по теме- Технологические процессы сборки и монтажа узлов и блоков в приборостроении Технологии сборо

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Материалы по теме:

«Технологические процессы сборки и монтажа узлов и блоков в приборостроении»

Технологии сборочно-монтажных процессов в приборостроении

Сборочно-монтажные работы в радиоэлектронике и приборостроении представляют собой совокупность технологических операций соединения несущих конструкций, деталей, электронных компонентов в изделии или его части, выполняемых в определенной последовательности, для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия. Выбор последовательности операций зависит от конструкции изделия или его части и организации технологического процесса.

Суть сборки состоит в создании механических соединений деталей и узлов между собой или с несущими конструкциями. Сборочные соединения бывают подвижными, если сопрягаемые детали перемещаются относительно друг друга, или неподвижными, если взаимное положение деталей остается неизменным. В свою очередь, эти соединения разделяются на разъемные и неразъемные.

Монтажом называются технологические процессы электрического соединения компонентов изделия в соответствии с принципиальной электрической или электромонтажной схемой. Монтаж производится с помощью печатных, проводных, гибких плат, одиночных проводников, жгутов и кабелей.

Таким образом, основу сборочно-монтажных работ при производстве радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники (РЭА и ВТ) составляют процессы создания электрических и механических соединений в изделии.

В соответствии с последовательностью технологических операций процессы сборки и монтажа делятся на сборку (монтаж) отдельных сборочных единиц (узлов, блоков, панелей, стоек) и общую сборку (монтаж) изделий.

Сборка путем создания механических соединений широко распространена во всех отраслях промышленного производства и довольно полно освещена в технической и учебной литературе, поэтому в рамках данного пособия основное внимание уделено методам осуществления электрических соединений между элементами схем радиоэлектронных устройств на печатных платах (ПП).

Выработанная в 1980-х годах рядом зарубежных фирм США, Японии, стран Западной Европы (с 1985 г. - в СССР) концепция технологии монтажа электронных компонентов на поверхность печатных плат (монтажно-коммутационных оснований) сформировалась в настоящее время в новое научно-техническое направление, названное технологией поверхностного монтажа (ТПМ) - Surface Mount Technology (SMT).

Монтаж компонентов на поверхность обладает рядом преимуществ по сравнению с методом монтажа в сквозные отверстия в платах. Например, уменьшение габаритов компонентов и устранение сквозных отверстий в ПП позволяют в 3-4 раза увеличить плотность монтажа на платах. Уменьшение размеров плат и числа слоев в них позволяют также снизить затраты.

Монтаж на поверхность дает еще одно преимущество – улучшение характеристик электронных модулей. Сочетание пассивных микрокомпонентов и снабженных выводами миниатюрных активных компонентов позволяет уменьшить длину соединений и радикально снизить величину паразитной емкости и индуктивности монтажа, что обеспечивает функционирование быстродействующих интегральных микросхем (ИС).

1 Классификация электрических соединений в узлах систем управления, краткая характеристика способов их выполнения

По результатам экспериментальных исследований 50…80% отказов аппаратуры происходит из-за некачественных электрических соединений [1].

Качество таких соединений определяется множеством факторов, но в любом случае необходимо обеспечить: 1) надежность и долговечность соединений; 2) минимальное переходное сопротивление; 3) максимальную механическую прочность; 4) минимальные значения основных параметров процесса контактирования (температуры, времени выдержки, давления); 5) возможность соединения сочетаний различных материалов и типоразмеров; 6) стойкость и стабильность свойств при различных видах испытаний; 7) отсутствие деградации (ухудшения свойств во времени) соединений; 8) проведение контроля простыми и надежными методами; 9) экономическую эффективность и необходимую производительность.

Все электрические соединения можно разделить на разъемные и неразъемные. К первым относятся различного рода разъемы, клеммные колодки, прочая соединительная электроарматура. Подавляющее большинство дискретных и интегральных элементов схем контактируются путем создания неразъемных соединений.

Основные способы выполнения электрических соединений (контактирования),   применяемые  при  производстве   РЭА,   приведены   на

рис. 1.

