Тема: Расчет выбросов при производстве радиоэлектронной аппаратуры

Цель работы: ознакомиться с участками печатных плат радиоэлектронной аппаратуры, рассчитать основные параметры печатных плат и выбросы загрязняющих веществ при их производстве.

Продолжительность работы: 4 часа.

Теоретические сведения Классификация методов конструирования печатных плат и узлов

При конструировании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на печатных платах используют следующие методы.

Моносхемный применяют для несложной РЭА. В том случае вся электрическая схема располагается на одной ПП. Моносхемный метод имеет ограниченное применение, так как очень сложные ПП неудобны при настройке и ремонте РЭА. Схемно-узловой метод применяют при производстве массовой и серийной РЭА. При этом методе часть электрической схемы, имеющая четкие входные и выходные цепи (каскады УВЧ, УПЧ, блоки развёрток и т.п.) , располагается на отдельной плате. Ремонтопригодность таких изделий больше. Недостаток – сложность системы соединительных проводов, связывающих отдельные платы.

Функционально-узловой метод применяют в РЭА с использованием микроэлектронных элементов. При этом ПП содержит проводники коммутации функциональных модулей в единую схему. На одной плате можно собрать очень сложную схему. Недостаток этого метода – резкое увеличение сложности ПП. В ряде случаев все проводники не могут быть расположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этом используют многослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкцию несколько слоёв печатных проводников, разделённых слоями диэлектрика. В соответствии с гостом различают три метода выполнения ПП:

• ручной;

• полу автоматизированный;

• автоматизированный;

Предпочтительными являются полу автоматизированный, автоматизированный методы.

Процесс изготовления печатной платы

В техническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д. Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются:

• Использование большого количества стандартных элементов.

• Выпуск этих элементов в больших количествах и высокого качества – одно из основных требований вычислительного машиностроения.

• Массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов, унификация элементов создают условия для автоматизации их производства.

• Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения вследствие малых размеров.

Наиболее трудоёмким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия. Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла. Основными достоинствами печатных плат являются:

• Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий.

• Гарантированная стабильность электрических характеристик.

• Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

• Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

• Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот.

Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства на печатной плате (ТЭЗ 2го уровня. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями.

Выбросы в приборостроении характеризуются широким спектром загрязняющих веществ, выделяющихся в разнообразных технологических процессах

Источником выделения вредных веществ являются участки производства печатных плат, установки химической подготовки и травления, установки нанесения, экспонирования и снятия фоторезиста, гальванические ванны, участки пайки и лужения.

Некоторые виды изделий радиоэлектронной аппаратуры подлежат герметизации полимерными материалами, смолами, компаундами и лаками. Выделения вредных веществ происходят при чистке, пропитке и сушке герметизируемых изделий.

Использование озона при обезжиривании и очистки печатных плат показало свою эффективность. Обычно очистка от таких загрязнений, как углеводороды, достигается при обработке озоном высоких концентраций, который вырабатывается из чистого кислорода. Однако необходимость удаления избыточного озона, образующегося при очистке, служит предпосылкой для более перспективного использования в этом технологическом процессе плазмокаталитических установок.

Описание методики

Исходные данные. На участке производят сверление фиксирующих и техно-логических отверстий на одном настольно-сверлильном станке 2Н-106П производи­тельностью 360 СУПП/ч и монтажных отверстий на двух станках СФ-4 производи­тельностью 40 СУПП/ч в печатных платах из стеклотекстолита СФ-1Н-35-1,5 двух типоразмеров: 100x150 мм - 100000 шт./год и 297x300 - 50000 шт./год. Для 1 типа пе-чатных плат сверлятся 6 фиксирующих и технологических и 470 монтажных отвер­стий диаметром 0,5 мм; для 2 типа печатных плат - 10 фиксирующих и технологиче-ских и 1100 монтажных отверстий диаметром 1,5 мм. Монтажные отверстия каждого тала печатных плат сверлятся на отдельных станках одновременно. Все три станка имеют встроенные местные отсосы Кмо = 0,95, объединенные в одну систему с очист-кой воздуха в циклоне типа ЦН-11 со степенью очистки Е = 0,87 и выбросом загряз­няющих веществ в атмосферу ИЗА 45. Неуловленная часть загрязняющих веществ удаляется общеобменной вытяжной вентиляцией ИЗА 46.

1. Удельные выделения загрязняющих веществ

Номер источника выделения	Источник выделения	Выделяющееся загрязняющее вещество, его код	Удельные выделения загрязняющих веществ Мх (г/с)
ИВ 1	Настольно-сверлильный станок 2Н-106П, L = 360 СУПП/ч при сверлении стеклотекстолита СФ-1Н-35-1,5	Пыль стеклотек- столита (2952) Пыль медная (2987)	0,002 0,004
ИВ 2	Сверлильно-фрезерный станок СФ-4 при сверлении стеклотекстолита СФ-Н-35-1,5	Диаметр отверстия от 0,4 до 1,0 мм: Пыль стеклотекстолита (2952) Пыль медная (2987)	0,011 0,0011
ИВ 3	Сверлильно-фрезерный станок СФ-4 при сверлении Стеклотекстолита СФ-1Н-35-1,5	Диаметр отверстия от 1,3 до 2,0 мм: Пыль стеклотек -столита (2952) Пыль медная(2987)	0,055 0,01

2. Массовые вьщеления загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 1:

М ¹₂₉₅₂ = • 1 • К_мо (1)

М¹ ₂₉₈₇ = • 1 • К_мо (1)

3. Валовые выделения загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 1.

3.1. Коэффициент пересчета:

1. тип печатных плат: К₁ = 0,25 • 6 = 1,5, (2)

2. тип печатных плат: К₂= 0,25 • 10 = 2,5. (2)

3.2. Условное время работы станка:

1. тип печатных плат: W= (100000 • К₁)/(360 • 1) = 625 ч/год, (3)

2. тип печатных плат: W= (50000 • К₂)/(360 • 1) = 347 ч/год. (3) По обоим типам: W₁= 625 + 347 = 972 ч/год.

3.3. Валовое выделение загрязняющих веществ:

В¹₂₉₅₂= 0,0036 • W • М°₂₉₅₂, (4)

В¹ ₂₉₈₇ = 0,0036 • W • М°₂₉₈₇ (4)

4. Массовое вьщеление загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 2:

М²₂₉₅₂= • 1 • К_мо (5)

М²₂₉₈₇ = • 1 • К_мо . (5)

5 Валовое выделение загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 2.

5.1. Коэффициент пересчета:

1 тип печатных плат: К= 0,001 • 470 = 0,47. (6)

5.2. Условное время работы станка:

1 тип печатных плат: W= (100000 • К)/(40 • 1) = 1175 ч/год (7)

5.3. Валовое выделение загрязняющих веществ:

В²₂₉₅₂= 0,0036 • W • М°₂₉₅₂ (8)

В²₂₉₈= 0,0036 • W • М°₂₉₈₇ (8)

6. Массовое вьщеление загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 3:

М³₂₉₅₂ = 0,055 • 1 • К_мо (9)

М³₂₉₈₇= 0,01 • 1 • К_мо (9)

7. Валовое вьщеление загрязняющих веществ ИЗА 45, ИВ 3.

7.1. Коэффициент пересчета:

2 тип печатных плат: К= 0,001 • 1100=1,1. (10)

7.2. Условное время работы станка:

2 тип печатных плат:

W= (50000 • K )/(40 • 1 (11)

7.3. Валовое выделение загрязняющих веществ:

B³₂₉₅₂= 0,0036 • W • М°₂₉₅₂ (12)

B³₂₉₈₇= 0,0036 • W • М°₂₉₈₇ (12)

8. Массовые и валовые выделения загрязняющих веществ ИЗА45 равны сумме за­грязняющих веществ от ИВ I, 2, 3:

М⁴₂₉₅₂= 0,0019 + 0,0105 + М³₂₉₅₂

B⁴₂₉₅₂= 0,00665 + 0,0444 B³₂₉₅₂

М⁴₂₉₈₇= 0,0038 + 0,00105 + М³₂₉₈₇

B⁴₂₉₈₇= 0,0133 + 0,00444 + B³₂₉₈₇=

9. Массовые и валовые выбросы ИЗА 45:

М⁵₂₉₅₂ = М⁴₂₉₅₂• (1 - E)

B⁵₂₉₅₂ = B⁴₂₉₅₂ • (1 - E)

М⁵₂₉₈₇= М⁴₂₉₈₇• (1 - E)

B⁵₂₉₈₇= B⁴₂₉₈₇• (1 - E)

10. Массовые и валовые выделения загрязняющих веществ ИЗА 46 равны части загрязняющих веществ, выделившихся от ИВ 1, 2, 3 и не уловленных ИЗА 45.

11. Сделать выводы и оформить отчет

Определить эти выбросы можно путем повторного расчета п. 2—8, подставляя вместо К_мо = 0,95 величину (1 - К_мо = (1 - 0,95) = 0,05.

Другой путь менее трудоемкий — через коэффициент пересчета (1 - К_мо)/К_мо = = (1 - 0,95)/0,95 = 0,05263. Выделения загрязняющих веществ ИЗА 45 (см. п. 8 расче­та) будут пропорционально уменьшены:

М₂₉₅₂ = = М⁴₂₉₅₂ (1 - К_мо)/К_мо

В₂₉₅₂= = В⁴₂₉₅₂(1 - К_мо)/К_мо

М₂₉₈₇ = = М⁴₂₉₈₇(1 - К_мо)/К_мо

В₂₉₈₇= В⁴₂₉₈(1 - К_мо)/К_мо

Результат. Выбросы загрязняющих веществ ИЗА45, 46равны:

Выделяющееся загрязняющее вещество	ИЗА 45		ИЗА 46
	(М°)М(т/с)	(В°) В (т/год)	М°,М(г/с)	В°, В (т/год)
Пыль стеклотекстолита
Пыль медная