Методи монтажу еа на мікросхемах в умовах гав

Сучасні методи автоматичного монтажу, засновані на застосуванні об'ємного монтажу в сполученні із плоскими підставами друкованих плат, дозволяють дешево і швидко здійснювати монтаж з високою щільністю компонування елементів. У порівнянні з багатошаровими друкованими платами ці методи мають дві основні переваги. По-перше, обчислювальна техніка, використовувана для автоматизації монтажу, може бути застосована для складання програм, необхідних для перевірки відсутності обривів і для автоматичної установки компонентів. По-друге, зміни в програмі монтажу реалізуються просто, у той час як модифікація багатошарової друкованої плати може займати тижні.

У цей час найбільш широко застосовується ряд методів автоматичного монтажу радіоелектронної апаратури:

• методи, пов'язані з накруткою провідників (Wire-Wrap, Теrтi-Point );

• метод одержання плат малої висоти (Multiwire);

• метод стрічкового зварювання;

• методи автоматичної прокладки та пайки монтажних провідників, засновані на використанні існуючих друкованих плат (Tiers, Solder-Wrap ),

• методи пробивання ізоляції ( Quiсt - Connect, V- Contact ).

Метод Wire - Wrap перший з методів автоматичного монтажу є в цей час найбільш поширеним методом монтажу. Для його реалізації розроблені установки та математичне забезпечення, панелі, які монтуються із зворотної сторони, і спеціальні панелі із гніздами для інтегральних схем, штирками, гнізда, колодками для випробування. Завдяки цьому принципові або монтажні схеми легко можуть перетворюватися в зібрані плати.

Сутність методу полягає в механічної накрутці, покритого сріблом мідного дроту діаметром 0,32 - 0,5 мм із знятою ізоляцією (як ізоляція використають фторопласт, або поліефір) у вигляді спіральної котушки навколо прямокутної стійки перетином близько 0,16 см. Очищений від ізоляції одножильний провід, обкручений навколо штиря (стійки) 5-7 разів за допомогою спеціального автоматичного (або ручного) монтажного інструмента, утворить зі штирком газонепроникне з'єднання. При використанні автоматичного устаткування, що дозволяє автоматично розподіляти виводи, подавати проводи, знімати ізоляцію та робити накрутку, швидкість монтажу досягає 900 - 1000 з'єднань у годину. Метод wire-wrap широко використається в різних апаратурах, а також для макетування цифрових схем. У порівнянні з використанням багатошарових друкованих плат метод має деякі переваги: висока щільність монтажу, висока ремонтоздатність, більша швидкість монтажу і низька вартість.

Основними недоліками методу є: порівняно більша висота монтажних плат (що пов'язане з великою довжиною штирів) і погані високочастотні властивості.

У нас у країні ведуться розробки по застосуванню методу монтажу накрутку проводів, розробляється устаткування для реалізації цього методу.

Лекція №18

Метод Termi-Point також дозволяє створювати газонепроникні з'єднання, але для їхнього створення застосовуються спеціальні маленькі металеві пружинні зажими, що сковзають по кінці" штиря і оголеному від ізоляції, що притискають до нього, кінець провідника. На кожному штирю вручну, напівавтоматично або автоматично може створюватися до трьох з'єднань. Автоматичне устаткування, що робить цифрове керування розподілом висновків, обрізку, зняття ізоляції і приєднання виводів, дозволяє вести монтаж зі швидкістю до 850 з'єднань у годину. У порівнянні з методом Wire-Wrap метод Termi-Point забезпечує кращу ремонтоздатність, дозволяє використати не тільки одножильний, але й багатожильні дроти, може бути використаний для монтажу скручених пар провідників. Недоліки в цих двох методів загальні.

Найбільш широко застосовуваним методом монтажу плат малої висоти є метод Multiwire . Метод полягає в тім, що на друковану плату, що має шини живлення і заземлення, наносять адгезивний шар, у який машина із цифровим керуванням укладає нестандартне розведення з ізольованих провідників, після чого плата термообробляється з метою полімеризації адгезивного шару. Потім крізь провідники і плату сверляться отвори, які хімічним методом металізуються, у результаті чого між провідниками й платою створюються електричні з'єднання.

Внаслідок того, що метод забезпечує відмінні високочастотні параметри й малу висоту плат, він використається для монтажу комп'ютерів, минікомпютерів і для монтажу військового устаткування. У багатьох випадках метод успішно витісняє багатошарові друковані плати, тому що має перед ними ряд переваг. При монтажі методом Multiwire монтаж ведеться ізольованими провідниками, при цьому можливі багатошарові перехрещування провідників, зручніше установка або заміна компонентів на платі, щільність двостороннього монтажу еквівалентна шести-семи шарам багатошарових друкованих плат (68).

Метод Multiwire дуже швидко розвивається . З появою плат, виготовлених методом Multiwire на металевій підставі, такі плати називаються "платами майбутнього" для швидкодіючих логічних схем з їхніми високими вимогами до тепловітводу. Удосконалене автоматичне устаткування дозволяє вести монтаж, при якому об'ємні провідники монтуються, ґрунтуючись на сітці із кроком 0,63 мм, а не 1,25 мм, як передбачено у звичайному варіанті методу. Подальше вдосконалення методу припускає монтаж із кроком 0,45 мм провідниками діаметром 0,1 мм. Метод дозволяє здійснювати до 800 з'єднань провідників із друкованою платою в годину і одночасний монтаж до чотирьох плат.

Метод стрічкового зварювання спочатку полягав у тому, що в отвори нічим не покритої підложки для друкованого монтажу вставляли покриті золотом сталеві штирі, до яких за допомогою програмувального зварювального інструмента здійснювалася подача і приварку нікелевого дроту, ізольованого фторопластом. Такий спосіб монтажу виявився надзвичайно надійним і його використали для монтажу РЕА, призначеної для космічних польотів, незважаючи на значну вагу плат із сталевими штирями. Такий варіант стрічкового зварювання дозволяв вести монтаж на платах великої висоти (висота плат досягала 5 - 11,4 мм). Крім того, метод не дозволяв використати пайку компонентів шляхом розплавлювання дозованого припою. Замість цього доводилося приварювати їх до штирів або вставляти в наявні в них отвору. У цей час розроблений варіант пленарного стрічкового зварювання. Конструкція плат для такого методу має контактні площадки з нержавіючої сталі, до яких приварюються провідники з одночасним видаленням з них ізоляції. Установка для зварювання провідників до контактних площадок з нержавіючої сталі, пропусканням імпульсу струму показана на мал.12. Продуктивність напівавтоматичних установок 450-500 з'єднань у годину. При ручному монтажі швидкість машини стрічкового зварювання становить 125 з'єднань у годину.

Для реалізації методу Tiers за допомогою якого здійснюють зборку з використанням паяних з'єднань, потрібні спеціальні друковані плати з попередньо полудженими площадками. Установка для монтажу із цифровим керуванням для забезпечення з'єднань із необхідними площадками прокладає спеціальні мідні провідники з поліуретановою ізоляцією, що легко віддаляється із провідників при нагріванні. Всі провідники одночасно припаюються крізь ізоляцію до контактних площадок методом плавлення дозованого припою. З іншої сторони плати припаюються корпуси мікросхем та інших компонентів із дворядним розташуванням виводів. Змонтовані методом Tiers плати мають малу висоту, для них не потрібно ніяких спеціальних штирів, панелей, гальванічних покриттів або адгезивних шарів. На платах забезпечуємося монтаж високої щільності.

Однак метод не знайшов такого широкого застосування, як метод автоматичної прокладки й пайки провідників, який називають методом Solder- Wrap. У цьому методі керований по програмі інструмент натягає тонкий ізольований дріт на стержні із припою або на виводи панелей, або на штирі, регулярним образом розташовані на друкованій платі, на якій розташовані спеціальні направляючі для проводів, розташованих між рядами виводів. Дроти припаюються до стержнів за допомогою інструмента, що видаляє ізоляцію із провідника в місці пайки. Припій подається до того місця, на яке накручений провідник. Після пайки дріт протягується до наступного штиря або відрізається. Крім того, що метод дозволяє монтувати плати дуже малої висоти й великої щільності монтажу, він дозволяє перевіряти правильність монтажу в процесі його виконання (73). Використовується метод для комп'ютерів, міні-комп'ютерів і периферійних пристроїв. Метод можна здійснювати і вручну за допомогою спеціальних інструментів, зручних для макетування.

Метод Quict - Connect заснований на використанні виводів, що протикають ізоляцію. Цей спосіб монтажу може бути легко автоматизований, забезпечує простоту ремонту, для нього потрібні стандартні друковані плати із шинами живлення і заземлення, метод дає можливість монтувати плати, що мають малу висоту, при його використанні не потрібно паяти дріт або зачищати ізоляцію .

Для реалізації методу використаються спеціальні смужки з виводами. На одній стороні цих смужок розташовані штирі для панелей інтегральних схем. Штирі з'єднані з виводами, що протикають ізоляцію провідників. Матриці таких смужок монтуються на діелектричну основу друкованої плати. Монтаж здійснюється шляхом притиснення ізольованих проводів до виводів смужок.

Метод U - контакт нагадує метод Quiсt-Connect. У методі використовують смужки з виводами, які постачаються з V - образними контактами. Дріт діаметром 0,25 мм з полівінілоденофторидній ізоляцією вводиться в ці контакти спеціальним ручним інструментом. Багато з описаних методів монтажу, що припускають виготовлення плат з навісними монтажними провідниками, розташованими на плоскій діелектричній основі, яка служить для розташування мікросхем ті інших електрорадіоелементів, розроблялися у нас в країні.