Пайкой называется процесс создания неразъемных соединений материалов в твердом состоянии путем введения в зазор между материалами расплавленного припоя, взаимодействующего с основными материалами и образующего жидкую прослойку, кристаллизация которой при последующем остывании приводит к образованию паяного шва.

Способы выполнения электрических соединений

Механические

Пайка

Сварка

Специальные

Соединения токопрово-дящими композициями

Контактная

Бесконтактная

Групповая

Индивидуальная

Обжатие

Накрутка

Рис. 1 Классификация способов выполнения электрических соединений

Сварка – процесс получения неразъемного соединения материалов путем расплавления этих материалов и последующей кристаллизации под действием активирующей энергии теплового поля, деформации, ультразвуковых колебаний или их сочетаний.

Механическим путем производятся электрические соединения деталей, проводов, выводов в холодном состоянии. При этом используются упругие и пластические свойства материалов. Типичными представителями таких соединений являются соединения обжимкой и накруткой.

Из специальных методов наиболее часто встречается соединение токопроводящими клеями.

Наибольшее распространение из приведенных способов при монтаже электронных компонентов на печатные платы получила пайка низкотемпературными припоями.

Основной вопрос успешного перехода к технологии поверхностного монтажа заключается в выборе способа контактирования. Выбор конкретного способа зависит от конструктивных особенностей монтажных плат и применяемых дискретных электрорадиоэлементов (ЭРЭ), интегральных схем, а также от объема производства аппаратуры, требуемой производительности процесса создания электрических соединений, их прочностных характеристик.

2 Технологии создания электрических соединений пайкой

Среди методов выполнения монтажных соединений в РЭА пайка занимает доминирующее положение. В зависимости от типа производства она выполняется индивидуально с помощью нагретого паяльника или различными групповыми методами. Индивидуальная пайка эффективна при монтаже ПП в условиях единичного и мелкосерийного производства, для проводного монтажа, при запаивании элементов со штыревыми выводами на одной стороне ПП после выполнения пайки групповым способом на второй стороне, при макетных, ремонтных и регулировочных работах. К основным преимуществам групповой пайки относятся: строгое поддержание технологического режима, повышение производительности, увеличение надежности соединений, легкость автоматизации. Но с их применением повышаются требования к однородности и качеству подготовки поверхностей, возникает необходимость в разработке мер по предотвращению перегрева термочувствительных элементов и подбора конструктивно-технологических решений по устранению характерных дефектов (сосулек, перемычек, наплывов и др.), усложняется процесс отмывки более активного, чем при индивидуальной пайке, флюса, который наносится в больших количествах. Выбор метода пайки зависит от программы выпуска изделий, особенностей конструкции, требований к качеству.

Технологический процесс пайки состоит из следующих операций: 1) фиксации соединительных элементов с предварительно подготовленными к пайке поверхностями; 2) нанесение дозированного количества флюса и припоя; 3) нагрев деталей до заданной температуры и выдержка в течение ограниченного времени; 4) охлаждение соединения без перемещения паяемых поверхностей; 5) очистка соединений; 6) контроль качества. В современных автоматизированных групповых способах пайки первая и вторая операции меняются местами, т.е. сначала наносится припойный материал, а затем устанавливаются контактируемые компоненты.

Традиционный способ пайки паяльником

Последовательность процесса пайки паяльником показана на рис. 2. Режимами пайки являются температура, которая для наиболее широко распространенного припоя ПОС-61 (Sn61/Pb39) составляет 260±10°С, и время пайки 1...3 с. Пониженная температура приводит к недостаточной жидкотекучести припоя, плохому смачиванию, образованию «холодной пайки». Завышенная температура вызывает обугливание флюса, выгорание компонентов припоя, эрозию материала паяльного жала. Детали во время пайки фиксируются скручиванием проводников, размещением элементов в месте монтажа при помощи пинцета или аналогичного инструмента и т. д. Для охлаждения элементов во время пайки (при необходимости) применяют испарительный метод (нанесение дозы испаряющегося вещества), обдув газом, специальные термоэкраны.

