настройки пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров отражает последовательность выполнения технологических операций, содержит информацию об оборудовании и времени выполнения каждой операции. МТП разрабатывается на основе анализа конструкторской документации и схемы сборки устройства.

На первом этапе выполняются подготовительные операции: сборка передней и задней панели устройства, распаковка, комплектование ЭРЭ, расфасованных в тару для удобного и быстрого поиска; входной контроль качества, формовка и обрезка выводов элементов.

Подготовленные ЭРЭ устанавливается на плату в порядке, указанном на схеме сборки.

После установки ЭРЭ проводится пайка выводов паяльником, контроль качества пайки, отмывка и сушка платы.

Собранные ячейки устанавливаются на основание корпуса, после чего прибор закрывают крышкой.

Собранный прибор проходит функциональный контроль.

Годный прибор маркируется и упаковывается.

Последовательность операций сборки опытного образца устройства представлена в таблице 1.6.1.

Таблица 1.6.1 - Исходные данные для заполнения маршрутной карты для сборки опытного образца преобразователя

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Время, сек
	Сборка основания корпуса
		Стол монтажный
		Стол монтажный
	Сборка передней панели
		Стол монтажный
		Стол монтажный
		Стол монтажный
	Сборка задней панели	Стол монтажный
		Стол монтажный
		Стол монтажный
		Стол монтажный
	Сборка ячейки электронной
	Распаковка и комплектование ЭРЭ	Стол монтажный
	Установка ЭРЭ на печатную плату	Стол монтажный
	Пайка паяльником	Стол монтажный
	Обрезка выводов	Стол монтажный
	Промывка платы	Установка промывки
	Сушка платы	Установка сушки
		Стенд контроля
	Сборка прибора
	Комплектование прибора	Стол монтажный
	Установка передней панели	Стол монтажный
	Установка задней панели	Стол монтажный
		Стол монтажный
		Стол монтажный
		Стол монтажный
	Монтаж проводов	Стол монтажный
	Установка крышки прибора	Стол монтажный
	Функциональный контроль	Стенд контроля
	Маркировка	Стол монтажный
	Упаковка	Стол монтажный

Суммарное штучное время сборки опытного образца ячейки Тшт = 5030 сек = 84 мин.

1.7 Расчет и анализ такта выпуска

Анализ объема выпуска изделия проводится с целью определения возможности выпуска изделий по данному ТП в заданном объеме в установленные сроки путем сравнения штучного времени сборки изделия с заданным тактом выпуска. По результатам анализа такта выпуска принимается решения о необходимости изменения технологического процесса, и даются рекомендации по выбору более производительных оборудования и оснастки, использованию групповых методов обработки, объему партии изделий.

Заданный объём выпуска Nвып= 1700 шт./год.

По заданному объёму выпуска определяется такт выпуска:

Тв= Ф*60/Nвып,

где Тв - такт выпуска; Ф - годовой фонд рабочего времени (Ф? 2070 часов) при односменной работе; где Nзап- программа запуска.

Тв = 2070*60/1700 = 73 мин/шт

Следовательно, производительность:

Q = 60/Тв = 60/73 = 0.82 шт/час

Из сравнения штучного времени сборки ячеек Tшт (Tшт= 84 мин) и такта выпуска Тв (Тв = 73 мин) следует, что технологический процесс сборки и монтажа, в котором используются ручные методы сборки, требует изменения с целью сокращения штучного времени. Для этого рекомендуется использовать автоматизированную установку компонентов на плату; селективную пайку элементов, устанавливаемых в отверстия; пайку поверхностно монтируемых компонентов в печи; оснастку для групповой отмывки печатных плат после пайки, проводить групповую сушку печатных плат после промывки.

1.8 Разработка схемы сборки электронной ячейки в серийном производстве

Схема сборки необходима для описания последовательности основных сборочных операций и служит источником данных для разработки маршрутного ТП.

Для сборки и монтажа прибора используется общая схема сборки с базовой деталью. В качестве базовой детали выбирается сборочная единица - основание корпуса, на которое устанавливается ячейка электронная.Для каждой сборочной единицы разрабатываются промежуточные схемы сборки, которые объединяются в общую схему сборки.

На первом этапе производится сборка передней панели устройства. Схема сборки передней панели опытного образца представлена на рисунке 1.8.1.

Рисунок 1.8.1 - Схема сборки передней панели

На следующем этапе собирается задняя панель, на которую устанавливаются разъемы.

Схема сборки задней панели представлена на рисунке 1.8.2.

Рисунок 1.8.2- Схема сборки задней панели

Схема сборки ячейки показана на рисунке 1.8.3.

Рисунок 1.8.3- Схема сборки ячейки электронной

К основанию прибора крепятся 3 ячейки. Остальные ячейки вставляются в основную плату. Схема сборки всего прибора показана на рисунке 1.8.4.

Рисунок 1.8.4- Схема сборки опытного образца

1.9 Разработка маршрутного технологического процесса сборки электронной ячейки в серийном производстве

Учитывая рекомендации по совершенствованию технологического процесса с целью снижения штучного времени, для сборки устройства в серийном производстве выбирается автоматизированная установка компонентов и пайка компонентов в печи; разрабатывается приспособление для намотки нарезки проводов.

Исходные данные для заполнения маршрутной карты для сборки устройства в серийном производстве представлены в таблице 1.9.1.

Таблица 1.9.1- Исходные данные для заполнения маршрутной карты для сборки устройства в серийном производстве

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Время, сек
	Сборка основания корпуса
	Комплектование основания корпуса	Стол монтажный
	Подготовка основания корпуса к сборке (сверление отверстий)
	Монтаж пластин к основанию корпуса	Стол монтажный
	Сборка передней панели
	Комплектование деталей передней панели	Стол монтажный
	Подготовка передней панели к сборке (сверление отверстий)	Стол монтажный
	Монтаж элементов на переднюю панель	Стол монтажный
	Сборка задней панели
	Комплектование деталей задней панели	Стол монтажный
	Подготовка задней панели к сборке (сверление отверстий)	Стол монтажный
	Монтаж элементов на заднюю панель	Стол монтажный
	Сборка ячейки электронной
	Распаковка и комплектование ЭРЭ	Стол монтажный
	Нанесение паяльной пасты
	Установка КМП на плату	Автомат для установки КМП
	Пайка в многозонной печи	Многозонная печь
		Стол монтажный
	Пайка паяльником	Стол монтажный
	Обрезка выводов	Стол монтажный
	Промывка платы	Установка промывки
	Сушка платы	Установка сушки
	Функциональный контроль ячейки	Стенд контроля
	Сборка прибора
	Комплектование прибора	Стол монтажный
	Установка передней панели	Стол монтажный
	Установка задней панели	Стол монтажный
	Установка электронных ячеек на основание корпуса	Стол монтажный
	Установка электронных ячеек на основную плату	Стол монтажный
	Фиксация ячеек, установленных на основную плату	Стол монтажный
	Монтаж проводов	Стол монтажный
	Установка крышки прибора	Стол монтажный
	Функциональный контроль	Стенд контроля
	Маркировка	Стол монтажный
	Упаковка	Стол монтажный

Суммарное штучное время сборки ячейки в серийном производствеTшт = 73 мин. Полученное значение штучного времени сборки преобразователя напряжения равно такту для заданного объема выпуска (Тв = 73 мин/шт), что обеспечивает сборку устройства в серийном производстве в соответствии с производственной программой выпуска.

1.10 Разработка маршрутно-операционного технологического процесса

На основе маршрутного технологического процесса разрабатывается маршрутно-операционный технологический процесс. Исходные данные для маршрутно-операционного ТП представлены в таблице 1.10.1.

Таблица 1.10.1 Исходные данные для заполнения маршрутно-операционной карты для сборки устройства в серийном производстве

№ операции	Наименование операции	Оборудование и оснастка	Материалы и режимы
	Сборка основания корпуса
	Комплектование основания корпуса	Стол монтажный
	Распаковать тару	Тара упаковочная, ножницы
	Извлечь деталь корпуса из тары, проконтролировать визуально и положить в технологическую тару
	Повторить переход 02 для всех деталей основания корпуса
	Подготовка основания корпуса к сборке (сверление отверстий)	Стол монтажный
	Извлечь основание из тары технологической	Тара технологическая
	Установить основание в приспособление для сверления
	Убрать основание в тару	Тара технологическая
	Монтаж пластин к основанию корпуса	Стол монтажный
	Извлечь основание корпуса, пластины и необходимое количество винтов из тары	Тара технологическая
	Закрепить пластину на основании корпуса винтами и положить основание корпуса в тару	Отвертка ручная
	Повторить переходы 01 - 02 для второй пластины
	Сборка передней панели
	Комплектование деталей передней панели	Стол монтажный
	Распаковать тару	Тара упаковочная
	Извлечь деталь передней панели из тары, проконтролировать визуально и положить в технологическую тару	Тара упаковочная, тара технологическая
		Тара технологическая
	Подготовка передней панели к сборке (сверление отверстий)	Стол монтажный
	Извлечь переднюю панель из тары технологической	Тара технологическая
	Просверлить отверстие по чертежу
	Повторить переход 03 для всех отверстий
	Убрать переднюю панель в тару	Тара технологическая
	Монтаж элементов на переднюю панель	Стол монтажный
	Извлечь элементы передней панели из тары	Тара технологическая
	Установить элемент на переднюю панель и при необходимости закрепить винтами	Отвертка ручная
	Повторить переход 02 для всех элементов передней панели
	Сборка задней панели
	Комплектование деталей задней панели	Стол монтажный
	Распаковать тару	Тара упаковочная
	Извлечь деталь задней панели из тары, проконтролировать визуально и положить в технологическую тару	Тара упаковочная, тара технологическая
	Повторить переход 02 для всех деталей передней панели
	Набрать необходимое количество винтов и положить в тару технологическую	Тара технологическая
	Подготовка задней панели к сборке (сверление отверстий)	Стол монтажный
	Извлечь заднюю панель из тары технологической	Тара технологическая
	Установить панель в приспособление для сверления
	Просверлить отверстие по чертежу
	Повторить переход 03 для всех отверстий
	Убрать заднюю панель в тару	Тара технологическая
	Монтаж элементов на заднюю панель	Стол монтажный
	Извлечь элементы задней панели из тары	Тара технологическая
	Установить элемент на заднюю панель и при необходимости закрепить винтами	Отвертка ручная
	Повторить переход 02 для всех элементов задней панели
	Сборка ячейки электронной
	Распаковка и комплектование ЭРЭ	Стол монтажный
	Извлечь печатную платы из тары упаковочной и положить в тару технологическую	Тара упаковочная, тара технологическая
	Извлечь ЭРЭ из тары упаковочной, проконтролировать визуально на отсутствие внешних дефектов и положить в тару технологическую согласно чертежу и комплектовочной ведомости	Тара упаковочная, тара технологическая
	Повторить переход 01 для всех ЭРЭ
	Нанесение паяльной пасты	Устройство для нанесения паяльной пасты
	Извлечь печатную плату из технологической тары	Тара технологическая
	Установить печатную плату в установку
	Нанести паяльную пасту	Трафарет, ракель
	Извлечь печатную плату из установки
	Установка КМП на плату	Автомат для установки КМП
	Закрепить печатную плату в установке
	Провести установку элементов
	Извлечь печатную плату из установки и положить в тару	Тара технологическая
	Пайка в многозонной печи	Многозонная печь
	Извлечь печатную плату из тары	Тара технологическая
	Установить плату на транспортер
	Провести пайку
	Снять печатную плату и положить в тару	Тара технологическая
	Визуально проконтролировать качество пайки	Тара технологическая
	Установка КМО на печатную плату	Стол монтажный
	Извлечь компонент из тары и установить на печатную плату согласно чертежу	Тара технологическая
	Подогнуть выводы компонента	Плоскогубцы
	Повторить переходы 01- 02 для всех ЭРЭ, устанавливаемых на ПП
	Пайка паяльником	Стол монтажный
	Установить плату в приспособление для пайки плат
	Припаять выводы элемента к контактным площадкам	Паяльная станция	Припой ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Т°=260+200С
	Повторить переход 02 для всех КМО
	Проконтролировать качество пайки визуально
	Извлечь плату из приспособления для пайки и положить в тару	Тара технологическая
	Обрезка выводов	Стол монтажный
	Извлечь плату из тары	Тара технологическая
	Обрезать выводы ЭРЭ	Бокорезы
	Повторить переход 02 для всех ЭРЭ
	Положить плату в технологическую тару	Тара технологическая
	Промывка платы	Установка промывки
	Переложить плату из тары в тару для промывки
	Поместить тару с платами в установку промывки и выдержать в смеси при установленном режиме	Тара для промывки	Спирто-бензиновая смесь (1:1) Температура смеси То = 70±5оС, время t= 10-15
	Извлечь плату из тары для промывки, проконтролировать качество отмывки визуально и положить в тару	Тара технологическая, тара для промывки
	Сушка платы	Установка сушки
	Переложить плату из тары в поддон для сушки	Тара технологическая, поддон для сушки
	Повторить переход 01 для всех плат
	Поместить поддон с платами в сушильный шкаф и выдержать при установленном режиме	Поддон для сушки	Температура Т°= 60±50С, время t= 10 мин
	Извлечь поддон с платами из сушильного шкафа, поставить на стол и выдержать при комнатной температуре	Поддон для сушки	Температура комнатная, время t= 10-15 мин
	Переложить плату из поддона для сушки в тару технологическую	Поддон для сушки, тара технологическая
	Функциональный контроль ячейки	Стенд контроля
	Извлечь ячейку из тары и установить в стенд для контроля	Тара технологическая
	Проконтролировать функционирование ячейки согласно инструкции по контролю
	Извлечь ячейку из стенда и положить в тару	Тара технологическая
	Сборка прибора
	Комплектование прибора	Стол монтажный
	Извлечь из упаковочной тары компонент прибора и поместить его в тару технологическую	Тара упаковочная, тара технологическая
	Повторить переход 01 для всех компонентов прибора
	Установка передней панели	Стол монтажный
	Извлечь переднюю панель и основание корпуса из тары и установить на основание корпуса совместив с отверстиями в основании	Тара технологическая
	Зафиксировать переднюю панель с помощью винтов	Отвертка ручная
	Положить прибор в тару	Тара технологическая
	Установка задней панели	Стол монтажный
	Извлечь заднюю панель из тары и установить на основание корпуса совместив с отверстиями в основании	Тара технологическая
	Зафиксировать заднюю панель с помощью винтов	Отвертка ручная
	Положить прибор в тару	Тара технологическая
	Установка электронных ячеек на основание корпуса	Стол монтажный
	Извлечь прибор из тары	Тара технологическая
	Извлечь ячейку электронную из тары, совместив с отверстиями в основании
	Закрепить ячейку с помощью винтов	Отвертка ручная
	Повторить переходы 02-03 для остальных ячеек, монтируемых на основание
	Установка электронных ячеек на основную плату	Стол монтажный
	Извлечь ячейку электронную из тары и вставить в основную плату	Тара технологическая
	Повторить переход 01 для всех ячеек, монтируемых на основную плату
	Фиксация ячеек, установленных на основную плату	Стол монтажный
	Извлечь компоненты для фиксации из тары	Тара технологическая
	Зафиксировать ячейки с помощью винтов	Отвертка ручная
	Монтаж проводов	Стол монтажный
	Отмотать и отрезать провод длиной, указанной в чертеже	Тара технологическая, линейка, приспособление для нарезки проводов
	Снять изоляцию и зачистить концы провода с двух сторон	Острогубцы
	Облудить концы провода с двух сторон	Ванна для лужения	Припой ПОС-61 ГОСТ 21931-76, температура ванны Т°=260+200С
	Произвести монтаж проводов согласно электромонтажному чертежу
	Повторить переходы 1-4для всех проводов разъема
	Установка крышки прибора	Стол монтажный
	Извлечь крышку прибора из тары и установить на основание корпуса, совместив с отверстиями в основании	Тара технологическая
	Закрепить крышку прибора винтами	Отвертка ручная
	Функциональный контроль	Стенд контроля
	Проконтролировать функционирование прибора согласно инструкции по контролю
	Маркировка	Стол монтажный
	Извлечь табличку из тары	Тара технологическая
	Нанести клей на табличку и приклеить на крышку корпуса прибора легким прижатием		Клей ПУ-2 ОСТ 4ГО.029.204
	Выдержать прибор на воздухе при комнатной температуре		Температура комнатная, время t= 30 мин
	Упаковка	Стол монтажный
	Извлечь прибор из тары и упаковать прибор в полиэтиленовый пакет	Ножницы, тара технологическая	Липкая лента
	Поместить полиэтиленовый пакет с прибором в упаковочную коробку
	Вложить сопроводительную документацию в упаковочную коробку
	Закрыть крышку упаковочной коробки и зафиксировать липкой лентой		Липкая лента

1.11 Эскизный техпроцесс

50 Установка элементов на переднюю панель

70 Монтаж элементов на заднюю панель

90 Установка КМП на плату

110 Установка КМО на печатную плату

120 Пайка паяльником

210 Установка электронных ячеек на основную плату

230 Монтаж проводов

240 Установка крышки прибора

Часть 2 РАЗРАБОТКА ОСНАСТКИ

2.1 Техническое задание на проектирование приспособления для нарезки проводов

2.1.1 Назначение

Приспособление предназначено для нарезки проводов заданной длины в приделах от 1см до 10см.

2.1.2. Требования к конструкции

Разработать конструкцию приспособления для нарезки проводов в размер, удовлетворяющую следующим требованиям:

- приспособление должно обеспечивать необходимый диапазон длины проводов;

- производительность приспособления должна соответствовать заданному объёму выпуска;

- приспособление должно иметь конструкцию, позволяющую легко заправлять катушки с проводами;

- приспособление для нарезки проводов должно быть рассчитано под ручную нарезку;

- конструкция приспособление для нарезки проводов должна быть простой в эксплуатации, иметь низкую стоимость при высокой производительности.

2.1.3 Кинематика

Рабочее движения ножа происходит в вертикальной плоскости.

2.1.4 Размещение и установка

Приспособление должно размещаться на столе монтажника.

2.1.5 Условия эксплуатации

Оснастка предназначена для работы в воздушной среде производственного помещения: температура окружающей среды от -20 до +600С, относительная влажность до 98% при температуре до 350С. Помещение должно быть проветриваемым, при работе резкие колебания температуры недопустимы.

Оснастка должна защищаться от попадания крупных частиц пыли, песка на рабочие поверхности.

При хранении оснастка должна быть упакована в тару в промасленной бумаге.

2.1.6 Указание мер безопасности

Во избежание несчастных случаев для работы с приспособлением допускается персонал, прошедший инструктаж.

2.1.7 Настройка

Производить пробный пуск приспособления для проверки усилий и направления ножа после сборки и смазки движущихся частей. При необходимости производить повторную настройку приспособления.

2.1.8 Надежность

Конструкция элементов оснастки и материалы элементов должны обеспечивать надежность, необходимую при мелкосерийном производстве. В конструкции приспособления максимально использовать стандартные, унифицированные и взаимозаменяемые изделия.

2.1.9 Источники данных

При разработке конструкции использовать прототипы оснастки, разработанные на кафедре «Конструирование и технология производства ЭС», базовом предприятии, на котором проходила технологическая практика, стандартные детали из каталога - справочника «Технологическая оснастка для холодно-листовой штамповки», атласов конструкций типовых деталей.

2.2 Конструкторские расчеты оснастки

Расчет усилия установки.

Так как производится обрезка провода круглого сечения прямым ножом, то расчёт ведется по следующей формуле

где - количество одновременно обрезаемых выводов, в данном случае.

- усилие прижима.

- площадь сечения проволоки

.

где - временное сопротивление разрыву материала.

Для обыкновенной углеродистой стали.

- число мест приложения усилия прижима, в данном случае.

где, - площадь под прижимом, .

.

Полученное в результате расчёта значение требуемого усилия удовлетворяет усилиям нарезки с использованием вспомогательных механизмов.

2.3 Описание последовательности сборки оснастки

Сборка приспособления производится в следующей последовательности: сборка катушки, сборка режущего ножа, сборка ограничителя; общая сборка полученных сборочных единиц, кожуха, линейки и зажима. Основанием сборки является платформа, на ней устанавливаются другие сборочные единицы. Втулки запрессовываются в отверстия.

2.4 Описание работы оснастки

Выполнение операции нарезки проводов:

1. Выставить ограничитель на необходимую длину проволоки с помощью линейки 4.

2. Отмотать проволоку необходимой длины с катушки.

3. Зафиксировать проволоку с помощью зажима.

4. Нажать на ручку ножа 2 до упора (произойдет отрезка провода).

5. Отпустить нож (он придет в исходное положение за счет пружины).

6. Положить отрезанный провод в тару технологическую.

1. Разработанный технологический процесс сборки и монтажа устройства CPNA-330 обеспечивает производство изделий в серийном производстве.

2. Приспособление для нарезки проводов позволяет снизить трудоемкость подготовительной операции и уменьшить штучное время сборки изделия.

Список используемых источников

1. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры / Под ред. Шахнова В.А., М.: Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2012.

2. Гриднев В.Н. Лекции по курсу «Технология ЭВС» 2007.

3. Журавлёва Л.В. Лекции по курсу «Технология ЭВС» 2009.

Размещено на Allbest.ur

Подобные документы

Анализ технологичности конструкции изделия, расчет показателей технологичности, разработка технологической схемы сборки. Анализ вариантов маршрутной технологии, выбор технологического оборудования и оснастки, проектирование технологического процесса.

курсовая работа , добавлен 12.06.2010


Разработка комплекта технологической документации на изготовление стробоскопа: анализ технологичности конструкции изделия, составление технологической схемы сборки изделия. Проведение анализа вариантов маршрутной технологии сборки и монтажа детали.

курсовая работа , добавлен 14.10.2010


Определение типа производства. Формирование технологического кода изделия. Расчёт технологичности конструкции и пути её повышения. Разработка технологической схемы сборки таймера. Выбор и описание оборудования и оснастки для сборочно-монтажных работ.

курсовая работа , добавлен 04.03.2015


Разработка технологии сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ маршрутной технологии, обоснования технологического оборудования, выбора оптимального варианта технологического процесса. Проектирование участка сборки и монтажа.

курсовая работа , добавлен 19.06.2010


Назначение устройства контроля энергоснабжения, его технические характеристики. Разработка структурной схемы. Расчет надежности устройства. Маршрут изготовления и этапы технологического процесса сборки изделия. Анализ технологичности конструкции.

дипломная работа , добавлен 22.11.2016


Описание структурной схемы и принцип работы USB-ионизатора. Выбор радиоэлементов и их технические параметры. Разработка и изготовление печатной платы. Технический процесс сборки и монтажа узлов средств вычислительной техники. Внешний вид устройства.

курсовая работа , добавлен 29.04.2011


Разработка технологических процессов соответственно к единой системе подготовки производства измерителя H21э транзисторов. Анализ типа, условий и годовой программы выпуска. Маршрут конструкторской схемы сборки, выбор оборудования, оптимизация монтажа.

курсовая работа , добавлен 10.01.2011


Определение показателей технологичности конструкции приборов. Правила построения технологических схем сборки. Разработка технологического процесса сборки. Проектирование технологического оснащения и специализированного оборудования всех разновидностей.

реферат , добавлен 07.11.2008


Технологический процесс (ТП) как основа производственного процесса. Разработка ТП сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ конструкции изделия. Проектирование участка сборки и монтажа, оснастка для сборочно-монтажных работ.

курсовая работа , добавлен 21.06.2010


Рассмотрение технологичности конструкции усилителя тока. Изучение разработки схемы сборки с базовой деталью. Проведение технико-экономического сравнения вариантов маршрутной технологии. Основные правила техники безопасности при эксплуатации оборудования.

ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СБОРКИ И МОНТАЖА ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ 1-го УРОВНЯ РАЗУКРУПНЕНИЯ МЭА

Сборка и монтаж являются одним из заключительных этапов производства МЭА, заключающимся в механическом и электрическом соединении в единое целое в соответствии с технической документацией совокупности деталей, узлов, приборов (как покупных, так и собственного изготовления) с целью изготовления МЭА.

Для правильно спроектированной МЭА, сборка и монтаж является последним этапом ее производства, в такой МЭА настроечно регулировочные работы отсутствуют, а контроль электрических и радиотехнических параметров собранных изделий является неотъемлемой частью технологического процесса (ТП) сборки и монтажа.

Трудоемкость сборочно-монтажных работ составляет 40--60 % общей трудоемкости изготовления МЭА. Трудоемкость изготовления электронных модулей 1-го уровня (ЭМ-1) разукрупнения МЭА- ЭМ-1 на печатных платах (ПП) - составляет около половины трудоемкости всех сборочно-монтажных работ. В связи с этим повышение производительности труда на сборке и монтаже ЭМ-1 за счет автоматизации ТП, является важнейшей задачей в деле совершенствования производства МЭА, одним из перспективных путей решения которой является создание ГПС сборки и монтажа ЭМ-1.

Конструкторско-технологическая характеристика ЭМ-1, изготавливаемых в ГПС сборки и монтажа

Определение основных конструкторско-технологических характеристик ЭМ-1 предполагает анализ: элементной базы ЭМ-1 с позиций ее конструкторско-технологической классификации, вариантов поставки, предъявляемых к ней технических требований; конструкторско-технологических особенностей монтажно-коммутационных оснований (печатных плат); типовых конструкций ЭМ-1; типовых ТП сборки и монтажа ЭМ-1 в условиях ГПС. Перейдем к последовательному рассмотрению перечисленных выше вопросов.

Краткая конструкторско-технологическая характеристика элементной базы ЭМ-1

Элементная база РЭА (ЭМ-1 в том числе) состоит, в основном, из изделий электронной техники (ИЭТ) и электротехники, которые по своим конструкторско-технологическим особенностям подразделяются на 10 групп:

неполярные ИЭТ с цилиндрической или прямоугольной формой корпуса и осевыми выводами (резисторы, конденсаторы и др);

полярные ИЭТ с цилиндрической формой корпуса и осевыми выводами (диоды, конденсаторы);

ИЭТ с прямоугольной и дисковой формами корпуса и двумяоднонаправленными выводами (конденсаторы и д.);

полярные ИЭТ с цилиндрической формой корпуса и двумя одно направленными выводами (конденсаторы электролитические и др.);

ИЭТ с цилиндрической формой корпуса с двумя и более параллельными выводами;

ИЭТ с прямоугольной формой корпуса с двумя и более однонаправленными выводами (ИС в корпусах "Тропа", "Посол" и др.);

ИЭТ с цилиндрической формой корпуса с двумя и более однонаправленными выводами (транзисторы и ИС в корпусах типа "ТО" и Др.);

ИЭТ с прямоугольной и цилиндрической формой пластмассового корпуса с тремя однонаправленными выводами (транзисторы в корпусах типа КТ и др.) ;

ИЭТ с прямоугольной формой корпуса и двухсторонним расположением выводов, перпендикулярно основанию корпуса (ИС, резисторные диоды и транзисторные сборки в корпусах типа 2 (ДИП) и др.) ;

ИЭТ с прямоугольной формой корпуса и 2- или 4- сторонним расположением выводов параллельно корпуса (ИС, резисторные диодные транзисторные сборки в корпусах типа 4, и др.).

Таким образом перечисленные радиоэлементы, полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы, электрические характеристики (разъемы) характеризуются следующими параметрами: массой, габаритными размерами, жесткостью выводов, точностью изготовления корпусов, конфигурацией, наличием и видом ключей, видом поставки, допустимыми величинами механических воздействий на корпус и выводы (растягивающих и сжимающих усилий, возникающих в процессе формовки выводов). Промышленностью выпускаются радиоэлементы, микросхемы различной формы корпуса:

прямоугольной формы с планарными выводами (габаритные размеры: А X В - 7,5 X 7,5 мм; А X В - 52,5 X 22,5 мм);

цилиндрической формы с осевыми выводами (габаритные размеры Д X Н-2Х 6мм; ДХН-20Х 26мм);

цилиндрической формы с радиальными выводами (габаритные размеры: Д X Н - 4,5 X 3 мм; Д X Н - 25 X 10 мм);

дисковой формы габаритные размеры: Д X Н 5,0 X 1 мм; Д X Н -17X5 мм);

квадратной формы (габаритные размеры: А X В 4,5 X 4,5 мм; А X В 25X25 мм);

прямоугольной формы (габаритные размеры: АХВ95Х6,5мм; АХ В 59,5X26,5 мм).

Высота корпуса перечисленных радиоэлементов колеблется в пределах от 2,5 до 50 мм, а их масса - от десятых долей граммов до сотен граммов.

Выводы радиоэлементов, микросхем имеют круглое или прямоугольное сечение. Длина выводов колеблется от 4 до 40 мм. Для выводов используются материалы: медь, платинит, ковар с модулями упругости для указанного материала Е = 2,1 X 10 ~6 -г 2,5 X 10 Т6 кг/см2.

Особенности состояния поставки элементной базы для условий автоматизированной сборки МЭА (ЭМ-1) в условиях ГПС

ИЭТ одного типоразмера, выпускаемые различными предприятиями-изготовителями, должны иметь единое конструктивное исполнение габаритно-присоединительные размеры и должны изготавливаться по единой конструкторско-технологической документации.

Для автоматизации операций ориентации ИЭТ и контроля правильности установки его в электронных модулях при выполнении сборочно-монтажных работ ИЭТ должны иметь четко выраженный и конструктивно оформленный ключ. Ключ, выполненный в виде скоса (выступа, выемки и прочее) на корпусе элемента располагается в зоне первого вывода. Нумерация остальных выводов ведется слева направо или по часовой стрелке снизу, т.е. со стороны расположения выводов. Для некоторых ИЭТ ориентация при установке в МЭА либо не имеет значения, например, для неполярных ИЭТ резисторов, либо обеспечивается за счет упаковки. Так, неполярные ИЭТ - диоды - при упаковке в липкую ленту располагаются таким образом, чтобы все положительные выводы были направлены в одну сторону, а отрицательные -- в другую. Лента с положительными выводами при этом обязательно должна быть цветной.

Важнейшее значение для обеспечения возможности эффективной автоматизации имеет упаковка ИЭТ. В соответствии с нормативно-техническими документами ИЭТ должны поставляться в следующем виде.

ИЭТ 1-й и 2-й групп поставляются вклеенными в двухрядную липкую ленту. Шаг вклейки 5 зависит от диаметра (ширины) элемента и должен быть кратен 5 мм. Ширина липкой ленты а равна 6 или 9 мм. Расстояние между лентами Ъ определяется длиной корпуса ИЭТ и может быть 53, 63 или 73 мм. Полярные ИЭТ вклеиваются в ленту в однозначно ориентированном положении. Положительные выводы ИЭТ вклеиваются в цветную ленту.

ИЭТ 3-й, 4-й, и 8-й групп с проволочными выводами, а также транзисторы поставляются вклеенными в однорядную перфорированную ленту (рис. 1). Ширина ленты а - 18 мм. Шаг вклейки (шаг перфорированных отверстий) s в зависимости от размера корпуса ИЭТ составляет 12>7 или 15 мм. Расстояние между выводами ИЭТ b равно 2,5 или 5 мм.

В ряде случаев допускается поставка в однорядной ленте и ИЭТЭ 1-й и 2-й групп, когда они устанавливаются на печатные платы в вертикальном положении. Допускается также поставка ИЭТ 3-й и 4-й групп вклеенными в двухрядную ленту, что обеспечивает возможность их установки на печатные платы на автоматах, предназначенных для установки резисторов (в условиях отсутствия специального технологического оборудования для установки ИЭТ, упакованных в однородную ленту) .

ИЭТ, упакованные в ленты поставляют на катушках вместимостью от одной до пяти тысяч штук ИЭТ с межслойной прокладкой, исключающей повреждения изделий и их выводов.

ИЭТ 5-й, 6-й, 7-й, и 9-й групп, как правило, поставляются ориентированными в специальных прямоточных одноручьевых технологических кассетах.

ИЭТ 10-й группы поставляются в индивидуальной таре-спутнике, исключающей деформацию корпуса и выводов при их хранении и транспортировании, а также обеспечивающей возможность свободного доступа к выводам для автоматизированного контроля их параметров. Тара-спутник выполняется двухдетальной из антистатических материалов. Интегральные схемы (ИС) размещаются в ней строго однозначно - крышкой вниз и с ключом, расположенным в сторону двух пазов тары-спутника.

Обратимся теперь к рассмотрению основных технических требований, предъявляемых в ИЭТ по их стойкости к технологическим воздействиям. К числу таких требований относятся следующие.

Конструкция ИЭТЭ должна обеспечивать трехкратное воздействие групповой пайки и лужения выводов горячим способом без применения теплоотводов и образование надежного паяного соединения при температуре пайки не выше 265 °С в течение не более 4 с.

Выводы и контактные площадки ИЭТ должны обеспечивать паяемость с использованием спирто-канифольных не активированных флюсов и спирто-канифольных не коррозионных слабоактивизированных флюсов (не более 25 % канифоли) без дополнительной подготовки в течение 12 месяцев с момента изготовления.

Рис.1

Основные технические требования, выдвигаемые применительно к ПП для ЭМ-1, изготавливаемой в условиях ГПС сборки и монтажа

1. ПП должны быть прямоугольной формы с соотношением сторон не более чем 1:2. Это необходимо для того, чтобы обеспечить достаточную жесткость печатной платы при воздействии на нее механических усилий со стороны автоматической укладочной головки ГПС.

2. Для фиксации ПП на координатном столе сборочного автомата в конструкции печатных плат должны быть предусмотрены базовые фиксирующие поверхности, от которых производится отсчет координат монтажных отверстий или контактных площадок. Для автоматизированной сборки в качестве базовых фиксирующих поверхностей можно выбирать отверстия (например, крепежные), расположенные возле одной из сторон ПП или по диагонали. Точность расположения фиксирующих отверстий должна быть не ниже ± 0,05 мм. Для автоматической сборки в качестве базовых фиксирующих поверхностей следует выбирать две взаимопенпердикулярные стороны (например, в нижнем левом углу платы). Базирование на угол платы облегчает автоматическую замену любых ПП, в том числе и разных типоразмеров, на сборочном автомате. Базирование на отверстия обеспечивает возможность автоматической замены плат только одного типоразмера.

Предельные отклонения монтажных отверстий и контактных площадок от базовых поверхностей должны быть не более ± 0,1 мм.

3. ПП должны иметь зоны, свободные от ИЭТ, для фиксации их в направляющих координатного стола сборочного автомата, накопителях ПП и транспортной таре. Эти зоны располагаются, как правило, вдоль длинных краев ПП на расстоянии 5 мм -- для бытовой аппаратуры, и на расстоянии не менее 2,5 мм -- для аппаратуры специального назначения.

Перечисленные основные конструкторско-технологические признаки и особенности ИЭТ накладывают существенные ограничения на методы и технические средства пространственного манипулирования, предъявляют особые требования к обеспечению технологичности конструкции ЭМ-1 как объекта автоматической (роботизированной) сборки, прогнозированию и оценке показателя собираемости ЭМ-1, достижению требуемого уровня типизации и унификации конструкторско-технологических решений ЭМ-1, а также элементов конструкции ТМ ГПС сборки и монтажа ЭМ-1.

Кратная конструкторско-технологическая характеристика ЭМ-1 как объектов автоматизированной сборки и монтажа в ГПС

С позиций сбор и монтажа ЭМ-1 делятся на три группы: ЭМ-1 на ИС со штырьковыми выводами; ЭМ-1 на ИС с планарными выводами; ЭМ-1 на дискретных ИЭТ.

Определяющим признаком технологической классификации является тип элементной базы ЭМ-1, так как именно от нее зависит тип и характер технологического процесса, который должен быть использован при изготовлении электронного модуля. Однако на практике чаще всего встречаются различные комбинации состава элементной базы, что приводит к необходимости использования различных технологических процессов. При этом особенно важна принятая последовательность выполнения операций технологического процесса.

Электронные модули изготовления в условиях ГПС должны удовлетворять следующим техническим требованиям:

электронный модуль должен быть функционально законченным с тем, чтобы его изготовление, в том числе электрический контроль, можно было организовать на специализированном производстве (участке);

для обеспечения возможности применения групповой пайки волной припоя все ИЭТ со штырьковыми выводами должны располагаться на печатной плате только с одной ее стороны. Для ИЭТ с планарными выводами расположение с двух сторон печатной платы;

автоматизированной установке на печатные платы подвергаются только те ИЭТ, которые не требуют дополнительного крепления;

вокруг ИЭТ, устанавливаемый на ПП, должны быть предусмотрены свободные зоны -- зоны работы инструмента установочных головок. Для повышения плотности монтажа допускается применение принципа "наложения" свободных зон. При этом обязательной становится необходимость соблюдения такой последовательности установки ИЭТ на плату, при которой первым устанавливается ИЭТ с более широкой зоной, а в последнюю с наименьшей зоной.

Типовые схемы сборки применительно к типовым конструкциям электронных модулей приведены на рис. 2, 3 и 4.

Рис. 2

Рис. 3 - Схема технологического процесса сборки ЭМ-1 на ИС с планарными выводами

Рис. 4

Из указанных рисунков видно, что сборочно-монтажные работы при изготовлении ЭМ-1 представляют собой комплекс различных по характеру механических, физических и химических процессов, сочетающихся между собой в технологическом процессе в различной последовательности.

Об этом свидетельствуют такие примеры:

формовка выводов, установка и крепление на печатных платах электрорадиоэлементов и интегральных схем -- механические процессы;

обезжиривание, склеивание, отмывка от остатков флюсов после пайки -- химические процессы;

лужение, пайка, сварка -- физико-химические и физике-металлургические процессы

обжимка, накрутка монтажных соединений - физико-механические процессы и т. д.

Все эти обстоятельства серьезно повлияли на необходимость обеспечения требуемого уровня автоматизации технологических процессов сборки и монтажа ЭМ-1.

Список литературы

1. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. Программирование обработки на станках с чпу. Справочник, - Л.: Машиностроение, 1990. - 592 с.

2. Роботизированные технологические комплексы / Г. И. Костюк, О. О. Баранов, И. Г. Левченко, В. А. Фадеев - Учеб. Пособие. - Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ», 2003. - 214с.

3. Н.П.Меткин, М.С.Лапин, С.А.Клейменов, В.М.Критський. Гибкие производственные системы. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 309с.

4. Гибкие робототехнические системы / А. П. Гавриш, Л. С. Ямпольский, - Киев, Головное издательство издательского объединения “Вища школа”, 1989. - 408с.

5. Широков А.Г. Склады в ГПС. - М.: Машиностроение, 1988. - 216с.

6. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.

8. Иванов Ю.В., Лакота Н.А. Гибкая автоматизация производства производства РЭА с применением микропроцессоров и роботов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1987. - 464 с.

9. Промышленные роботы: Конструкция, управление, эксплуатация. / Костюк В.И., Гавриш А.П., Ямпольский Л.С., Карлов А.Г. - К.: Высш.шк., 1985. - 359

10. Гибкие производственные комплексы /под.ред. П.Н.Белянина. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с.