Закачивается процесс пайки очисткой соединения от остатков флюса и визуальным контролем качества.

Рис. 2 Последовательность процесса пайки паяльником:

а — нагрев вывода и контактной площадки; б — введение припоя с флюсом в зону пайки: в — растекание припоя; г — кристаллизация

2.1 Групповые способы пайки узлов РЭС

Для пайки компонентов на коммутационных платах разработано и опробовано в производстве множество различных автоматизированных методов:

1.   пайка волной припоя;
2.   контактная пайка групповым паяльником;
3.   пайка на горячей плите;
4.   в паровой фазе (конденсационная пайка);
5.   нагретым газом (конвекционная);
6.   резистивный нагрев проходящим электрическим током (пайка сдвоенным электродам);
7.   инфракрасным (ИК) излучением;
8.   лазерным излучением.

В таблице сведены основные технологические характеристики рассматриваемых способов пайки. Из таблицы видно, что все они делятся на две группы – это способы пайки, обеспечивающие общий нагрев всего паяемого модуля, и способы пайки, обеспечивающие локальный нагрев только паяных соединений.

Таблица

Основные технологические характеристики способов групповой пайки

№ п/п	Способ пайки	Вид нагрева	Темп-ра пайки Т, С	Время           пайки   t, сек
1	Параллельными электродами	Локальный	220-250	0,3-0,5
2	Групповым паяльником	Локальный	320-340	0,8-1,0
3	В жидком теплоносителе	Общий	250-260	15-20
4	Волной припоя	Общий	220-265	1,5-3,5
5	Конденсационная	Общий	215-230	40-90
6	Сфокусированным ИК-излучением	Локальный	220-250	0,5-1,0
7	Лазерная непрерывная	Локальный	220-250	0,3-0,8
8	Лазерная импульсная	Локальный	250-300	0,05-0,1
9	В инфракрасной конвейерной печи	Общий	205-210	20-60
10	Струей горячего газа	Локальный	300-400	2-5
11	Нагретым газом (конвекционная)	Общий	205-230	20-40

Противоречие между производительностью процесса пайки и получаемой надежностью паяных соединений удается разрешать в результате перехода от контактных способов нагрева к бесконтактным. При этом наблюдается закономерный переход в использовании энергопроводящей среды от твердого тела (жало паяльника) к жидкости (пайка волной припоя и в теплоносителе), затем к использованию паров жидкостей (конденсационная пайка), электромагнитных полей (пайка инфракрасным и лазерным излучением) и нагретого газа (конвекционная пайка).

1. Производственная и экологическая безопасность
2. Органы и должностные лица местного самоуправлени
3. . Нормативные правовые акты АПК РФ Арбитражный процессуальный кодекс Российской Федерации от 24
4. а является важной частью философского исследования.
5. тематики Вобликова Ольга Ивановна п.
6. Финансовые показатели деятельности центров ответственности
7. на тему- Лікарські рослини- цикорій дикийrdquo; Цикорій дикий звичайний Cichorium intybus
8. Міжнародне співробітництво в реалізації глобальних екологічних проектів
9. Одаренность это системное развивающееся в течение жизни качество психики которое определяет возможнос
10. Уровень эффекта финансового рычага Расчет ежемесячных платежей
11. промышленном комплексе но со временем область их применения постепенно расширялась и теперь в каждом треть
12. практикум Контрольная работа сумма 1 Ахметзянов Дамир
13. троек и пересдач в 2х предыдущих семестрах триместрах 2 имеются достижения в одной или нескольких направ.html
14. нового русского студент и бизнесмен.html
15. Изменения положений Гражданского кодекса РФ о юридических лицах Законопроект N 475386-2 подготовлен ко II чтени
16. Ерсте Банк що знаходиться за адресою- м
17. Про охорону навколишнього природного середовища
18. Говоря о героях поэмы ldquo;Мертвые душиrdquo; мы не можем не упомянуть о её авторе.html
19. Нахема Я могу войти Я меланхолично кивнула впрочем зная что гость догадается о моем ответе и без слов
20. Лабораторна робота 6 Аналіз вимог до ПЗ

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе