Підготування поверхні основи.

1 ) Крацевання. – мідними щітками

2) Обезжирювання. лужні розчини

3) Декапірування з проміжними промивками.

3. Нанесення малюнку одним з 3^-х методів.

Проводиться нанесення позитивного малюнку схеми на оброблену фольгу.

4. Хімічне травлення ділянок фольги, які не захищені малюнком. Здійснюється у розчинах хлорного заліза або хлорної міді (обладнання - ванни).

5. Зняття захисного малюнку.

4 та 5 можливо замінити однією (якщо використати гальванічну лінію).

6. Нанесення епоксидної маски (через трафарет).

7. Свердління усіх монтажних отворів(верстак з ЧПК).

Переваги: 1) простота;

2) малий вплив різноманітних агресивних середовищ;

3) надійне зчеплення провідників з основою.

Недоліки: 1) непродуктивні витрати міді;

3. односторонній монтаж

3. Технологія виготовлення печатних плат на нефольгованих основах (адитивні методи).

Вихідний матеріал – нефольгований слоістий пластик. Метод дозволяє отримати двохсторонній печатний монтаж з металізованими прохідними отворами.

1. Заготівельні операції.

1) Розкрій листа на полоси (обладнання - пневматичні гільйотини).

2) Нарізка заготівок (обладнання - пневматичні гільйотини).

3) Свердління фіксуючих отворів (обладнання - верстат ЧПК).

• 2 та 3 можливо замінити на штампування плати з пробиттям фіксуючих отворів (обладнання - прес, оснащення - штамп).

2. Підготування поверхні основи.

1) Матування поверхні (збільшує адгезію)

• виконується піскоструйна обробка кварцовим піском (зерна 0,1-0,2мм);

• обдування стисненим повітрям (очищення від пилу);

2) Обезжирювання у 10% розчині соди з наступним промиванням у холодній проточній воді та сушкою.

3. Нанесення малюнку одним з методів.

Проводиться нанесення негативного малюнку схеми на обидві сторони плати.

4. Свердління отворів, які підлягають металізації (обладнання – верстат ЧПК)

5. Хімічна.

Активізація поверхні доріжок та отворів. Здійснюються шляхом занурення плати на 1 -2 хвилини у розчин азотнокислого срібла.

6. Хімічна.

Хімічне міднення ділянок доріжок та отворів (оброблюють у розчині СиСО3. У розчині випадає чиста мідь, яка осаджується на доріжках та отворах). Отримують шар міді 1,5-2 мікрони.

7. Хімічна.

Зняття захисною шару (промивають у 25% розчині їдкого натру при 70-80°С)

8. Електрохімічна.

Гальванічне міднення. На доріжках нарощується шар міді товщиною не більше ЗО мкм.

9. Антикорозійне покриття.

Для захисту провідників від окислювання та забезпечення якісної пайки проводиться гальванічне лудіння провідників сплавом розе.

• 5-9 можливо виконати на одній гальванічній лінії(якщо використати автоматичну гальванічну лінію з керуванням від ЕВМ).

10. Механічна.

Усунення технологічних провідників.

11. Механічне.

Свердлення інших монтажних отворів

12. Контроль якості.

Переваги: 1) двосторонній монтаж;

2) раціональні витрати міді;

Недоліки: 1) обмежена товщина шару провідників;

2) слабка міцність зціплення провідників з основою;

3) тривалий виробничий цикл;

4)зниження діелектричних властивостей.

4. Технологія виготовлення печатних плат комбінованими методами.

Комбінований метод забезпечує двосторонній монтаж та разом з тим - надійне зціплення провідників з основою. Метод об'єднує у собі субтрактивний та адитивний методи.

Вихідний матеріал – двосторонній фольгований діелектрик.

1. Заготівельні операції.

1) Розкрій листа на полоси (обладнання - пневматичні гільйотини).

2) Нарізка заготівок (обладнання - пневматичні гільйотини).

3) Свердління фіксуючих отворів (обладнання - верстат ЧПК).

• 2 та 3 можливо замінити на штампування плати з пробиттям фіксуючих отворів (обладнання - прес, оснащення - штамп).

2. Підготування поверхні основи.

1 ) Крацевання. – мідними щітками

2) Обезжирювання. лужні розчини

3) Декатирування з проміжними промивками.

4) Сушення

Позитивний

3. Механічна. Свердління отворів які підлягають металізації.

4. Хімічна. Активізація та хімічне міднення поверхні в отворах.

5. Нанесення негативного малюнку схеми на обидві сторони плати одним з методів.

6. Електрохімічна. Гальванічне нарощення срібла (для ВЧ приладів) або сплаву олово-кобальт на доріжках та в отворах.

7. Зняття захисного малюнку.

8. Хімічне травлення міді, незахищеної сплавом або сріблом.

9. Свердління інших монтажних отворів.

10. Контроль.

Негативний

3. Нанесення позитивного малюнку схеми на обидві сторони плати одним з методів.

4. Хімічне травлення ділянок які не захищенні малюнком.

5. Зняття захисного малюнку.

6. Покриття лаком з двох сторін.

7. Механічне. Свердлення отворів, які підлягають металізації.

8. Активізація та хімічне міднення поверхні в отворах.

9. Зняття лаку.

10. Електрохімічне нарощення міді на доріжках та в отворах.

11. Механічне. Усунення технологічних провідників.

12. Механічне. Свердління інших монтажних отворів.

Переваги: 1)надійне зціплення провідників з основою;

2) двосторонній монтаж.

5. Технологія виготовлення печатних плат напівадитивними методами.

Вихідний матеріал – нефольгований діелектрик.

На обидві сторони заготівки наноситься адгезійний шар. Заготівка металізується для отримання на її поверхні 1,5-2 мікронного шару міді. Далі технологія відповідає комбінованому методу.

6. Контроль якості печатних плат.

Візуальний:

1)на відповідність кресленню;

2) наявність замкнень провідників;

3) наявність відшарувань провідників.

Електричний:

1. продзвонка кіл.

Механічні випробування, якщо плата призначена для рухомого об'єкту.

7. Технологія виготовлення багатошарових печатних плат.

   1. Багатошарова печатна плата (БПП) являє собою комутаційний вузол, що складається з декількох склеєних печатних шарів, які мають міжшарові з'єднання або відкритий доступ до внутрішніх шарів.

БПП мають такі переваги: високу щільність монтажу, кращу тепловіддачу, високу стійкість до кліматичних та механічних впливів завдяки розміщенню всіх провідників всередині однорідного ізоляційного матеріалу, велику завадостійкість екрануванням провідників, розташованих у внутрішніх шарах.

Основні недоліки БППІ – висока вартість та неможливість внесення змін у готову плату.

Виробництво БПП характеризується високою працеємністю та відносно складною технологією з використанням спеціального обладнання та суворого контролю всіх операцій.

2. Методи виготовлення БПП.

3. БПП з електричними міжшаровими з'єднаннями, виконаними механічними деталями. Електричний зв'язок між печатними провідниками., що розташовані на різних сторонах плати, здійснюється за допомогою штифтів, штирів, заклепок, пістонів та ін. Міжшарові з'єднання здійснюються залуженими штифтами, при нагріванні торців яких відбувається оплавлення припою, та провідники, що розташовані на різних шарах, припаюються до штифта.

БІШ виготовлюють з двосторонніх печатних плат з міжшаровими з'єднаннями за допомогою заклепок або пістонів, які встановлюють у отвори, розвальцьовують, залужують по горцям та спресовують.

Міжшарові з'єднання здійснюють за допомогою фланців пістонів, які дотикаються один до одного. Усі методи, в яких використовують механічні деталі, працеємні, погано піддаються механізацій, у той же час не завжди забезпечують високу якість та надійність МГЖ з'єднань.

4. БПП з електричними міжшаровими з з’єднаннями, що виконані пайкою або зварюванням елементів печатної схеми.

1. Метод відкритих контактних площадок (ВКП), є найбільш простим та надійним варіантом виробництва БІШ та майже завжди повністю базується на технологічних операціях виготовлення одно - та двосторонніх печатних плат; новою операцією є склеювання (пресування) шарів.

Окремі шари БІШ виготовляються фотохімічним способом на односторонньому фольгованому діелектрику ФДМ"}-1-0,1. У шарах штампом вирубаються отвори ("вікна") таким чином, щоб після збирання у БІШ д всіх контактних площадок (КП) мався вільний доступ через так звані колодязі. Для штирових виводів роблять круглі отвори, для планарних -прямокутні. При збиранні у пакет плати суміщають та спресовують у БІШ. Склеювання шарів проводять клеєм БФ-4 на пристрої, що забезпечує строгу фіксацію та орієнтацію кожного шару.

Переваги методу ВКП – його простота, короткий технологічний цикл виготовлення, можливість окремого виготовлення шарів, контролю окремих шарів до їх склеювання у пакет, достатньо висока надійність БІШ. При раціональному компонуванні кількість шарів БІШ з ВКП може сягати 10-12.

Недоліки — скорочення ефективної площадки плати для розміщення навісних елементів (мала щільність монтажу) за рахунок збільшення площі "вікон" у зовнішніх шарах, можливість затікання клею на поверхню КП при пресуванні.

2. Метод виступаючих виводів є близьким варіантом методу ВКП та полягає у створенні міжшарових з'єднань за рахунок продовження печатних провідників. Широкого розповсюдження отримав.

1. БПП з електричними міжшаровими з'єднаннями, що виконані хіміко-гальванічною металізацією.

1. Метод пошарового нарощення полягає у послідовному чергуванні шару ізоляції та печатного малюнку шару, який проводить. Міжшарові з'єднання здійснюють шляхом гальванічного нарощення міді через отвори ізоляційного шару.

На заготівку фольги приклеюють шар тонкого діелектрику, перфорованого у місцях міжшарових з'єднань. Заготівки діелектрику отримують пресуванням 4-9 листів склотканини з нанесенням клею на кожний лист. У перфоровані отвори та на поверхню діелектрику хімічно осаджують та гальванічне нарощують шар міді. Малюнок другого шару отримують фотохімічним способом. На другий шар напресовують новий шар перфорованої ізоляції і т.д.

Переваги – висока щільність монтажу, оскільки міжшарові переходи виконані незалежно один від іншого, між будь-якими шарами, у будь-якій точці плати.

Недоліки – велика тривалість технологічного циклу та висока працеємність.

2. Метод попарного пресування характеризується тим, що всі міжшарові з'єднання виконують у вигляді металізованих отворів по типу звичайних двосторонніх плат. Для виготовлення БІ1ІІ використовують дві заготівки з двостороннього фольгованого діелектрику. На одній стороні кожної заготовки комбінованим негативним метолом виконують печатні провідники внутрішніх шарів БПП, потім свердлять та металізують отвори для міжшарового переходу між першим та другим, третім та четвертим шарами. Заготівки склеюють між собою за допомогою просоченої лаком склотканини малюнками схеми всередину. Далі на чотирьохшаровий план позитивним комбінованим методом виготовляють схеми провідників зовнішніх шарів - першого та четвертого. Для створення електричного зв'язку між зовнішніми шарами спочатку свердлять отвори, а потім їх металізують.

Переваги – надійність контактних з'єднань між провідниками та відносна простота технологічного циклу.

Недопіки – обмежена кількість шарів (4) та відносно тривалий цикл виготовлення БПП через необхідність послідовного виконання ідентичних операцій (двічі виконують операцію друку, травлення, свердління та металізації отворів).

3. Метод металізації наскрізних отворів (МНО) об'єднує виготовлення окремих шарів (хімічне травлення фольги з пробільних ділянок), їх пресування, свердління отворів з наступною металізацією.

Для виготовлення шарів використовуються одно - та двосторонні фольговані діелектрики, на яких отримують малюнки схеми, та хімічне травлення. Склеювання шарів проводять з використанням прокладувальної склотканини, яка просочена смолою.

Переваги – достатньо низька працеємність та відносно невисока тривалість технологічного циклу, висока щільність монтажу, можливість збільшення кількості шарів (до 50) без суттєвого збільшення вартості та тривалості процесу, достатньо висока надійність плат та міжшарових з'єднань.

Недоліки – необхідність підтравлення діелектрику для збільшення площі контакту і підвищення надійності внутрішніх з'єднань, пов'язана з цим небезпека забруднення продуктами травлення поверхні провідників та необхідність додаткової операції по їх очищенню, труднощі точного суміщення печатних шарів, складність внесення змін у готову плату.

Розділ 3.ТЕХНОЛОГІЯ ЗБИРАННЯ І МОНТАЖУ РАДІОЕЛЕКТРОНОЇ АПАРАТУРИ.

1. ТЕХНОЛОГІЯ СКЛАДАННЯ ТА МОНТАЖУ ВИРОБІВ НА ПЕЧАТНИХ ПЛАТАХ

   1. Заготівельні операції:

1. Вхідний контроль – забезпечує постачання на складання та монтаж лише придатних елементів. Перевіряються параметри ЕРЕ згідно до ТУ.

Обладнання, що використовується для контролю — теж саме, що й на підприємстві виробникові.

2. Підготовка виводів ЕРЕ до монтажу – полягає у виконанні наступного комплексу робіт:

• зачищення виводів (у разі тривалого зберігання);

• підрізування;

• формування; — лудіння.

Кількість заготівельних операцій для одного типорозміру залежить від досконалості обладнання, що використовується:

• 4 операції, якщо кожен з видів робіт виконується окремо;

• об'єднання якихось видів робіт (2-3 операції);

• 1 операція, якщо використовується установка комплексної підготовки виводів ЕРЕ.

Для підготовки можуть використовуватися напівавтомати, автомати, ручні засоби.

Загальна кількість заготівельних операцій визначається кількістю типорозмірів ЕРЕ.

3. Підготовка плат – полягає в забезпеченні доброї паяєм ості (лудіння). Проводиться у тому разі, якщо плати довгий час зберігаються.

2. Встановлення РЕ на плату.

Встановлення. РЕ на плату – повинне проводитися із закріпленням виводів; спосіб встановлення та обладнання, що використовується, залежить від типу виробництва:

• встановлення всіх РЕ на одному робочому місці – при одиничному виробництві (вручну). Працеємний процес, можливі помилки, складність.

• на одному робочому місці з використанням установки зі світло індикацією – міні автомат, який має програму. Характерне для одиничного та дрібно серійного виробництва. Часткова механізація, яка дещо підвищує продуктивність.

• для крупносерійного виробництва – встановлення елементів на ПКЛ, які мають n-ну кількість робочих місць. Процес набивки розбивається на окремі операції, які синхронізуються з тактом. Робочі місця при цьому оснащуються універсальними поворотними пристосуваннями (УШІ), які дозволяють звільнити руки та керувати обома руками. Робочі місця також можуть бути оснащені установкою зі світло індикацією.

• встановлення РЕ на плату на напівавтоматах та автоматах:

• автомат з установочними голівками (до 10). За програмою плата переміщує­ться та повертається і кожна голівка ставить свій номінал. Використовується для набивки резисторами.

• автомат, що набиває повністю всіма елементами одну плату, але при цьому весь комплект елементів в процесі підготування виводів вклеюється у липку стрічку в послідовності їх встановлення. Стрічка звертається у рулон і ставиться в автомат.

1.3 Розпаювання плат

Ручна пайка – малопродуктивна, недостатньо ефективна та не забезпечує високої якості. Використовується в одиничному виробництві при виготовленні дослідних зразків при двосторонньому монтажі.

Групові способи пайки – використовуються при крупно-серійному виробництві односторонніх печатних плат. Існують наступні види:

а) пайка зануренням – найпростіший метод. Полягає у зануренні плати з встановленими елементами у розплавлений припій на дві третини її товщини та витримується кілька секунд (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема установки для групової вібраційної пайки зануренням

1 – пристосування для закріплення плати; 2 – вібратор; 3 – ванна з припоєм; 4 – сольова ванна для покращення термостабільності; 5 – електронагрівач; 6 – плата друкована

Технологія:

1. плату закріпити в тримачі головки;

2. флюсувати плату (зануренням або пульверизацією);

3. занурити плату в припій, попередньо очистив верхній шар, витримати 2-3 с;

4. ввімкнути вібратор, витримати 5-10 с;

5. зняти плату з голівки та покласти в тару.

"+" простота

"–" перегрів плати, окислення поверхні припою

б) пайка з примусовою подачею припою – усунений перегрів плати завдяки тому, що в якості захисної маски використовують пластину з теплостійкого електроізоляційного матеріалу товщиною кілька мм, в якій є всі необхідні отвори (рисунок

2).

Рисунок 2 - Схема установки для групової гідравлічної пайки

1 – друкована схема; 2 – фільєри; 3 – прижим; 4 – поршень

Проводиться складання комплекту:

• плата з елементами;

• резинова прокладка;

• маска-плита.

Вся зборка встановлюється у ванну з припоєм, в якій утворюється замкнена порожнинна. Припій по літниковим каналам подається до місць пайки.

Недолік: можлива наявність непропаяних місць через затвердіння припою в літникових каналах.

в) пайка хвилею припою – у ванну з припоєм занурюється сопло, в якому встановлюється гребний гвинт. Він призводиться до обертання електродвигуном. В результаті над поверхньою припою утворюється хвиля. Над хвилею переміщюється плата з встановленими ЕРЕ. Особливість цього методу складається в тому, що з припоєм торкається вузька смуга плати, яка відповідає ширині гребня хвилі. Таким чином, відбувається нагрів вузької смуги, причому тепло від цієї смуги поширюється в обидві сторони плати що виключає її перегрів. Разом з цим можливі непропаяні місця, якщо гребінь хвилі опуститься нижче середньої її висоти, а можливе нахльостування припою на зворотнью сторону плати, якщо висота гребня підніметься вище середньої висоти, на яку встановлена плата (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема установки для пайки „хвилею припою”

1 – плата з друкованою схемою; 2 – гребень хвилі припою; 3 – сопло подачі припою;

4 – подаючий гребневий гвинт на валу; 5 – ванна з розплавленим припоєм;

6 – електронагрівач; 7 – електродвигун

Технологія:

1. підготувати установку до роботи, заповнити припоєм, нагріти;

2. настроїти висоту гребня хвилі;

3. ввімкнути подаючий транспортер;

4. плати завантажувати в касети та подавати в зону пайки, проводити розпайку плати;

5. зняти плату, перевірити якість пайки.

Примітка: при наявності дефектів пайки >20% плату відправити на перепайку.

"+" усувається перегрівання, припій не окислюється.

"–" коливання висоти гребня хвилі може призвести до непропаяних місць або до затікання на зворотну сторону плати, отже необхідні добрі стабілізатори.

г) каскадна пайка – у ванну з припоєм встановлюють механічний каскад, який має 2-3 гребені і обігрів. Кут цього каскаду складає приблизно 10º. На каскад подається зверху розплавлений припій, який стікає по поверхні каскаду під дією своєї ваги. Над каскадом назустріч стікаючому припою переміщуються плати з встановленими ЕРЕ, послідовно одна за одною. При цьому розпайка плат виконується таким же чином, як при пайці хвилею. Різниця в тому, що висота гребенів (2-3) абсолютно стабільна і розпайка смуг плати відбувається відповідно конструкції каскаду 2-3 рази, що гарантує достатньою якість пайки (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема установки для каскадної пайки

1 – механічний каскад; 2 – ванна; 3 – припій; 4 – друкований вузол

3. Контроль печатних вузлів.

а) Візуальний

• на відповідність складальному кресленню або еталонному зразку;

• надійність механічного кріплення (вручну або на вібростендах);

• надійність відшарування провідників;

• перевірка якості пайки (повинні бути блискучими, круглими, без пор, раковин та гострих кромок).

б) Радіотехнічний – на стендах контролю проводиться продзвінка плати, перевірка на відповідність карті опорів, на відповідність карті напруг, перевірка параметрів. Проводиться механічне випробування на вібростендах.

4. Послідовність розробки технологічного процесу складання та монтажу печатного вузла на ПКЛ.

1. Це може бути крупносерійне виробництво з річною програмою випуску, яка забезпечує постійне завантаження ПКЛ протягом всього року, що характерно для битової РЕА.

2. Це може бути дрібносерійне виробництво, при якому використання ПКЛ забезпечує більш високу культуру виробництва при ретельно розробленій технології, але для забезпечення завантаження ПКЛ використовують багатопредметні лінії, тобто на цих лініях одночасно або послідовно випускаються кілька найменувань плат.

Такі лінії характерні при випуску вимірювальної апаратури.

1. Вихідні дані для проектування технологічного процесу:

1. Складальне креслення зі специфікацією.

2. Програма випуску (для крупносерійного виробництва) – N_рік..

3. Такт (τ) або кількість робочих місць (n) ПКЛ при дрібносерійному виробництві.

1. Хід роботи

1. Розрахунок фонду робочого часу за період, що планується.

Т_ф=(365 – вих. та свята)∙8,2∙60∙К, де

К=0,93...0,97 – коеф. неповного використання робочог часу;

8,2 – тривалість робочої зміни при п’ятиденному робочому тижні в год.;

60 – це переведення Т_ф в хвилинах.

2. Для крупносерійного виробництва проводимо розрахунок такту ПКЛ.

, хв

3. Проводимо розрахунок працеємності складально-монтажних робіт, користуючись заводськими нормувальними даними

Таблиця 1. – Розрахунок трудоємності.

4. Проводимо розрахунок:

• крупносерійне виробництво – розрахунок кількості робочих місць:

;

• дрібносерійне виробництво:

• якщо задана кількість робочих місць (n):

• якщо заданий такт (τ):

5. Проводимо розбиття процесу складання та монтажу печатного вузла на окремі операції з урахуванням такту (припустиме відхилення ±10%).

Наприклад: якщо такт дорівнює 1, то графік синхронізації можна представити у вигляді таблиці2. Якщо трудоємність операції кратна такту, то на цій операції використовується відповідне число робочих місць.

Таблиця 2. Графік синхронізації

6. Для забезпечення безперервної роботи конвейєра проводиться нормування всіх заготівельних операцій згідно з типами обладнання, що використовується. Результати зводяться до таблиці, аналогічній таблиці 1. Визначається сумарна працеємність заготівельних робіт та орієнтовна кількість робочих місць та операцій заготівельних робіт.

7. Згідно з графіком синхронізації проводимо розробку маршрутної технології, яка повинна містити всі заготівельні операції, всі монтажні операції по графіку синхронізації у послідовності їх виконання, заключні операції - контрольні.

Кожна з операцій описується за чотирма індексами А, Б, О і Т. За індексом 'О' в монтажних операціях виписується зміст графіку синхронізації. Правила оформлення МК - ГОСТЗ. 1118-82.

8. На кожну з операцій МК розробляється та оформлюється операційна технологія, яка містить два документи:

• операційна карта (ОК) – описується операція за переходами у послідовності їх виконання зі вказівкою інструменту, що використовується. Правила оформлення ОК -ГОСТЗ. 1407-86;

• карта ескізів (КЕ) – повинна містити вид виробу після виконання даної операції. Правила оформлення КЕ - ГОСТЗ. 1105-85.

Приклад змісту операції

Конвейер робочий

1. Плату встановити та закріпити в УПП на конвейері.

2. Плату повернута в УПП доріжками вниз (маркуванням догори; в положення, зручне для роботи).

Конвейер розподільний

1. Зняти плату зі стрічки конвейера та встановити в УПП на робочому місці.

2. Повернути плату згідно з ориентирами (-//-).

• Кожна наступна операція починается з другого переходу

  3. Резистор R1 встановити виводами в отвори плата відповідно до ескізу (надписом догори).

  4. Повторит перехід 3 по встановленню ЕРЕ R5, R6, R13, R21, С7, С8 (звернута увагу на полярность).

  5. Транзистор VT1 встановити виводами в отвори плата відповідно ескізу та маркуванню на платі до упору вигнутих виводів (поставит втулку поз. 5, розвести виводи відповідно ескізу).

  6. Повторити перехід 5 по встановленню транзистора VT2.

  7. Встановити на плату микросхему DA1, орієнтуючи її по ключу, крайні по діагоналі виводи злегка відігнути на кут близько 30°.

  8. Повторити перехід 7 по встановленню микросхем DA2, DA7.

  9. Повернути плату на 180° притримуючи РЕ лівою рукою.

  10. Відігнути виводи РЕ, крім мікросхем, до контактних площадок, щільно притис­нути.

Т Пінцет ПГТМ-80 ОСТ4.Г0.060.013

3. Усунути надлишки виводів, залишивши над поверхнею плата 1-1,5 мм.

Т Бокорізи ОД-125 ОСТ4.Г0.060.012

• Якщо пайка ручна, то наступний перехід:

3. Флюсувати та паяти виводи РЕ.

Т Паяльник ЕПЦ-ЗОВ ГОСТ ...

3. Самоконтроль – перевірити правильность встановлення ЕРЕ, читання надписів, надійність кріплення.

4. Зняти плату, відкласти на стрічку конвейера.

Якщо планарні мікросхеми:

1. MCDA8 встановити на плату, сумістивши її виводи з контактами.

2. Крайни по діагоналі виводи злегка пропаяти (фіксувати МС).

Перед описом oпepaції за індексом К даеться комплектування даної операції. Кожен типономінал записуеться з нового рядка i для нього заповнюеться рядок од. вел., норма витрат i т.д.

Контроль якості може оформлюватися згідно з вимогами стандарту ГОСТ 3.1502-85 двоома видами документів:

1. ОК контролю – ОК візуального контролю, ОК радіотехнічного контролю на стенда контролю;

2. відомість контрольних операцій.

2. ТЕХНОЛОГІЯ СЛЮСАРНОГО СКЛАДАННЯ РА

Технологічним процесом складання називається сукупність операцій, в результаті яких деталі з'єднуються у вузли, а вузли – у вироби, причому це з'єднання здійснюється у певній послідовності.

Вибір послідовності операцій складального процесу залежить від конструкції виробу та від типу виробництва.

Основною структурною одиницею технологічного процесу складання, одиницею планування, є складальна операція.

Складальна операція — частина технологічного процесу складання, яка виконується над одним вузлом або виробом на одному робочому місці. Операції поділяються на переходи.

Перехід – частина операції, що виконується над певним місцем з'єднання або однією складальною одиницею одним інструментом при незмінному методі виконання.

Ступінь розчленування технологічного процесу на окремі операції визначається з одного боку конструктивними особливостями, з іншого - типом виробництва.

Так, в одиничному та дрібносерійному виробництві переважає укрупнений технологічний процес, який містить малу кількість складних та працеємяих операцій, різноманітних за кваліфікацією, і виконуються вони робітниками високої кваліфікації. Оформлюється МК.

Крупносерійному та масовому виробництву характерний диференційований процес — процес, який складається з великої кількості невеликих за об'ємом операцій, однорідних за характером та кваліфікацією робіт, що виконуються. Такий процес зазвичай передбачений для поточного виробництва, виконавці - робітники низької кваліфікації.

1. Схеми збіркових складів.

При розробці конструкції виробу його розчленовують на окремі вузлові частини - елементи. В результаті можливе паралельне складання цих окремих вузлів, а потім -загальне складання всього виробу.

Конструкторська документація на складання всього радіотехнічного пристрою складається зі складальних креслень на окремі складальні одиниці.

Таким чином, найпростіший складальний елемент – це деталь (частина виробу, яка не має складальних операцій), оформлюється складальним кресленням.

Складальна одиниця - частина виробу, яка складається з двох або більше деталей, оформлюється складальним кресленням зі специфікацією.

Можна систематизувати весь об'єм складальних робіт при виготовленні РЕА і в залежності від її конструкції поділити на ряд послідовних етапів:

• складання найпростіших вузлів;

• складання груп різноманітної складності;

• складання функціональних вузлів;

• загальне складання РЕА.

Весь цей процес можна представити у вигляді схеми, в якій можливо відобразити послідовність або комплектність складання. Ці схеми використовують при розробці технологічного процесу наряду зі складальними кресленнями

Існують два види схем:

1. Схема складання з базовою деталлю - відображає послідовність процесу складання. Базова деталь - шасі, кришка, каркас. Напрямок руху, тобто послідовність встановлення, відображається стрілками. Даний вид схеми характерний для простих складальних одиниць.

2. Схема складання віялового типу – показує, з яких деталей утворюється складання. Дана схема є простою та наглядною, але не відображає послідовність складання. Використовується для складних блоків та систем. Якщо виріб дуже розгорнуті схеми груп - це може бути схема або віялового типу, або схема складання з базовою деталлю.

2. Види складальних з'єднань

Всі види з'єднань, які використовуються в РА, виходячи з ознак вільності їх відносно пересування, можна поділити на рухомі і нерухомі.

Нерухомі (глухі) з'єднання – з'єднання, які не припускають взаємного пересування деталей та вузлів після складання.

Рухомі з'єднання – які після складання припускають пересування спряжених деталей.

З точки зору демонтажу з'єднання поділяють на нероз'ємні та роз'ємні.

Нероз'ємні з'єднання – з'єднання двох або більше складальних елементів у складальну одиницю, розбирання якої можлива тільки шляхом руйнування з'єднувальних деталей або матеріалу, що їх з'єднує. До них відносяться: паяння, зварювання, опресовування пластмасами, заформовування, склеювання та клепання.

Роз'ємні з'єднання – це з'єднання, які забезпечують можливість регулювання, заміни деталей та багаторазового складання та розбирання. До них відносяться: різьбові з'єднання (гвинтами, болтами, шпильками та гайками), баянетні, штифтові, шпилькові, шпоночні, зажимні з'єднання.

Вихідні дані для проектування технологічного процесу складання:

1. складальні креслення зі специфікаціями;

2. схеми складальних складових;

3. зразок виробу;

4. програма випуску

3. Організаційні форми складання

Існують дві організаційні форми складання:

1) стаціонарна;

2) рухома.

Вибір тієї чи іншої форми залежить від типу виробництва, працеємності процесу складання, розмірів виробу, що складається.

Стаціонарне складання виконується на одному робочому місці, до якого подаються всі необхідні деталі та вузли. Ця форма складання найбільш прийнятна для одиничного та дрібносерійного виробництва, а також, незалежно від типу виробництва, якщо мала трудоємність складальних робіт і якщо габарити виробу не дозволяють його пересувати.

Рухоме складання виконується при переміщенні виробу від одного робочого місця до іншого. На кожному робочому місці виконується одна певна операція, яка постійно повторюється. Деталі та вузли подаються до робочих місць, що оснащені всіма необхідними слюсарними інструментами та пристосуваннями. Це складання використовується в умовах крупносерійного виробництва і може здійснюватись у свою чергу двома способами:

1. з вільним рухом виробів, що складаються (вручну передачею) – поточне складання;

2. з примусовим рухом виробів, що складаються – коли переміщення від одного робочого місця до іншого здійснюється при суворо розрахованому такті. Пересування за допомогою автоматичного транспортера – конвеєрне складання.

Конвейєр – це різновид потоку, потік же не є конвеєром!

При виборі стаціонарної форми складання виходять з наступного:

1) стаціонарна форма складання менш досконала та використовується в одиничному та дрібносерійному виробництві;

2) якщо час складання рівний або менший такту, якщо час складання дорівнює такту, але за технологічними міркуваннями складання нероздільний.

В усіх інших випадках, якщо час складання більший за такт, виробництво крупносерійне, то використовується рухоме складання.

4. Послідовність встановлення деталей складання

Рекомендується послідовність, яка виконується за принципами:

1) забезпечення доступності;

2) мінімальні ушкодження;

3) мінімальна стомлюваність працівників-виконавців.

Існує реальновиконуєма послідовність, яка іноді не співпадає з рекомендуємою та виконується вона в залежності від конструктивних особливостей.

Оскільки кожний виріб складається з окремих складальних одиниць, які можуть складатися самостійно та незалежно одна від одної, то всі вимоги послідовності виконання складання відносяться як до окремих складальних одиниць, так і до загальної збірки.

1) Всередині кожної складальної одиниці а також загальної збірки спочатку виконуються нероз'ємні з'єднання (зварювання, паяння і т. ін.).

2) Потім, з точки зору ушкодження, спочатку встановлювати деталі та складальні одиниці, які мають корпуси і в кінці - деталі, що легко ушкоджуються (контури, спрілкові прилади, плати).

3) 3 точки зору стомлюваності працівників – спочатку легкі деталі, потім важкі.

Складання субпанелей - в процесі складання проводять встановлення та закріплення наступних деталей: лампових панелей, розшивочних панелей, типових електролітичних конденсаторів, земляних пелюстків, трансформаторів, дроселів, котушок.

Складання лицьових панелей – потенціометри, контрольні гнізда, тумблери, галетні перемикачі, розняття штепсельні або ВЧ, вимірювальні пристрої. Панель може кріпитися до шасі у вже складеному вигляді.

Загальне складання: конструкційні деталі – до шасі кріпиться лицьова панель, задня стінка, кутки, кронштейни, монтажні скоби, стійки, земляні пелюстки; потім встановлюються деталі в корпусах - електролітичні конденсатори, реле, лінії затримки, дроселі, розняття штепсельні та ВЧ, тримачі запобіжників. В кінці – зібрані плати, контури.

5. Послідовність ручної розробки технологічного процесу слюсарного складання для поточно-конвеєрного виробництва

Вихідні дані для крупносерійного виробництва: річна програма випуску для дрібносерійного виробництва - такт (τ) або кількість робочих місць для багатопредметної ПКЛ.

1. Хід роботи

1. Розрахунок фонду робочого часу за період, що планується.

Т_ф =(365 – вих. та свята)∙8,2∙60∙К, де

К=0,93...0,97 – коеф. неповного використання робочог часу;

8,2 – тривалість робочої зміни при п’ятиденному робочому тижні в год.;

60 – це переведення Т_ф в хвилинах.

2. Для крупносерійного виробництва проводимо розрахунок такту ПКЛ.

Для дрібносерійного виробництва задаються такт τ або кількість робочих місць на МППКЛ – n

3. Виконуємо розрахунок трудоємності слюсарно-складальних робіт використовуючи заводські нормувальні дані.

Таблиця 1. Нормувальні дані.

Назва робіт, що виконуються	Норма часу
1. Гвинт в тіло(з шайбами або без)	0,12...0,15
2. Гвинт з гайкою(з шайбами або без)	0,15...0,2
3. Шпилька	0,25...0,3
4. Власне кріплення	0,2...0,25

4. На підставі нормувальних даних проводиться розрахунок працеємності слюсарно-складальних робіт та складається табл. 2 зі вказівкою всіх позиційних позначень.

Таблиця 2

5. На підставі табл. 2 проводиться розрахунок:

• крупносерійне виробництво – розрахунок кількості робочих місць:

;

• дрібносеріпне виробництво:

• якщо задана кількість робочих місць:

;

• якщо заданий такт:

.

6. Проводиться розбиття технологічного процесу на окремі операції з урахуванням такту (припустиме відхилення ±10%) та доцільною послідовністю виконання робіт. Для цього складається графік синхронізації.

Таблиця 3.

Згідно з графіком синхронізації проводиться розробка маршрутної технології слюсарного складання.

Кожна з операцій описується за чотирма індексами А, Б, О і Т. За індексом 'О' в монтажних операціях виписується зміст графіку синхронізації. Заключні операції -контрольні.

Правила оформлення МК - ГОСТЗ. 1118-82.

7. При випуску виробу на ПКЛ на кожну з операцій МК розробляється та оформлюється операційна технологія, яка містить два документи:

• операційна карта (ОК) – описується операція за переходами у послідовності їх виконання зі вказівкою інструменту, що використовується. Правила оформлення ОК -ГОСТЗ. 1407-86;

• карта ескізів (КЕ) – повинна містити вид виробу після виконання даної операції. Правила оформлення КЕ - ГОСТЗ. 1105-84.

Приклад змісту операції

Конвеєр робочий

1. Шасі (поз.) встановити та закріпити в УПП на конвейєрі.

2. Повернути шасі в УПП підвалом донизу (довгою стороною до себе; в положення, зручне для роботи; короткою стороною від себе).

Конвеєр розподільний

1. Зняти шасі (поз.) зі стрічки конвейєра та встановити в УПП на робочому місці.

2. Повернути шасі в УПП підвалом донизу (-//-).

• Кожна наступна операція починається з другого переходу

3. Лицьову панель (поз.) встановити на бокову стінку шасі відповідно д ескіза, сумістивши отвори для кріплення.

4. Вставити в отвори гвинти (поз.) 4шт., притримуючи шасі лівою рукою на виступаючі частини гвинтів з підвалу шасі наживити гайки (поз. ), підклавши шайби (поз.).

5. Повторити переходи з 1 по 3 по механічному кріпленню задньої стінки (поз.) гвинтами (поз.) 4шт., гайками (поз.) 4шт., шайбами (поз.) 4шт.

6. Встановити на шасі стійку монтажну (поз.), сумістивши отвори для кріплення, вставити в отвори гвинт (поз.), підклавши шайби (поз.) під голівку гвинта, на виступаючу частину гвинта з підвалу шасі наживити гайку (поз.), підклавши шайбу (поз.).

7. Повторити перехід 6 по механічному кріпленню п'яти стійок.

8. Встановити на поверхні шасі електролітичний конденсатор (поз.), вставивши його різьбову частину у відповідні отвори відповідно до ескізу.

9. На виступаючу різьбову частину з підвалу шасі наживити гайку власного кріплення, підклавши шайбу.

10. Повторити перехід 9 по встановленню чотирьох конденсаторів.

11. Встановити на шасі трансформатор (поз.), сумістивши отвори в залізі з отворами в шасі, на трансформатор надіти кришку.

12. На шпильки (поз.) наживити гайки (поз.), надіти шайби (поз.).

13. Вставити шпильки зі сторони кришки, продівши і'х в отвори заліза.

14. Притримуючи трансформатор з кришкою лівою рукою на виступаючі частини шпильок з підвалу шасі наживити гайки (поз.), підклавши шайби (поз.).

15. На кронштейни шасі встановити плату (поз.), сумістивши отвори плати та кронштейна, наживити в отвори для кріплення почергово чотири гвинта (поз.) по діагоналі.

Примітка: гвинти затягуються один раз в кінці операції, якщо вони однотипні. Якщо в операції є і власне кріплення, і гвинти, то тоді власне кріплення затягується окремо та іншим інструментом.

3. Встановити з внутрішньої сторони лицьової панелі потенціометр (поз. ), вставивши його різьбову частину у відповідний отвір відповідно до ескізу.

4. Із зовнішньої сторони лицьової панелі на виступаючу різьбову частину наживити гайку власного кріплення, підклавши шайбу.

5. Повторити перехід 17 по встановленню двох потенціометрів.

6. Встановити з зовнішньої сторони лицьової панелі стрілочний прилад (поз. ), вставивши його штирі для кріплення у відповідні отвори відповідно до ескізу. З внутрішньої сторони лицьової панелі на виступаючі частини штирів наживити гайки власного кріплення, підклавши шайби.

7. Самоконтроль – перевірити правильність встановлення, надійність механічного кріплення складальних одитниць.

8. Зняти шасі, відкласти на стрічку конвейєра.

1. Контроль якості оформлюється згідно з вимогами стандарту ГОСТ 3.1502-85, містить всі види контрольних робіт у послідовності їх виконання.

• перевірити складений виріб на відповідність складальному кресленню або еталонному зразку, звернути увагу на встановлення трансформатора, плати, мікросхем;

• перевірити надійність механічного кріплення складальних одиниць. Всі різьбові з'єднання повинні бути затягнуті до упора;

• перевірити цілісність елементів кріплення. Неприпустимі зривання рЬьби та шліців у гвинтів та граней у гайок;

• перевірити наявність механічних ушкоджень. Неприпустимі подряпини, вм'ятини на шасі та складальних одиницях.

3. ТЕХНОЛОГІЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО МОНТАЖУ РЕА

Електричним монтажем називають низку послідовних операцій, в результаті яких здійснюється електричне з`єднання функціональних елементів, які входять до складу вузлів, блоків, приладів згідно зі схемою електричною принциповою та схемою електричною монтажною.

Електричний монтаж – наступний етап після завершення операції слюсарного складання.

Технологічний процес електричного монтажу складається з таких основних етапів:

1. підготовка проводу до монтажу;

2. підготовка виводів РЕ;

3. установлення елементів, їх механічне кріплення;

4. механічне закріплення кінців проводів на контактах;

5. пайка або зварювання місць з`єднань;

6. перевірка якості монтажу.

Для розробки процесу електричного монтажу можуть бути використані наступні документи:

1. Схема електрична принципова – креслення, на якому у загальноприйнятих умовних позначеннях зображені усі радіодеталі та лініями показані їх взаємні з`єднання.

2. Електромонтажна схема – графічно зображує дійсне розташування радіоелементів, провідників на шасі. Містить усі необхідні вказівки по використанню електричного монтажу. Розробляється ця схема на основі складального креслення та схеми електричної принципової.

Електричне креслення супроводжується таблицею проводів.

3. Схема електрична з`єднань – відрізняється від електромонтажного креслення тим, що зображення може бути умовним, але також супроводжується таблицею проводів.

1. Вимоги, що пред`являються до електричного монтажу

1. Монтажні роботи повинні суворо відповідати загальноприйнятій технічній документації (схемі електричній принциповій, електромонтажній схемі, ТУ ).

2. Монтажні проводи повинні відповідати специфікації монтажних схем та таблиці проводів (марка, переріз, забарвлення).

3. Для однотипних виробів та вузлів повинна бути забезпечена сувора ідентичність.

4. Монтажні проводи та джгути повинні бути укладені вільно без натягування.

5. Кожен провід повинен мати запас 20...25 мм на випадок перепаювання.

6. Механічне закріплення проводів повинно бути надійним із забезпеченням стійкої струмопровідності (повинна бути зазначена кількість витків (обертів) навколо контакту).

7. До одного контакту припускається кріплення не більше трьох струмопровідних жил (у виключних випадках - пяти), причому кріплення їх послідовне (пайка одного на всі кріплення).

8. Спосіб закріплення проводу на контакті залежить від вимог, які предявляються до монтажу, а також від умов експлуатації РЕА.

9. Довжина монтажних провідників повинна бути мінімальною, для того, щоб не виникла паразитна ємність.

10. Відстань між сусідніми пайками залежить від напруги, але не повинна бути менше 5 мм.

11. Навесні деталі розташовуються одна від одної та від шасі не менш ніж на 2 мм.

12. Кожен провідник повинен мати оголену ділянку 1,5...2 мм.

13. Якщо монтаж виконується голим дротом, то для усунення замкнень на окремі ділянки надівають кембрик (ліноксинові або хлорвінілові трубки).

14. Пайка РЕ повинна проводитися не ближче 8 мм від корпусу деталі.

15. Якщо ця відстань менше 8 мм, то необхідно використати тепло відводи.

16. Маса тепло відводу повинна бути обумовлена в технології.

17. В технології також повинно бути обумовлено місце установлення тепло- відводу.

18. Пайка в обємному монтажі повинна бути скелетна, тобто повинен продивлятися контур деталей, що зєднуються (не повинно бути фіктивної пайки).

19. В технології повинна бути обумовлена потужність паяльника.

20. Кількість флюсу при монтажі повинна бути мінімальною, і він не повинен розтікатися за межі пайки, щоб уникнути руйнування пайки. Флюси використовують безкислотні.

21. Після проведення пайки місця пайки промивають спирто-бензиновою сумішшю.

22. Після монтажу необхідно усунути з блоку обрізки матеріалу, виконується це продуванням стислим повітрям.

2. Способи ведення електричного монтажу

   1. За видом документації, яка використовується:

а) Монтаж по принциповим електричним схемам – використовується в умовах лабораторії при відпрацюванні дослідних зразків в умовах одиночного та дрібносерійного виробництва. Виконується, зазвичай, інженерно-технічними робітниками, тобто спеціалістами, які розуміють в принципі роботи.

При цьому послідовність виконання монтажних зєднань встановлюється виконавцем: спочатку розпаюються корпусні кола, потім за групами кіл живлення, потім комутаційні провідники.

Цей монтаж потребує високої кваліфікації виконавця. Він має велику працеємність, тривалість виробничого циклу, високу вартість робіт та не забезпечує ідентичності окремих зразків.

б) Виконання монтажних робіт по електромонтажним кресленням, схемам зєднань. Цей монтаж дещо спрощений порівняно з попереднім. Може виконуватися працівниками високої кваліфікації, завдячуючи тому, що його можна розбити на окремі етапи.

Працеємність більш низька; через розчленування монтаж доступний виконавцям середньої та низької кваліфікації, для спеціалістів, які не розбираються в принципі роботи схеми.

Прийнятна для дрібносерійного та середньосерійного виробництва.

в) Монтаж по ескізно-операційній технології. Використовується в крупно серійному виробництві. При цьому весь монтаж поділений на однорідні прості операції, виконання кожної операції описується в ОК докладнішим чином та ілюструється ескізом, який дає наочне уявлення про обєм та характер робіт.

2. По методу зєднання провідниками:

1. Одиночними провідниками по найкоротшій відстані у різних площинах.

Переваги:

• простота;

• ідентичність зразків;

• мінімальна витрата монтажного проводу;

• мала власна ємність монтажу.

Недоліки:

• низька механічна стійкість монтажу, що веде до зміни власної ємності;

• складний доступ до окремих елементів.

Використовується для монтажу ВЧ апаратури, стаціонарного призначення.

2. Зєднання одиничними провідниками, вигнутими під прямим кутом та укладеними в різних площинах.

Переваги:

• більш висока впорядкованість монтажу

• більш висока ремонтопридатність

Недоліки:

• цей монтаж більш складний,

• має більш високу паразитну ємність.

• Збільшуються витрати монтажного проводу.

• недостатня ідентичність окремих зразків,

Використовується для стаціонарної апаратури, в дрібносерійному і одиночному виробництві.

3. Зєднання за допомогою джгутів.

Джгутовий (шаблоновий) монтаж використовується в крупно серійному виробництві НЧ, вимірювальної апаратури. При цьому способі паралельно зі складанням шасі або вузла на спеціальному шаблоні проводиться виготовлення (вязання) джгута. Це дозволяє скоротити виробничий цикл за рахунок того, що на монтаж потрапляє готовий джгут, який розкладується в блоки та власне монтаж зводиться до механічного кріплення проводів на контактах та їх розпаювання.

Використання джгутового монтажу забезпечує:

Переваги:

• підвищення якості монтажних робіт;

• повну ідентичність зразків;

• спрощення та зниження працеємності монтажу;

• підвищення продуктивності праці;

• спеціалізація праці монтажників створює умови для механізації.

Недоліки:

• значна паразитна ємність монтажу;

• взаємний вплив окремих ланцюгів;

• значні витрати монтажного проводу.

Шаблон – дошка-основа, на якій зображений малюнок джгута в плані. Отворами або шпильками позначаються початок та кінець кожного проводу з надписами номеру проводу біля них.

4. Технологія відпрацювання джгута

У зразку блоку проводиться послідовна укладка всіх проводів по таблиці проводів з тимчасовим закріпленням на контактах (траса кожного провідника обирається з міркувань мінімальної наводки та найкоротшої довжини). Потім проводиться увязування провідника прямо в блоці, в місцях розгалужень обовязково робиться вузол. Джгут знімається з блоку та розкладується в площині. Креслять його малюнок з нумерацією всіх проводів. За цим малюнком виготовлюють перший дослідний зразок джгута, який потім укладається в блоки та перевіряються всі його гілки. На підставі перевірки коригується креслення джгута. Після цієї корекції шаблон вже готовий для серійного виробництва.

5. Технологія виготовлення джгута

а) На одному робочому місці – процес малопродуктивний та дуже працеємний.

Робоче місце монтажника устатковане мірною лінійкою, передбачені пристосування для кріплення бабини з проводом та готовим шаблоном.

Інструменти – ножиці, бокорізи. Комплект маркувальних бирок.

Процес виготовлення зводиться:

• відмірити провід потрібної довжини;

• відрізати;

• надіти маркувальні бирки на обидва кінці;

• укласти провід на шаблоні відповідно його трасі.

Примітка: короткі проводи укладаються зверху.

• проводити вязання джгута навоскованими х/б нитками, крок вязки встановлюється або інструкцією, або, зазвичай 10 мм і біля кожного розгалуження;

• джгут знімається з шаблону та проводиться обробка кінців: зняття ізоляції, скручування жил та їх лудіння;

• контроль продзвонкою.

б) При крупносерійному виробництві вручну на ПКЛ. В кожній операції передбачена укладка n-ної кількості проводів. Проводи можуть підготовлюватися в заготівельних операціях, де проводиться їх нарізування, обробка кінців та маркування.

Власне виготовлення на потоці зводиться:

• укладка проводів по n шт. на певній кількості операцій,

• m-на кількість операцій по вязанню джгута (k-та кількість вузлів в кожній операції);

• зняття джгута, контроль.

в) На автоматі (також при крупно серійному виробництві).

Автомат працює за програмою, виконує весь комплекс робіт за програмою.

3. По способу установлення навісних елементів (н.е.):

а) навесні елементи на печатних вузлах;

б) н.е. встановлюються та розпаюються на розшивочних панелях (для НЧ апаратури);

в) встановлення елементів безпосередньо на контактах активних елементів, на стійках, опорних штирках (для ВЧ апаратури);

г) змішаний спосіб (можна виділити НЧ-частину та ВЧ-частину).

Недолік цього метода – підвищена паразитна ємність в зв’язку з подовженням єднальних провідників.

3. Матеріали, які використовуються в монтажі

   1. Провідники

1. Голі проводи (ММ, ММ покритий сріблом або оловом) – жорсткий монтаж.

2. Багатожильні ізольовані проводи – гнучкий монтаж.

Діаметр проводу обирається по струму, а тип ізоляції – в залежності від робочої напруги та умов експлуатації.

3. Екрановані проводи – мають об плітку з тонкого лудженого мідного проводу.

1. Ізоляційні матеріали

1. нитки х/б, шовкові – для зароблювання кінців проводів;

2. стрічки батистові, кіперні;

3. лакотканини – х/б, шовкові, скляні;

4. ліноксинові хлорвінілові трубки;

5. неорганічні матеріали – слюда, міколіти, міколенти.

4. Основні етапи технологічного процесу електричного монтажу

   1. Заготівельні операції

1) Підготовка проводів до монтажу:

• нарізування мірної довжини проводу вручну або на автоматі;

• зняття з кінців проводу ізоляції на довжину 6...10 мм вручну – щипцями чи об жигалками, а також на автоматі;

• скручування жил, лудіння кінців проводів;

• укладка проводів в джгут - вязання джгута.

2) Підготовка виводів радіодеталей – весь комплекс містить в собі: рихтування, формування, підрізування, зачищення та лудіння. Кількість операцій залежить від якості виводів РЕ (потрибують весь комплекс робіт чи його частку), а також від наявності досконалого обладнання (яке може виконувати весь комплекс робіт або по частинам).

2. Монтажні операції

1. Механічне кріплення радіодеталей, кінців проводів та перемичок, їх способи визначаються умовами експлуатації. Користуються: пінцетом, бокорізами.

2. Забезпечення електричного контакту може проводитися пайкою (паяльник, пінцет, тепло відвід), зварюванням, накручуванням.

3. Контроль якості монтажу

1) Візуальний контроль - правильність розкладання джгута, окремих проводів, надійність кріплення проводів на виводах РЕ, а якщо виріб призначений для використання на рухомих платформах, то й випробування на вібростендах.

2) Радіотехнічний контроль – перевірка правильності монтажу, справність РЕ.

• продзвонювання;

• перевірка правильності монтажу по карті опорів, яка складається на основі відрегульованого дослідного зразку приладу шляхом вимірювання опорів у певних точках відносно корпусу або плюсу джерела живлення при вимкненому джерелі живлення;

• перевірка на відповідність карті напруг, яка складається на основі відрегульованого дослідного зразку приладу, в якому вимірюються напруги на електродах ламп, транзисторів або в певних найбільш характерних вузлових точках відносно корпусу. При наявності розходжень проводиться регулювання режимів;

• перевірка працездатності на стендах контролю.

5. Послідовність розробки технологічного процесу електричного монтажу для поточно-конвеєрного виробництва

   1. Вихідні дані:

а) електромонтажне креслення з таблицею проводів;

б) для крупно серійного виробництва – річна програма випуску N_річ.;

в) для дрібносерійного виробництва – такт або кількість робочих місць на ПКЛ(τ або n).

2. Хід роботи

1. Розрахунок фонду робочого часу за період, що планується.

Т_ф=(365–вих. та свята)∙8,2∙60∙К

К=0,93...0,97 – коеф. неповного використання робочог часу;

8,2 – тривалість робочої зміни при п’ятиденному робочому тижні в год.;

60 – це переведення Т_ф в хвилинах.

2. Для крупносерійного виробництва проводимо розрахунок такту ПКЛ.

3. Для дрібносерійного виробництва задані  або n для БПКЛ.

4. Таблиця нормування даних

Таблиця 1.

Примітка: норма часу залежить від культури виробництва, інших параметрів (форма виводів РЕ, способа кріплення та інструменту, що використовується).

5. На підставі таблиці нормувальних даних складається графік розрахунку працеємності електромонтажних робіт наприклад – табл. 2

Таблиця 2.

6. На підставі табл.2 проводиться розрахунок:

• для крупносерійного виробництва – кількості робочих місць:

;

• дрібносерійне виробництво:

• якщо задана кількість робочих місць:

;

• якщо заданий такт:

;

7. Проводиться розбиття технологічного процесу на окремі операції з урахуванням такту (припустиме відхилення 10%) та доцільною послідовністю виконання робіт. Для цього складається графік синхронізації.

Таблиця 3.

Примітка: в одну операцію групувати слід рядом розташований комплекс робіт (кінці проводів, РЕ, перемичок).

8. Згідно з графіком синхронізації проводиться розробка маршрутної технології електричного монтажу, яка містить у своєму складі заготівельні операції по підготовці проводів, вязання джгута, підготовці виводів РЕ. Потім – всі монтажні. Заключні операції – контрольні.

Кожна з операцій описується за чотирма індексами А, Б, О і Т. За індексом “О” в монтажних операціях виписується зміст графіку синхронізації. За індексом “Т” – монтажний інструмент.

Правила оформлення МК – ГОСТ 3.1118-82.

9. При випуску виробу на ПКЛ на кожну з операцій МК розробляється операційна технологія, яка оформлюється комплектом з двох документів:

• операційна карта (ОК) – описується операція за переходами у послідовності їх виконання зі вказівкою інструменту, що використовується. Правила оформлення ОК – ГОСТ 3.1407-85;

• карта ескізів (КЕ) – повинна містити вид виробу після виконання даної операції. Правила оформлення КЕ – ГОСТ 3.1105-84.

Приклад змісту операції

Початок для робочого та розподільного конвеєрів різний (див. Технологічний процес складання та монтажу печатного вузла та технологічний процес слюсарного складання на ПКЛ).

3. Резистор R1 механічно кріпити на контактах галетного перемикача SA1 контакт 1 та 5, обігнути виводи навколо контакту в півоберти, обтиснути.

Т Пінцет ДОСТ ...

3. Повторити перехід 3 по механічному кріпленню резистора R2 на контактах SA1 контакт 8 та 10.

4. Механічно кріпити перемичку 1 на контактах Т1 контакт 1, плата А1 контакт 12, обігнути виводи навколо контакту в півоберти, обтиснути.

5. Повторити перехід 5 по механічному кріпленню перемички 5 на контактах Т1 контакт 2, А1 – контакт 7.

6. Механічно кріпити кінець проводу джгута №3 на контакті плати А1 контакт 1, обігнути кінець навколо контакту в півоберти, обтиснути.

7. Повторити перехід 7 по механічному кріпленню кінців проводів джгута відповідно на контактах:

№ проводу 5 7 10 14 16

№ контакту А1 к.2 А1 к.3 А1 к.4 А1 к.5 А1 к.6

3. Усунути надлишки проводів, виводів перемичок.

Т Бокорізи ДОСТ...

3. Флюсувати та паяти контакти, позначені на ескізі.

Т Паяльник ДОСТ...

3. Перевірити правильність виконання операції, надійність механічного кріплення проводів, якість пайок.

10. Оформлення карт контролю.

Технічний контроль якості може бути оформлений відомістю контрольних операцій або операційними картами контролю. ГОСТ 3.1502-85.

• У відомості контрольних операцій даються всі контрольні операції в послідовності їх виконання: візуальний контроль, радіотехнічний контроль (може бути представлений 1 або декількома операціями, в залежності від наявності контрольного обладнання), механічний контроль. Кожен з них також, як і в МК описується по чотирьом індексам.

• Операційною картою контролю докладно описується контрольна операція по переходам в послідовності їх виконання.

Розділ 4. Мікромініатюризація.

1. ВВЕДЕННЯ В МІКРОЕЛЕКТРОНІКУ

Виробництво радіоелектронної апаратури, обчислювальної техніки і приладобудування є одним з найважливішим факторів, визначаючих рівень наукового і технічного розвитку країни. Відповідно цим вимогам виникло ряд направлень мікромініатюризації електронних пристроїв, які, разом з цим, забезпечили зниження маси і габаритів РЕА, що особливо важно для апаратури, що встановлюється на рухомих об’єктах (літаки, космічні кораблі і т.д.); оскільки вільний об’єм в цих пристроях значно обмежений і кожен кг додаткової ваги збільшує загальну вагу літака на 10-20 кг, а ракети-носія на 100 кг.

Наприклад американський бомбардувальник

42 р. мав – 2000 РЕ, вагу – 30кг, об’єм – 40 дм³,

52 р. – 20.000 РЕ, вагу – 300кг, об’єм – 400 дм³

66 р. – 130.000-160.000 РЕ, вага –2 т, об’єм – 3 м³, якщо б не було би мініатюризації.

Сучасна апаратура має в своєму складі мільйони РЕ.

Таке збільшення елементної бази пов’язано з ускладненням і розширенням виконуючих нею функцій.

З подальшим розвитком космічної, ракетної та обчислювальної техніки значення мікромініатюризації стає першочерговим, так як до вимог зменшення ваги і габаритів додається не менш важливі – підвищення надійності, розширення функціональних дій, зменшення витрат на утримання і обслуговування.

Першочерговий стрибок від об’ємного монтажу в направленні мініатюризації був етап друкованого монтажу, який дав можливість зменшити вагу і габаритні розміри у 7-10 разів.

Подальша еволюція в підвищенні щільності монтажу протікала дуже швидко в зв’язку з розвитком багатьох направлень мікромініатюризації, це товстоплівкові ІМС, тонкоплівкові ІМС, напівпровідникові ІМС, функціональна мікроелектроніка.

Завдання мікромініатюризації:

1. підвищення надійності:

а) резервуванням

б) функціонально –вузловим методом конструювання

в) герметизацією

2. зменшення ваги і об’єму

3. підвищення економічності

4. зниження вартості.

Методи отримання тонких плівок

В мікроелектроніці знаходять застосування наступні методи отримання плівок:

Конденсаційні методи:

1. термічне-вакуумне випарювання

2. катодно-вакуумне розпилення

3. іонно-плазмове розпилення

4. епітаксиальне нарощування

Механічні і хімічні методи:

1. осідання із парової і газової фази

2. термічне окислення

3. хімічне і електрохімічне осідання

4. гаряче розпилення

5. в спалення паст

Перші три застосовуються дуже часто у виробництві тонкоплівкових мікросхем всі інші у виробництві товстих плівок не забезпечує достатньої частоти плівок і зчіплювання з основою

2. ТЕРМІЧНО-ВАКУУМНЕ ВИПАРОВУВАННЯ.

В скляному герметичному балоні встановлюється випарник, підкладка, заслінка між ними, яка в будь-який час може припинити попадання речовини, що випаровується, на підкладку. Вакуум насосом створюється розрідженням в робочій камері, залишковий тиск (10^-5 – 10^-7 до 10^-9) вимірюється вакуумметром.

Випаровування речовини відбувається при її нагріві. При цьому кінетична енергія атомів і молекул речовини становиться достатньою для того щоб вони відірвались від поверхні і розповсюдились в оточуючому просторі, при чому з підвищенням t⁰ енергія підвищується і кількість молекул, що відриваються від поверхні, зростає.

Тверді речовини звичайно при нагріванні розплавляються, а потім переходять в газоподібний стан. А при пониженому тиску перехід в газоподібний стан здійснюється минаючи рідку фазу (процес сублімації) – для срібла – t⁰_пл –961⁰, t⁰_{кипіння} – 2210⁰, t⁰_вип. – 1067⁰.

Звичайно при напилені мікросхем випарювану речовину нагрівають трохи вище t⁰ випарювання щоб підвищити швидкість випарювання і довести до мінімуму шкідливий вплив залишкових газів в робочому об’ємі вакуумної установки на властивості плівки.

(При дуже великій швидкості випарювання до підкладки направляється не молекулярний потік пару, а “туман”, що складається з маленьких крапель, а іноді і великі частки речовини, при цьому умови створення плівки і її фізичні властивості різко погіршуються)

При досягненні підкладки атоми метала переходять з газоподібної середи в тверду (цей процес називається конденсацією). Конденсація плівки на підкладці залежить від температури підкладки. Існує така температура підкладки, яка називається критичною, при перевищені якої всі атоми відбиваються від підкладки і плівка не утворюється.

ТЕО способу (переваги та недоліки)

Переваги:

1. Метод термічного вакуумного напилювання є найбільш освоєним і дозволяє отримати плівки з самих різноманітних матеріалів – провідників, діелектриків, напівпровідників, магнітних матеріалів.

2. Відносна простота цього методу створює передумови для механізації та автоматизації процесу одержання тонких плівок з заданими параметрами.

3. Можливість отримати під великим тиском “чистих” плівок, найменше забруднених молекулами залишкових газів.

4. Процесом легко керувати (керують t⁰ нагріву).

Недоліки:

1. Плівки мають як правило неоднорідний хімічний склад і недостатню стабільність (сплави дисоціюють, їх компоненти в результаті різкого тиску парів осаджуються з різними швидкостями, в результаті склад плівки може значно відрізнятися від матеріалу, що випаровується).

2. Великі витрати матеріалу.

3. Слабке зчеплення плівки з підкладкою.

3. КАТОДНО-ВАКУУМНЕ РОЗПИЛЕННЯ.

Цей метод заснований на явищі руйнування катода при бомбардуванні його іонізованими молекулами розрідженого газу. Атоми які вилітають з поверхні катода розповсюджується в навколишньому середовищі і осаджуються на приймаючій поверхні , якою є підкладка.

В робочій камері встановлена двохелектродна система яка складається:

Катода – з матеріалу, що розпиляється.

Анода – металеві диски установки.

В об’ємі утворюється розрідження 10^-5-10^-6мм рт.ст. і наповнюється інертним газом –аргоном, азотом, воднем – до залишкового тиску 10^-1-10^-2мм рт.ст. Між катодом і анодом утворюється різниця потенціалів 1-3 КВ.

Ця напруга викликає пробій газового проміжку, між електродами виникає тліючий розряд який має характерне розподілення потенціалу між катодом і анодом. Найбільшим потенціалом володіє “темний катодний простір” і саме в цій області відбувається максимальне прискорення електронів і іонів. До границі катодного темного простору іони доходять в результаті дифузії, швидко прискорюються в цьому проміжку, ударяються о катод.

Бомбардування катода іонами викликає два ефекти:

1. Емісію електронів з катода яка необхідна для підтримки тліючого розряду

2. Катодного розпилення

Атоми метала поверхневих шарів катода в результаті коливань при ударі іонів отримують енергію достатню для відриву від поверхні і переміщенні, тобто вони можуть відриватися разом з частинками газу.

Для оптимального напилювання відстань від катода до підкладки обирається вдвічі більше ширини темного катодного простору.

При збільшенні відстані мало атомів буде доходити до підкладки в результаті їх удару з молекулами газу.

При зменшенні – іони будуть затримуватися підкладкою і розпилення катоду сповільнюється.

ТЕО методу катодного розпилення:

Переваги:

1. Плівки мають більш високу адгезію до підклади, чим при термічному напилені (так як енергія термічно випарюваних атомів часто недостатня для знищення молекул газу з поверхні підкладки, а при катодному розпиленні ця енергія на порядок вища, тому атоми можуть інколи входити в накладку).

2. При розпилюванні сплавів отримувані плівки мало відрізняються по складу від початкового матеріалу.

3. Раціональні витрати матеріалу.

Недоліки:

• Розпилюються тільки метали.

• Складність процесу керування і контролю.

• Плівки вміщують велику кількість молекул залишкових газів (процес “брудний”, так як процес розпилювання йде при порівняльно високих тисках).

• Мала швидкість осадження.

4. ІОННО-ПЛАЗМЕНЕ РОЗПИЛЮВАННЯ:

Це різновид катодного розпилення, але відмінно від неї це розпилення виконується бомбардуванням спеціальної мішені іонами плазми газового розряду низького тиску. Система має 3 електрода (і більше), тому її називають тріодною, тетродною і т.д.

Камера відкачується до Р=10^–5мм ртутного стовпчика, заповнюється інертним газом до Р_ост.=10^–4…10^–3 мм ртутного стовпчика. Прикладається різниця потенціалів між К та А, при достатньому струмі виникає між К і А дуговий розряд. В результаті електрони, що випускаються розпеченим катодом при співударі з молекулами інертного газу , викликають їх іонізацію. Якщо тепер подати на мішень негативний потенціал то позитивні іони будуть “витягуватися” із плазми розряду і бомбардувати поверхню мішені , в результаті атоми матеріалу мішені почнуть розпилюватись.

Т.Е.О.

1. Плівки менше забруднені (по зрівнянню з катодним розпиленням) так як процес відбувається при більш високому вакуумі – 10 ^–4-10 ^–3мм ртутного стовпчика.

2. Швидкість росту плівок значно вища .

3. Плівки рівномірні по товщині і на великій площі.

4. Процес легко керований (потенціалом мішені).

5. Нескінченний ресурс по кількості матеріалу, що випаровується.

6. Зміст плівки мало відрізняється від змісту і властивостей матеріалу, що розпилюється.

5. ТИПИ ВИПАРНИКІВ

Тиглі – для легкоплавких матеріалів з великою поверхнею випаровування, нагрів виконується струмами В\Ч. Поверхню розташовують горизонтально в безпосередній близькості від випарника.

Недолік – нагрівається підкладка; утворені на поверхні металу забруднення і окислення плівки, ускладнюють випаровування атомів металу.

Розмір тиглів – бажано невеликий, або вкривати тиглі кришками з невеликими отворами.

Проволоки – використовуються для випарювання тугоплавких (матеріалів) металів; – або сама проволока з металу, що випарюється, або її вкривають електролітичним шляхом випарюваним металом. Нагріваються вони електричним струмом.

Проволока повинна мати однаковий переріз, оскільки можливі перепали і рівномірність шару буде порушена. В середині проволоки найвища температура (в порівнянні з кінцями, які з чимось з’єднуються, тримаються, являються тепловідводами).

Точкові джерела – спирали та лодочки встановлюються на великій відстані від підкладки – частина розпаленої проволоки замикається накоротко краплею розплавленого металу (проволока з вольфраму, молібдену, платини) – випарювання краплі рівномірно в усі сторони при рівномірному тиску ≈ 0.01 мм.рт.ст.

6. СПОСОБИ ОТРИМАННЯ РИСУНКІВ.

Малюнок тонко плівкової мікросхеми складається з малюнків її шарів, сполучених між собою з потрібною точністю.

В зв’язку з цим очевидно, що електричні параметри мікросхеми залежить не тільки від електрофізичних властивостей плівок, але й від точності відтворення як малюнків окремих шарів, так і малюнка мікросхеми в цілому в процесі виготовлення, тобто від метода отримання малюнка.

В наш час використовують, в основному, 3 метода отримання малюнків шарів тонкоплівкових мікросхем.

1-ий – найбільш розповсюджений в серійному виробництві – створений на основі на осадженні плівок через знімні трафарети-маски, які представляють собою тонкі металеві пластинки з наскрізними щілинами певного малюнка.

Змінючи маски перед нанесенням кожного шару, отримують потрібний малюнок мікросхеми.

2-ий – метод фотолітографії суцільних тонкоплівкових шарів – створений на основі фотопереносу зображення зі спеціального фотошаблону на світлочутливий шар (фоторезист), нанесений на суцільну плівку. При подальшому проявленні зображенні окремі ділянки плівки опиняються незахищеними шаром фоторезисту і можуть бути легко видалені з поверхні підкладки шляхом хімічного травлення. Літографія може виконуватись також променевими методами: лазерна, електронна, іонна.

3-ій – контактних масок – це подвійне травлення, тобто на підкладку наноситься дві плівки основна і допоміжна. В допоміжній формується методом фотолітографії маска – це перше травлення, а потім другим травленням формується малюнок з основної плівки. Для травлення використовуються різні травники.

7. ТИПИ ТРАФАРЕТІВ.

В виробництві тонкоплівкових ІМС використовуються два типи трафаретів: металеві маски і фотошаблони, які виготовляють шляхом фотопереносу з прецизійних негативів.

Прецизійний негатив являє фотокопією малюнка шару тонкоплівкової мікросхеми виконаної в натуральному масштабі з високою точністю. Особливість негатива в тому, що малюнок шару мікросхеми повторюється багаторазово тобто мультипліцирується, що дозволяє отримувати багато місцеві маски і фотошаблони, за допомогою яких можна виготовляти на одній підкладці відразу декілька мікросхем. Виготовлення прецизійного негатива починається з накреслення фотооригіналу тобто первинного зображення малюнку шару мікросхеми. Масштаб зображення фотооригіналу залежить від необхідної точності негатива і досяжної точності способу виготовлення фотооригіналу. Масштаб зображення оригінала визначається:

;

де δ_н – допустима похибка (0.005)

δ_o – допустима точність фотооригіналу (0.05)

Таким чином, на даному прикладі, масштаб буде рівний 10.

Частіше за все фотооригінал виготовляють шляхом вирізання зображення на плівці чорної нітрофарби нанесеної на скло. Виконується ця операція на координатографі – за допомогою різця. В плівці мікрофарби можуть бути прорізані лінії в 2-х взаємно перпендикулярних направленнях. Після того як малюнок кожного елемента прорізан по контуру, плівку, що знаходиться в середині цього елемента, обережно знімають зі скла пінцетом, отримуючи зображення шару м/сх., що відповідає топологічному кресленню. Точність фотооригіналів, отриманих на координатографі – 0,02 мм.

Далі фотооригінал за допомогою фотографічного обладнання проектується на фотопластини з необхідним зменшенням і мультиплікацією, якщо необхідно негатив ретушують перевіряють на відношення ТВ по контрастності, точності зображення, на відсутність розмитостей.

Фотошаблони можна виготовити на установці “Щель”, яка має 2 щілини, вертикальну і горизонтальну 200 мкм шириною (це min ширина резистора), засвічуючи цю щілину послідовно зі зсувом на 200 мкм, можна отримати резистор будь-якої ширини. Виробляється ф/ш – на фотопластині покритої товстим світлочутливим шаром. На робочому столі, де закріплюється пластина, є лімб відліку, який дозволяє переміщувати щілину у вертикальному і горизонтальному напрямку з точністю креслення фотооригіналу.

Сучасні методи отримання фотошаблонів дуже прогресивні і виконуються на фотоплівці шляхом засвічення окремих ділянок концентрованим променем на автоматичному координатографі.

8. ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ДО МАСОК

1. Маска повинна мати чіткі контури без шорсткості по краям отвору, які були б видні при 50-кратному збільшенні (і без клинчастої форми).

2. Маска повинна бути досить жорсткою, щоб не піддаватися деформації при нагріві щільно прилягати до підкладки.

3. Матеріал маски повинен витримувати t до 500^о при розрідженні 10^-6 мм рт. ст., тобто мати достатньо низький тиск парів і не виділяти газів при нанесенні плівки.

4. Звичайно для трафаретів застосовують стрічку із берилієвої бронзи БрБ2 товщиною 0,1 мм (мідної фольги і фольги нержавіючої сталі).

9. МЕТОДИ ВИГОТОВЛЕННЯ МЕТАЛЕВИХ МАСОК.

Металеві маски можуть бути виготовленні:

1). Пропаленням малюнка електронним

2) лазерним променем;

3). Електроіскровим методом.

Перші два методи вимагають складного і дорогого обладнання, а третій не дозволяє отримати високу точність. Ці методи зручно використовувати в лабораторних умовах, де часто в експериментальних цілях вимагається багато масок з різними малюнками.

4). На підприємстві більше поширення набув фотохімічний метод вироблення металевих масок, оснований на фотоперенесенні зображення з негатива на заготівку маски з послідуючим її травленням (використовується для серійного і крупносерійного вир.).

Такі маски частіше за всього біметалеві – із пластинок берилієвої бронзи (товщиною 100-150 мкм), покритих з одного боку тонким шаром Ni. Зображення маски визначається шаром Ni, а бронзова пластина слугує тільки механічною основою.

Початкова заготовка з берилієвої бронзи:

• підвергається термообробці і хімічному очищенню (обезжирення)

• на одну сторону заготовки наносять шар світлочуттєвої емульсії

• фоторезист

• експонують контактним способом через негатив і після проявлення незасвічені ділянки вимивають, а засвічені задублюють (отримують позитивний малюнок).

• заготівку зі зворотної сторони покривають шаром лаку ХВП.

• в гальванічній ванні на незахищені фоторезистом ділянки заготівки осаджують шар Ni (10-20 мкм).

• заготівку промивають в розчиннику, фоторезист видаляється (задублений).

• травлення бронзи з відкритих ділянок незахищених нікелем (в розчині хромового ангідриду з сірчаною кислотою)

• знімають лак, отримують маску.

В процесі експлуатації маска поступово втрачає свою точність в зв’язку з осадженням на неї тонкоплівкових слоїв тому біметалеві маски видержують приблизно 100 циклів осадження плівок, після чого підлягають заміні.

Основные этапы производства тонкопленочных микросхем (гис).

Отличительной чертой производства гибридных тонкопленочных микросхем, безусловно, является тонкопленочная технология, которая на основе использования физических свойств материалов в тонких слоях, позволяет создавать резисторы и конденсаторы, обладающие в ряде случаев лучшими характеристиками по сравнению с одноименными дискретными компонентами.

Методы применяемые в тонкопленочной технологии, называют групповыми, т. к. они позволяют одновременно изготовить все или часть элементов электрической схемы, органически связанных между собой на поверхности подложки. К этим методам относятся процессы получения рисунков с помощью специальных трафаретов и процессы нанесения пленок на подложку.

Таким образом, производства гибридных тонкопленочных микросхем характерны три основных этапа:

1. Изготовление трафаретов.

2. Изготовление пассивной части микросхем.

3. Сборка микросхем.

Последовательность операций технологического процесса изготовления пассивной части микросхемы иллюстрируется схемой.

Схема технологического процесса изготовления пассивной части тонкопленочной микросхемы

– Основные операции

– Вспомогательные операции

– Контрольные операции

Очистка подложек

Наличие на поверхности подложки загрязнений (пыль, пленки жира, влаги, отсорбированіх газов) существенно влияет на адгезию и химический состав наносимых на подложку тонких пленок. Поэтому подложки подвергаются тщательной очистке как до установки их в вакуумную камеру, так и в вакуумной камере.

Предварительная вневакуумная очистка подложек, в основном производится с целью удаления с их поверхности жировых загрязнений. Такая очистка осуществляется обычно химическим способом – обработкой подложек органическим растворителем и промывкой в деионизованой воде. Весьма эффективным органическим растворителем является изоприловый спирт. Очистка подложек в его парах, что дает возможность совмещать процесс очистки и регенерацию растворителя, т. к. образующийся в процессе конденсации паров изоприлового спирта на подложке конденсат растворяетжировые загрязнения и стекает в испаритель, где вновь возгоняется, оставив загрязнения в растворе. Процесс очистки может быть значительно ускорен при одновременном воздействии на подложки у/зв. колебаний. Для этой цели подложки помещают в у/зв. установку, оборудованную установку изоприлового спирта (после очистки подложки хранятся в ексикаторе с отожженным силикагелем т. к. поверхность их подвержена быстрому повторному загрязнению).

Контроль качества предварительной очистки подложек осуществляется выборочно – чаще всего для этой цели используют метод капли – основан на том, что очищенная поверхность хорошо смачивается, поэтому капля жидкости на ней растекается. Если же капля не растекается, то поверхность очищена плохо.

Окончательная очистка подложек осуществляется в вакуумной камере непосредственно перед нанесением тонких пленок. При этом удаление с поверхности паров воды и отсортированных молекул газа производится путем нагрева подложек в вакууме до 200 – 300⁰С, а удаление мономолекулярных слоев органических молекул – ионной бомбардировкой поверхности подложки в условиях тлеющего разряда переменного тока, создаваемого в вакуумной камере при давлении 10^-2 – 10^-3 мм. рт. ст.

Очистка резистивных испарений – изготавливается из тугоплавких металлов (Mo, W, Tа) методом штамповки; имеют весьма загрязненную поверхность. Поэтому перед использованием таких испарителей их подвергают очистке – обезжиривание, травление, отжиг хранят их после очистки в бензине.

Очистка навесок испаряемых материалов аналогичен процессу очистки резистивных испарений т. е. сначала навеску обезжиривают, затем травят, и, наконец, обезгаживают в вакууме непосредственно перед испарением.

2. Нанесение пасивної частини методами:

2.1. Вільних трафаретів – масок:

– на індивідуальних установок;

– установках карусельного типу.

2.2. Напилення цільного слою плівки з наступною фотолітографією.

Контроль технологического процесса нанесения тонких пленок

Проводится с целью получения м/схем с заданными параметрами элементов.

Воспроизводимость свойств тонкопленочных элементов зависит от многих факторов – давления и состава остаточных газов в рабочей камере, температуры подложки, которой можно контролировать хорошо известными методами и средствами;

Контроль же толщины и скорости нанесения пленки значительно более сложную задачу.

Контроль толщины (или скорости нанесения):

а) метод свидетеля – для осуществления контроля рядом с напыляемой микросхемой устанавливают контрольный образец – „свидетель”, имеющий контакты из серебра (последние соединенные с выводами вакуумраспылительной установкой и с приором для измерения сопротивления) С момента начала испарения по мере того, как конденсируется пленка на свидетеле, прибор будет показывать непрерывно уменьшающееся сопротивление; по достижении заданной величины сопротивления процесс испарения прекращается – Омметр;

б) механический метод основан на сравнении толщины пленки с прокалиброванным масштабом длин т. е измеряется истинная толщина слоя пленки. Для измерения применяются спец. контактные инструменты – принцип их работы основан на увеличении измеряемой величины перемещением щупа посредством механических или оптических устройств (вдавливание щупа вносит большие ошибки);

в) оптические методы измерения толщины ∙– принцип работы состоит в измерении интенсивности отражения или пропускания материала пленки, осажденной на контрольном диске, устанавливается в агрегате. Пленка в процессе напыления освещается монохроматическим светом. Отраженный свет, интенсивность которого изменяется сростом толщины пленки, падает на ф/елемент, вырабатывающий сигналы для индикатора, который градуируется заранее;

г) резонансно-частотный – или метод кварцевого резонатора – частотный метод состоит в определении резонансной частоты пластины из кристалла кварца, масса которого изменяется при осаждении пленки на ее поверхность

∆f = (f₀/m₀) ∆m,

где ∆f – изменение частоты

f₀ – резонансная частота

m₀ – масса кристала до нанесения пленки

∆m – изменение массы кристала с нанесением пленки

Проводятся опытные испытания – в результате которых составляется градуированные таблицы, по которым можно судить толщину нанесенных пленок по величине резонансной частоты.

Вакуум – термопарный манометр (вакуумметр)

Ионизационный Манометр (вакуумметр)

Например, t⁰ подложки – измеряется термисторами и термопарами в сочетании с милливольтметрами и автоматическими потенциометрами.

По физическим принципам методы измерения тому и скорости нанесения пленок можно разделить на 3 основных типа:

1) Методы, основанные на измерении параметров осаждаемой на подложку пленки в течении опр.промежутка времени;

2) Методы, основанные на измерении параметров потока испаряемого вещества;

3) Методы, основанные на измерении реакции какой-либо контрольной подложки на удары испаряемых частиц о ее поверхность.

1-й – позволяет непосредственно измерять массу (или толщину) пленки в процессе напыления пленки.

2-й и 3-й – скорость нанесения пленки.

Но, пользуясь 1-ыми методами можно измерить и скорость нанесения пленки, путем измерения приращений толщины в единицу времени (диффиринцирование), а использование 2-ых и 3-их – можно определить массу (или толщину) пленки, суммируя приращение скорости нанесения в ед. времени (интегрирование).

Камеры – производится не реже 1 раза в неделю, с целью удаления со стенок камеры и с деталей внутрекамерных устройств слоев испаряемых в камере материалов. Необходимость такой очистки вызвана тем, что пленки свежеосажденые на стенках рабочей камеры, при аждом ее вскрытии быстро адсорбируют газы из атмосферного воздуха. А так как в процессе напыления стенки камеры и внутрикамрная оснастка нагреваются (от электронагревателя подложек и от раскаленного испарителя) то отсорбированные газы выделяются из стенок и оснастки, ухудшая вакуум. – очищают скальпелем, шлиф. шкуркой, протирают ветошью, смоченной в бензине.

Резка подложек

После нанесения всех слоев микросхемы и проверки электрических параметров, бракованные микросхемы маркируют каким-либо способом. А затем подложки разрезают на отдельные микросхемы. Резку производят на скрайтировочном станке с помощью алмазного резца. Поскольку резец не прорезает подложку на всю толщину, а делает только глубокий надрез (скрайтирует канавку), то после скрайтирования подлодку разламывают по надрезам с помощью планки с прорезью. В дальнейшем из партии нарезанных м/схем отбирают годные, укладывают их в технологическую тару передают на сборку.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ ГИС

1 Платы толстопленочных гис

Платы толстопленочных ГИС должны быть дешевыми, иметь высокие механическую прочность, теплопроводность, термостой­кость и химическую стойкость.

Наиболее подходящими материалами для плат толстопленочных ГИС являются высокоглиноземистая керамика 22XC, поликор и керамика на основе окиси бериллия.

Высокая механическая прочность керамики позволяет исполь­зовать плату в качестве детали корпуса с отверстиями, пазами, а высокая теплопроводность дает возможность изготовлять мощные микросхемы.

Самую высокую теплопроводность имеет бериллиевая керами­ка, но в массовом производстве ее не используют из-за высокой токсичности окиси бериллия. Керамику типа «поликор» применя­ют для создания многослойных толстопленочных БИС.

В условиях массового производства используют платы из кера­мики 22ХС, изготовляемые прессованием порошков или методом шликерного литья с последующим обжигом при температуре 1650° С.

Точность изготовления пассивной части микросхемы в значи­тельной мере зависит от плоскостности и шероховатости платы. Максимальная кривизна поверхности (макронеровность) не долж­на превышать 4 мкм на 1 мм. Шероховатость (микронеровность) рабочей поверхности платы должна быть не ниже 8-го класса (вы­сота неровностей 0,32—0,63 мкм). Более высокая чистота обработ­ки поверхности платы не нужна, так как адгезия толстых пленок к шероховатой поверхности лучше, а влияние микронеровностей мало сказывается на свойствах пленок толщиной 10—70 мкм.

Размеры плат определяются конкретной конструкцией корпусов. Максимальные размеры плат 60X48 мм. Платы больших размеров не применяют из-за ухудшения параметров пленочных элементов вследствие коробления плат при вжигании пленок. Толщина плат 0,6—1 мм.

Структурная схема технологического процесса изготовления толстопленочных гис

Вариант 1 используют для схем с проволочными выводами, герметизируемых в металлополимерные корпусы, а вариант 2 — для схем с рамочными выводами, герметизируемых в керамические, металлокерамические и пластмассовые корпусы.

2 Пасты для толстопленочных гис

Нанесение материала толстых пленок, в состав которых, как пра­вило, входят металл, окисел металла и стекло, на плату осуществля­ют продавливанием через сетчатый трафарет, имеющий закрытые и открытые участки. Для трафаретной печати материал толстых пленок должен иметь консистенцию пласты. Пасты подразделяют на проводящие (для проводников, контактных площадок и обкладок конденсаторов), резистивные и диэлектрические (для конденсаторов, изоляционных и защитных слоев).

В состав паст входят основные материалы, придающие пленкам необходимые для их функционирования физические свойства и вспомогательные материалы, придающие пастам основные технологические и физико-химические свойства. В качестве основных материалов в проводящие и резистивные пасты входят металлы Ag, Au, Pt, Pd, In, Os, Ro, сплавы Pt—Аu, Pd—Ag, Pd—Аu, мно­гокомпонентные системы Pd—PdO—Ag.

С целью экономии драгоценных металлов для формирования резисторов применяют сплавы Ag—Ru, Bi—Ru, Ru—Ir и пасты на основе рутения.

Основным материалом для диэлектрической пасты служит размельченная керамика с высокой диэлектрической проницаемостью и низким tg δ, например керамика на основе ВаТiOз. Для межслойной изоляции используют кристаллизующиеся стекла с малым значением диэлектрической проницаемости. Для хорошего сцепле­ния пленки с платой и связывания частиц основного материала между собой в состав паст вводят порошок стекла (чаще всего висмутоборосиликатные стекла). Для придания пасте необходимой вязкости и поверхностного натяжения, позволяющих ей легко проникать через трафареты и, не растекаясь, закрепляться на плате, вводят дополнительные органические вещества и растворители. В состав паст входит примерно ²/₃ основного вещества и стекла и ¹/₃ органических добавок. Характеристики проводящих и резистивных паст приведены в табл. 1—2.

Таблица 1 Характеристики проводящих паст (ПП)

Таблица 2 Удельное поверхностное сопротивление ps резистивных паст (ПР)

3 Основные технологические операции изготовления толстопленочных гис

Очистка плат. Перед первым нанесением паст платы подвергают очистке и термическому отжигу при температуре 600—620°С.

Нанесение паст. Нанесение паст можно производить двумя спо­собами: бесконтактным и контактным.

При, бесконтактном способе подложку, на которую нужно нанести пасту, устанавливают под сетчатым трафаретом с некоторым зазором; пасту подают поверх трафарета и передвижением ракеля через отверстия в трафарете переносят на подложку в виде столбиков, копирующих отверстия в сетке (см. рис. 1). Растекаясь, столбики соединяются, образуя такой же рисунок, как на трафарете. Сетчатые трафареты изготовляют и

Рис. 1. Схема процесса трафаретной печати бесконтактным способом:

1— ракель; 2— паста; 3 — трафарет; 4 — плата; 5 — отпечаток пасты

Качество трафаретной печати зависит от скорости перемещения и давления ракеля, зазора между сетчатым трафаретом и платой, натяжения трафарета и свойств насты. Необходимо строго соблюдать параллельность платы, трафарета и направления движения ракеля.

Для устранения неравномерности толщины резисторов рекомендуется составлять топологию так, чтобы все резисторы располагались по длине в одном направлении по движению ракеля. По этой же причине не рекомендуется проектировать длинные и узкие, а также короткие и широкие резисторы.

И

2

При контактном способе трафаретной печати плату устанавливают под трафаретом без зазора. Отделение платы от трафарета осуществляют вертикальным перемещением без скольжения во избежание размазывания отпечатка пасты. При контактном способе пасту можно наносить пульверизацией с помощью рас­пылителя. Точность отпечатка при контактном способе выше, чем при бесконтактном.

Термообработка паст. Пасты после нанесения подвергают термообработке—сушке и вжиганию. Сушка необходима для удаления из пасты летучих компонентов (растворителя). Сушку проводят при температуре 80—150°С в течение 10—15 мин в установках с инфракрасным (ИК) нагревом. ИК-излучение проникает в глубь слоя пасты на всю его толщину, обеспечивая равномерную сушку без образования корочки на поверхности.

Вжигание производят в печах конвейерного типа непрерывного действия с постепенным повышением температуры до максимальной, выдержкой при ней и последующим охлаждением. Ряд печей содержит приставки ИК-сушки, что позволяет объединить эти операции.

Вначале при термообработке происходит выгорание органической связи (температура 300—400° С, при этом скорость нагрева во избежание образования пузырьков не должна превышать 20 град/мин). Во второй, центральной температурной зоне конвейерной печи происходит сплавление частиц основных материалов между собой с образованием проводящих мостиков и спекание их со стеклом и керамической платой при температуре 500—1000° С. На выходе из печи платы охлаждают с небольшой скоростью во избежание их растрескивания и отслаивания пленок от плат.

Пасты для создания проводящих слоев вжигают при температуре 750—800°С, пасты диэлектрика конденсаторов и изоляционный слой — при 700—750° С, верхние обкладки конденсаторов — при 700—720° С, диэлектрик защитного слоя — при 620—650° С, резисторы — при 600—650° С. Для исключения появления сквозных пор в диэлектри­ке конденсаторов его наносят в два слоя, причем каждый слой сушат и вжигают отдельно.

Если одна и та же паста наносится на обе стороны платы, то возможны раздельное нанесение и вжигание пасты с каждой стороны, а также нанесение и сушка пасты с одной стороны, нанесе­ние, сушка и вжигание пасты с другой стороны при одновременном вжигании ранее нанесенной пасты.

Последовательность технологических операций нанесения и термообработки паст при производстве толстопленочной ГИС следует выбирать такой, чтобы каждая последующая операция имела более низкую температуру вжигания по сравнению с предыдущей. Последними наносят и вжигают резистивные пасты. Возможны такие варианты:

1. для схем с однослойной разводкой, содержащих проводники, конденсаторы и резисторы, — формирование проводников, контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов; формирование слоя диэлектрика; формирование верхних обкладок конденсаторов; формирование резисторов;

2. для схем с двухслойной разводкой, содержащих проводникии резисторы, — формирование проводников; нанесение межслойной изоляции с отверстиями для контактных переходов; формирование второго слоя проводников; формирование резисторов;

3. для схем с трехслойной разводкой, содержащих проводникии резисторы, — формирование проводников, шин питания и внешних контактных площадок, нанесение диэлектрика межслойной изоляции с окнами для контактов; формирование второго слоя проводников и контактов к первому слою; нанесение еще одного слоя изоляции; формирование верхнего слоя проводников; формирование защитного диэлектрика; формирование резистивных слоев.

Последовательность нанесения слоев указана для одной стороны платы, при использовании второй стороны эта последовательность сохраняется.

П

3

Сначала производят грубую подгонку выжиганием пленки поперек резистора, затем точную — вдоль резистора (рис. 3, а). Выжигание резистивной пленки под углом (рис. 3, б) позволяет сов­местить грубую и точную подгонку.

Если при лазерной подгонке сопротивление резистора только увеличивается за счет уменьшения его ширины, то отжиг нагревом до температуры 400—500°С позволяет изменить сопротивление в обе стороны, поскольку при этом меняются свойства резистивных пленок.

Подгонка конденсаторов. Для толстопленочных конденсаторов используют воздушно-абразивную подгонку удалением части верхней обкладки абразивом. Это сложная малопроизводительная операция, при осуществлении которой возможно повреждение диэлектрика и нижней обкладки, что снижает выход годных схем.

В толстопленочных ГИС широко применяют навесные малогабаритные конденсаторы. Монтаж навесных компонентов производят теми же методами, что и для тонкопленочных ГИС.

Защита толстопленочных ГИС. Ее осуществляют глазурованием поверхности сформированной пленочной структуры стеклами с низкой температурой размягчения, не превышающей 500°С во избежание изменения параметров резисторов. Толщина защитного диэлектрического слоя 30—60 мкм, сопротивление изоляции более 10¹² Ом при постоянном напряжении 100 В.

Если толстопленочная ГИС устанавливается в корпус, то защиту с использованием глазурования, как правило, не производят.

Сборка. После нанесения и вжигания всех слоев пассивной части схемы производят подгонку пленочных элементов, монтаж навесных компонентов, армирование (установку выводов) и герметизацию. Толстопленочные ГИС герметизируют в металлополимерные, металлокерамические, керамические и пластмассовые корпусы или заливкой стеклоэмалью.

Для осуществления контроля в процессе подгонки контактные площадки элементов должны быть облужены. Армирование можно производить до и после подгонки. Выводы и контактные переходы в виде проволочек устанавливают перед подгонкой, а рамочные выводы, соединенные между собой на общей рамке, на заключительном этапе сборки перед герметизацией. После герметизации рамку обрубают и выводы разъединяют.

Контроль качества РЕА

(ГОСТ14318-83, ГОСТ16504-81)

Классификация видов контролей:

1. По назначению и отношению к ОТК.

1. Входной (по отношению к технологическому процессу)

• Предупредительный (по отношению к текущему процессу)

• Приёмочный

• Рабочий (соблюдение технологической дисциплины на рабочих местах)

2. По полноте охвата

• Сплошной

• Статистический (или выборочный)

3. По способу установления годности контролируемого изделия различают:

• качественный (альтернативный)

• количественный

4. По способу контроля:

• Визуальный

• Геометрический

• Механический

• Электрический

• Физико-механический

• Технологический

• Радиотехнический

5. По периодичности:

1. Временная:

• Непрерывный

• Периодический

2. Количественная

6. По степени участия человека

1. Ручной

2. Полуавтоматический (устранение вручную, а контроль- автоматический)

3. Автоматический

Сплошной контроль- если проверке подвергается каждая единица продукции.

Контроль называется выборочным или статистическим, если на соответствии чертежу и технологическим условиям проверяют часть продукции и по результатам проверки судят о годности всей предъявленной продукции.

Предупредительный контроль

Все выпускаемые радиотехническими предприятиями изделия имеют определённые признаки качества, которые указаны в Т.У.- параметры. И в ходе самого технологического процесса можно наблюдать за этими признаками и оценивать технологический процесс,- его режимы.

С этой целью технологический процесс сопровождается периодическим контролем качества небольшой части изготовляемой продукции- как говорят выборки, либо каждого изделия. Существует целая теория выборочного контроля, которая объединяет множество методов – методов статистического контроля.

Любой из методов статистического предупредительного контроля заключается в том, что периодически непосредственно у рабочего места (станка, пресса, верстака) проверяется небольшая часть изготовленной продукции. В результате предупредительного контроля устанавливается необходимость подналадки оборудования, изменения режимов или остановки технологического процесса.

Надежность такого контроля тем выше, чем лучше отлажен технологический процесс. Основное внимание технического персонала ОТК цеха д.б. направлено на наблюдение за состоянием оборудования, оснастки, приспособления , соблюдение технологического режима, всего технологического процесса. Выполняется контроль предупредительный или текущий рабочими, наладчиками, работниками ОТК.

При полной автоматизации процесса изготовления изделий очень важно внедрение автоматических методов статистического предупредительного контроля.

По степени автоматизации различают два вида автоматического контроля:

Блокирующий – для определения момента разладки процесса обработки и его своевременной остановки.

Управляющий – это активный вид контроля, он обеспечивает автоматическую подналадку процесса обработки.

Предупредительный контроль м.б.

1. сплошной- проверке подвергается каждое изделие, движущееся по потоку

2. выборочной групповой проверке - подвергается часть изделий потока, причем отбор этой части осуществляется отдельными группами (например по пять изделий после прохождения ста изделий по потоку)

3. выборочный единичный – единичные изделия отбираются из потока для проверки через регулярные промежутки времени, (например отбирается каждое двадцатое или десятое изделие)

По способу установления годности контролируемого изделия различают:

1. Альтернативный (качественный) контроль – изделия классифицируются как «годные» и «брак».

2. Количественный контроль – производится количественная оценка контролируемого признака, качества.

Приёмочный контроль

Методы контроля, всех проверок устанавливается Т.У. в разделе «Методы технологического контроля»

Приёмочный контроль служит для окончательного определения годности готовой продукции.

Проверке может подвергаться каждая единица продукции – сплошной контроль, и часть продукции – выборочный (статистический) контроль.

Приёмочному контролю может предшествовать операционный предупредительный.

При выборочном контроле- надёжность определяет правильное установление числа изделий, подлежащих контролю и правил, на основе которых выноситься решение о годности партии.

Выборочный контроль не сможет исключить случаев пропуска брака. Казалось бы, что полную гарантию качества может дать только обязательный сплошной контроль.

Это будет так, если контроль автоматический, и не совсем так при сплошном ручном контроле, так как на качестве приёмки будет сказываться утомление контролеров, ( особенно, если темп проверки изделий очень высокий).

С этой точки зрения выборочный контроль, с тщательной и медленной проверкой изделий повышает надёжность контроля.

Выборочный контроль, естественно, неизбежен при испытаниях с разрушением изделия.

Выборочный контроль целесообразен при контроле массовой продукции, и тогда, когда сплошной связан с большими издержками.

Существует также ряд методов статистического или выборочного приёмочного контроля, но при всей их разнице у них общее – Зависимость между долей дефектности, имеющейся партии и вероятностью её забракованности.

Устанавливаются правила приёмочного контроля – берется одна выборка, или несколько выборок и устанавливается соотношение между долей дефектности. Например из партии сто шт. выборка десять. Если в десяти брак пять – партия бракуется; если меньше – годная.

Иногда с целью снижения себестоимости совмещают предупредительный контроль и приёмочный. При этом изделия текущей выборки проверяются по всем показателям качества, причём в значительной степени осуществляется выборочный контроль годности.

Для лучшей организации вида контроля партии разбивают на подпартии, которые образуются из деталей, сделанных в промежутке между двумя соседними выборками.

Различают 3 способа образования выборки:

1. Из изделий выполненных в момент контроля.

2. Из изделий, извлечённых наугад из под партии.

3. Комбинированный способ- часть изделий извлекается из под партии 60-70%, а остальная часть, текущая выборка. Комбинированный способ позволяет оценить как качество подпартии в целом, так и состояние процесса в момент контроля.

По результатам проверки выборки относительно каждой партии принимается соответствующее решение – передать для дальнейшего использования, без дополнительной проверке, или подвергнуть сплошной проверке, или отправить на доработку.

Виготовлення деталей із кераміки Загальні відомості про кераміку

Деталі й вузли з кераміки широко застосовуються в радіотехнічній апаратурі завдяки їх хорошій нагрівостійкості, високій механічній міцності, стабільності властивостей при теплових діях, коливаннях вологості і тиску, відсутності старіння і остаточних деформацій, а також в послідовності малого коефіцієнта лінійного розширення і незначних діелектричних втратах в полях високої частоти. Впалюючи в кераміку суміші високодисперсних порошків заліза і молібдену, молібдену і магнію, паст на основі платини і паладію, створюють вакуумнощільні металокерамічні сполуки.

Радіокерамічні матеріали представляють собою особливим образом оброблені сполуки різних неорганічних речовин в тонкоподрібненому стані. Компонентами керамічних мас являються деякі види глин, каолін, глинозем, польовий шпат, кварц, мармур, тальк, вуглекислий барій, двоокис цирконію, титана, окис магнію . Властивості кераміки залежить від складу сполуки, величини відношення вміщуємих в неї компонентів і режимів опалення. Рецептуру кераміки вибирають, виходячи із місцевих умов: сировинної бази, устаткування, інструментів. Відповідні матеріали повинні відповідати ГОСТ 5458-64.

З технологічної точки зору розрізняють глинясту і безглинясту кераміку. Присутність глини в керамічній масі робить її практичною і спрощує технологію виготовлення деталей. До глинястих керамічних матеріалів відносяться радіофарфор, ультрафарфор, тиконд Т-60. Характерним видом безглинястої кераміки являється окис алюмінію, радіостеатит, тиконд Т-80 і Т-150, термоконд.

Для забезпечення технологічної пластичності в масу безглинястої кераміки добавляють органічну зв’язку (дьоготь, керосин, декстрин, полівениловий спирт), яка вигорає при обпалюванні деталей.

ВИКОРИСТОВУЄМІ МАТЕРІАЛИ І ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В промисловості радіоапаратури використовується близько 25 видів керамічних матеріалів, які в залежності від призначення і електричних властивостей можна розділити на три групи: установочна, конденсаторна і вакуумна кераміка. Самостійна група керамічних матеріалів представлена сегнетокерамікою. В залежності від електричних і фізико-механічних властивостей радіокераміка по ГОСТ 5458-64 ділиться на декілька класів.

Установочна радіокераміка має високу механічну міцність і призначається для виготовлення ізоляторів низької і високої напруги, каркасів котушок індуктивності, деталей варіометрів, плат, лампових панелей, контактних планок, герметичних корпусів, кожухів, основ для печатних схем і т. д.

Нижче розглядаються основні види установочної радіокераміки.

Ізоляторний фарфор має невисокі електроізоляційні властивості, тому використовується тільки для деталей, працюючих в умовах низьких частот. Ударна міцність його не висока.

Ізоляторний фарфор вміщує в середньому 50% глини, 25% піску і 25% польового шпату; обпалюється при температурі 1350-1400˚С.

Радіофарфор отримують з глини, піску і вуглекислого барію. Завдяки відсутності окисів шпаринних металів радіофарфор має більш високі електроізоляційні властивості порівняно з ізоляційним фарфором.

Ультрафарфор, кристалічною основою якого є корунд, відрізняється високими механічними властивостями. Температура його обпалу 1360-1380˚С. На ряду з установочними радіо деталями з нього виготовляють конденсатори.

Стеатит - радіокераміка на основі тальку. Стеатити розрізняють по характеру добавок до тальку, які змінюють як електричні, так і фізико - механічні властивості матеріалу. Для деталей не великих розмірів, виготовляємих шляхом пресування і гарячого лиття, використовують стеатити марок СЦ-4, СК-1, С-61, СКШ з малим вмістом пластичних компонентів. Стеатит марки ТК-21, відрізняється високою пластичністю, але дещо зниженими електричними властивостями, застосовується для виготовлення великих радіо ізоляторів. Вироби із стеатиту порівняно легко піддаються шліфуванню.

До установочної кераміки слід віднести найновіші види кераміки на основі цельзіана-мулліта і корунда- мулліта. Ці види радіокераміки відрізняються малими коефіцієнтами теплового розширення і високими електричними властивостями . Конденсаторна радіокераміка має високу діелектричну проникність і застосовується для виготовлення високочастотних конденсаторів низької та високої напруги.

Основним компонентом конденсаторної кераміки являється двоокис титана (ТіО2). Застосовується також без титанова конденсаторна кераміка на основі цирконатів і станатів . Якщо титановмісна кераміка застосовується в області відносно слабких електричних полів та обмежених робочих температур, то безтитанові конденсаторні матеріали розраховані на значно більш жорсткі режими експлуатації. Основні із конденсаторних керамік наступні:

Тиконди та тиглин виготовляють на основі двоокису титану та глини. Двоокис титана має негативний коефіцієнт діелектричної проникності, а глина – позитивний.

Змінюючи співвідношення глини та двоокису титана, отримують матеріали з самими різними властивостями. Так, тиконд марки Т-150 не має глини, Т-80 має невеликий відсоток глини; тиглин містить велику кількість глини. Цифра в марках тиконда позначає величину діелектричної проникливості.

Тиконди застосовують для виготовлення термокомпресуючих, блокуючих, підстроювальних та малогабаритних конденсаторів.

Тиглин придатний для термостабільних конденсаторів, використовуємих в стабільних коливальних контурах малої потужності.

Термоконди – керамічні матеріали на основі двоокису титана та двоокису цирконію. Термоконд випускається двох марок: ТК-М з негативним температурним коефіцієнтом діелектричної проникливості (-50*10^-6 град^-1) та ТК-Р – з позитивним(30*10^-6 град^-1).Термоконди використовуються при виготовленні стабільних конденсаторів в ланцюгах високої частоти.

Тибар – титан барію – отримують з двоокисі титану та вуглекислого барію. Діелектрична проникливість його дуже висока (1000 – 10000) та різко змінюється при зменшенні температури та напруги. Тибар застосовується тільки для низьких частот. Радіокераміка для електровакуумних приладів ділиться на щільну та пористу.

Щільна радіокераміка використовується для газонепроникних корпусів, прохідних ізоляторів, внутрішньо лампових деталей.

Пориста радіокераміка застосовується для основи проволочних резисторів (ша-мотна кераміка, алунд, пористий ультрафарфор марки УФ-50), для ізоляторів електронних ламп(пористий оксид алюмінію).

Сегнетокераміка має дуже високу діелектричну проникність, величина якої змінюється в залежності від температури навколишнього середовища та напруженості електричного поля. Сегнетокераміка використовується для виготовлення компактних конденсаторів великої ємності, діелектричних підсилювачів. З керамічних сегнетодіелектриків в промисловості та радіоапаратуробудуванні найчастіше використовується кераміка на основі твердих розтворів титанатів барію, стронцію, кальцію та свинцю.

6-3

Технологічні процеси

При виготовленні керамічних радіодеталей розрізняють наступні технологічні етапи: підготовка керамічної речовини, формування напівфабрикату, сушка та пропитування, опалювання, механічна обробка і глазурування. В залежності від способів виготовлення, конструкції та призначення виробу послідовність основних технологічних етапів змінюється. Так, механічна обробка можлива до обпалювання і після нього, а іноді зовсім виключається.

а) Підготовка керамічної сировини

Основою керамічної технології є виготовлення керамічного матеріалу – маси в вигляді однорідної суміші тонко дисперсних сировинних компонентів. Така суміш може бути отримана трьома способами:

1. Змішуванням тонко дисперсних сировинних компонентів;

2. Одночасно тонким подрібненням і змішуванням порівняно крупнозернистих компонентів в млинах періодичної дії;

3. Одночасно тонким подрібненням і змішуванням порівняно крупнозернистих компонентів в млинах безперервної дії.

В виробництві кераміки основним способом виготовлення керамічної маси є сумісне тонке подрібнення і змішування сировинних в шарових млинах періодичної дії.

Процес виготовлення керамічної маси складається з двох технологічних етапів: підготовка сировини і подрібнення маси. Головним елементом кожного етапу є операція подрібнення. Подрібнення маси може включати також операцію змішування компонентів.

В процесі виготовлення керамічних мас подрібненню підлягають природні сировинні матеріали, синтезовані хімічні сполуки, а іноді і готовий керамічний матеріал, наприклад, для гарячого лиття під тиском.

Раціональний вибір обладнання і спосіб подрібнення залежить від розміру і властивостей подрібненого матеріалу і потрібного гранулометричного складу готового продукту.

Основним обладнанням для грубого (крупного) подрібнення кам’янистих матеріалів слугують щокові подрібнювачі, а для середнього і мілкого подрібнення – бігуни, валкові і конусні подрібнювачі.

Основним видом подрібнюючого обладнання для підготовки сировини при виготовленні, наприклад фарфор установочної кераміки, є бігуни з гранітними катками. Намол деякої кількості граніту не шкідливий, так як склад продуктів намолу близький до складу основних компонентів цих матеріалів.

Підготовлені та очищені матеріали перемішуються та змішуються по заданому рецепту в шарових млинах з додаванням води.

Робота шарового млина заснована на подрібнюючій дії падаючих шарів, а також на стиранні зерен матеріалу між меленими тілами.

Тонкий (мокрий) помол зазвичай поділяється від 15 до 30 ч.

Суміш матеріалів, отримана в шарових млинах, зветься шликером. Шликер піддають магнітній сепарації та пропускають через сито(900-1600 отв/ см) для відокремлення механічних включень та зливають в аак з вертикальною пропелерним змішувачем. Безперервне перемішування шликера необхідне для відвернення його розслоювання внаслідок різної щільності складових.

Помол керамічної сировини може бути і сухим, а отриманий порошок змішують з водою. Для помола сухим способом застосовуються вібраційні млини, які дозволяють суттєво скоротити тривалість циклу помола у порівнянні з шаровими та збільшити дисперсність керамічної маси.

б)Формування напівфабрикату

Спосіб формування керамічних напівфабрикатів визначається конструкцією деталі та вмістом керамічної сировини, а також розмірами партії деталей:

• Ручне формування.

Цим способом користуються при виготовленні невеликих серій деталей або в одиничному виготовленні. Ручне формування виконується робітниками високої кваліфікації, зате не потрібно дорогого та складного обладнання. Формування ведеться на гончарних кругах, а також гіпсових або дерев’яних роз’ємних формах, пропитаних парафіном або церезитом. На гончарних кругах виготовляють вироби, які мають форму тіл кручення ; керамічній масі надають потрібну конфігурацію руками, змоченими водою При виробленні виробів в формах масу вологістю 24-26%, виділену з розрахунку необхідної товщини деталі, ложать в форму та наповняють форсажними колодками на гвинтовому пресі. Стінки форми перед заповненням змазують машинним маслом. При визначенні розмірів форми потрібно враховувати коефіцієнт осідання маси після опалювання, який зазвичай становить 1.14-1.17. Відформуваний виріб до опалювання висушують.

• Сухе пресування.

Сухим пресуванням виготовляють відносно невеликі пласкі деталі, які мають незначні виступи та заглиблення, з великою точністю розмірів. Процес сухого пресування кераміки піддається механізації та автоматизації, тому може використовуватись в крупно серійному виробництві.

Для сухого пресування коржі керамічної маси висушують в сушильних шафах або струмами високої частоти до отримання ваги, встановленого по ТУ, а потім позмилюють в дезінтеграторах. В порошок додають звязку-6% води або 7-10%парафіна, або 15% водяного розчину полі вінілового спирту. Масу формують в металевих прес-формах на гідравлічних або пневматичних пресах або спеціальних прес-автоматах.

На мал.6-1 зображений пневматичний прес для пресування керамічних деталей. Продуктивність такого преса при використанні одногніздних прес-форм становить 3 000-3 500 виробів в зміну.

Схема прес-автомата для пресування масових керамічних радіодеталей (наприклад, роторів підстроєчних конденсаторів) показана на мал. 6- 2. Прес розвиває силу до 12т. Прес-автомат працює так. Від електродвигуна 1 обертання через фрикційний пристрій 2 передається на вал 3 привода, а від нього-на головний вал 4.По засобам кулачкового паза на бічній поверхні зубчастого колеса 9 та пальця 8 передається зворотньо- поступальний рух на повзун бункера 18 (для засипання маси).

На головному валу 4 вкраплений кулачок 10, який через штовхач 11,коромисло12 та ричаг 13 повідомляє штоку 14 пуансонотримача рух вгору. Нижній пуансон 15 в крайньому верхньому положенні встановлюється рівень з верхньою площиною, плити 16. Закріплений в середині головного вала 4 кулачок 6 , обертаючись зі швидкістю 18 об/хв , передає з перервами зростаючий тиск на регулятор 7 ,а потім піднімає його вгору. Тиск пресування регулюється обертом ексцентрів вісі 20.

Рис.6-1.

З регулятором твердо зв’язаний верхній пуансон 17 , направляючий верхньої поперечної станини преса. На нижню поперечину встановлюється матриця, яку накривають плитою 16, прикріпленою до поперечини гвинтами. В кінці робочого хода преса кулачок 5 (на лівому кінці головного вала 4), віджимаючи вимикач 19, відключає прес.

Велика щільність заготовки, отриманої при сухому пресуванні, забезпечує високу точність розмірів деталі. Допуск на розміри керамічної радіодеталі при сухому пресуванні приймають рівним ((0,015 а + 0,1 мм).

Коефіцієнт усадки визначається як відношення розмірів деталі до обпалу

lc до розмірів деталі після обпалу l0:

k=lc/ lо.

Коефіцієнт усадки вимірюється в залежності від властивостей зв’язки. Так при використанні в зв’язці води він дорівнює 111 парафіну11512  водного розчину полівенілового спирту 116.

Порошок призначають за вагою якщо необхідно отримати високу точність розмірів деталі або брикетами що підвищує продуктивність праці. Вологість порошку повинна бути 68%.

• Штамповка (пластична пресовка)

Штамповкою виготовляють дрібні встановлюючі радіодеталі складної конфігурації. Процес забезпечує високу продуктивність праці тому може використовуватися в серійному виробництві.

Керамічну масу для штампування готовлять так само  як і для сухого пресування; в наявності зв’язки використовують смолу з дерева чи керосин. Масу кладуть в прес форму з деяким надлишком; при опусканні пуансона надлишок витісняється.

Недоліком такого способу є високий коефіцієнт усадки виробів. Крім того після обпалу деталі набувають значної ребристості внаслідок чого при волозі різко збільшуються їхні діелектричні втрати.

• Видавлювання через мундштук.

Видавлювання використовують для виробництва деталей довгої форми  трубок стержнів колодок каркасів а також ребристих каркасів котушок індуктивності.

Розміри деталей які виготовляються: стержні діаметром від 05 до200 мм труби діаметром до 300 мм трубки з товщиною стінок від 015 мм і мінімальним зовнішнім діаметром 25 мм. Рівномірна усадка за всіма напрямками забезпечує точні розміри заготовок.

При виборі профілю заготовок слід уникати гострих граней або ребер котрі при вдавлюванні звичайно рвуться.

Керамічна маса при вдавлюванні через мундштук(частіш всього Т80Т40ТК20) повинна мати від 20 до 46% вологи; крім того  до неї добавляють керосин або тунгове масло. В останній час туди вводять мочевино-формальдегідну смолу МФ  17 (ВТУ МХП2538-55) і полімеризують при 150-160С на протязі 36 год.  що підвищує міцність і дозволяє обійтись без попереднього обпалу заготовок.

При виготовленні тонкостінних трубок  стержнів малого діаметра або профілю до висушеної і роздробленої маси добавляють водний розчин декстрину а після перемішування емульсію з води і тунгового масла(1220% води 47% декстрину5% тунгового масла). Все це багаторазово пропускається через мішалку для отримання однорідної по складу маси.

Тонкі стержні і тонкостіночні трубки видавлюють на вертикальних мундштучних пресах а стержні великого діаметра  на горизонтальних пресах.

Мундштучні преси працюють з механічним  гідравлічним або з пневматичним приводом. Механічний привід простіший  але по виробництву і рівномірності продавлювання маси через мундштук преси з механічним приводом поступаються гідравлічним і пневматичним. Кращими в цьому співвідношенні є пневмогідравлічні преси. Рідина з бака накопичується в колодку зворотного клапана звідки вона поступає в циліндри преса або через гідропневматичний розподілювач в циліндри акумулятора. Тиск 50 кГ/см передається через штак в нижній відкидний резервуар і на завантажену в нього керамічну масу. Під дією тиску маса продавлюеться в мундштук і з швидкістю 9 м/хв опускається вниз.З мундштука напівфабрикат потрапляє в електросушку де підсушується  потім його кладуть на дерев’яний лоток встановлений під нахилом на поворотній пристрій  звідки напівфабрикат йде на сушку та обпал.

Від одного пневмогідравлічного пристрою працює звичайно декілька мундштучних пресів.

Описаний прес за виробничтвом в 152 раза вище механічного  дозволяеє поступово в великій кількості регулювати швидкість продавлювання маси через мундштук і отримувати рівномірне утиснення стінок напівфабрикату  що особливо важливо при отриманні тонкостіночних та дрібних радіодеталей.

• Наморожування.

Наморожуванням отримують керамічні заготовки з точними отворами. Зовнішні отвори неточні тому заготовки звичайно підлягають механічній обробці.

Спосіб виконується таким чином. Металеву оправку (форму) завантажують в розплавлений літійний шлікер. На холодній поверхні оправки нарощується (“наморожується”) шар затверділого шлікера. Після досягнення достатньої товщини шар оправку вилучають з шлікера і охолоджують водою; отриманий напівфабрикат знімають з оправки і передають на подальші операції технологічного процесу.

Розміри і форма заготовки визначаються конфігурацією і станом процесу: температурою оправки і шлікера часом видержки оправки в шлікері. Товщина нарощуваного шару збільшується при зменшенні температури оправки і температури шлікера а також при збільшенні часу видержки. Якщо не використовувати безперервного охолодження оправки  то збільшення витримки викликає збільшення товщини стінки заготовки до визначених меж. Після цього внаслідок нагрівання оправки наморожування припиняється.

Рекомендується наступний режим: температура оправки 1520С шлікера 6080С.Час витримки оправки в шлікері визначають дослідним шляхом.

1 корпус;

2вікно з плексигласу;

3відбивач;

4стіл литійнаго апарату..

• Лиття в кокіль

Литтям в металеву форму-кокіль виготовляють керамічні деталі відносно простої конфігурації (кільця, диски, плитки) в малій та великій промисловості.

Розплавлений літейний шлікер заливають в кокіль з ковша через літейний отвір. Текучість шлікера має велике значення для якості виготовлення деталей. Залитий в кокіль шлікер охолоджується і затвердіває, після чого форму розкривають і вилучають заготовку.

Режим лиття в кокіль аналогічний режиму намерзання; температуру шлікера витримують на верхній межі щоб підвищити його текучість. Ливник у формі розташовують в більш масивній частині відливаємого виробу. Для лиття плоских деталей краще використовувати відкриті форми.

• Безперервне лиття

Спосіб використовується для отримання керамічних виробів з постійним поперечним розрізом (стержні, трубки).

В формуючу трубку знизу поступає під тиском розігрітий гидкий шлікер. Охолоджуючись у верхній, охолодженій частині трубки, він отримує форму її каналу.

Затвердівши кінець виштовхується нескінченно поступаючи рідким шлікером;

Виштовхування впрошується завдяки об’ємній усадці застигаючого шлікера.

Режим процесу регулюється так, щоб швидкість затвердіння шлікера була рівною

або ненабагато більша швидкості рідкого матеріалу.

Схема установки для безперервного лиття показана на (мал.6-4.) Найбільшої

продуктивності (до 60см/хв) така установка досягає при тиску 4 ат, при температурі шлікера 63°С і температурі охолодження води 8°С.

• Гаряче лиття під тиском.

Лиття під тиском отримують невеликі керамічні деталі точних розмірів і складної конфігурації у масовій промисловості. Це найбільш виробничий процес отримання виробів з непластичних керамічних мас. Можливе отримання деталей різної конфігурації обмеженої складності виробництва форм. Конструктивні вимоги до деталей такі ж як, для деталей з термопластичних пластмас, вироблених литтям під тиском (див. нижче).

Використання порошків обпалених до повного спікання керамічних мас, в яких завершенні основні фізико-хімічні процеси, об’ємні зміни, дозволяє виготовити деталі

4-го і 5-го класів точності. При гарячому литті під тиском зменшуються витрати маси. Для виготовлення мілких деталей можна використовувати прес-форми.

Лиття під тиском складається з заповнення металевої форми литтєвим шлікером при критичних температурах їх нагріву і необхідним тиском; витримки форми під тиском на протязі часу, потрібного для охолодження шлікера, і вилучення відливки від форми.

Об’ємна швидкість завантаження залежить від властивостей литтєвого шлікера, режиму лиття (тиску і температури шлікера), а також в деякій мірі від

літейного отвору у формі і визначаться за допомогою спеціального приладу (мал.6-5).

Прилад закріплюють на установці під тиском і заповнюють шлікером при заданих режимах до риски, вказуючи об’єм 1л. швидкість заповнення збільшується з підвищенням t° шлікера і тиску.

Після відрізки літників деталі піддають попередньому опалу, в процесі якого знищується зв’язка, потім перевіряють розміри заготівки і кінцево обпалюють до повного спікання маси.

Обладнання -електричні печі безпосередньої дії. Коефіцієнт усадки деталі після обпалу не великий:1,08-1,10.

Литтєва форма дешевше і довговічніше форм для пресування і штамповки. Більше значення має простота механізації і автоматизації процесу.

Напівавтоматична установка для гарячого лиття під тиском в стаціонарні форми(мал.6-6) дозволяє значно скоротити цикл процесу, полегшити працю робітників і підвищити продуктивність праці в 1,5 рази (5-10 відливок в хвилину). Напівавтомат працює слідуючи чином: в нижній частині бабка 7 для литтєвої маси має сопло 5, перекрите клапаном. Маса підігріта до 70-80°С електронагрівачем 8 з контактним термометром і терморегулятором 6. Шток повітряного циліндру 1звязаний з рухомою плитою, несучої оформляючої частини форми 3 . Литтєва частина форми 4 кріпиться до другої плити, отже маємо відтискаючу пружину 9 на направляючих штангах.

Управління напівавтоматом здійснюється за допомогою двох повітряних кранів10 і 13, зблокованих так, що стиснуте повітря (тиск 3-4 ат) поступає в бак 7 лише після того, як обидві половини форми зєднаються і будуть прижаті до сопла 5 під час ходу поршня 14 вправо. В цей момент відкривається клапан сопла, переключається кран 10 і проходить заливка форми. Коли поршень іде вліво, форма відділяється від сопла і клапан під дією пружини перекриває отвір бака. Переміщення ливникової частини форми обмежується упорами, а оформлюючи частина рухається далі, затягуючи за собою живник з литниками. Штовхачі 12 ,доходячи до обмежувача 2 , проколюють в відлитих деталях отвору, до яких були підведені литники, і зштовхують всю ливникову частину відливки з проміжковою плитою 11 в ящик. В кінці ходу полі штовхачі виштовхують з оформлюючи гнізд готові деталі (проміжна плита в цей момент знаходиться в крайньому правому положенні).

Зазвичай, в оформлюючи і ливниковій частинах форми передбачені канали водяного охолодження.

Не завжди вдається так спроектувати форму, щоб виштовхування деталей і обрізків литників проходило автоматично .Але якщо дозволяє конструкція форми , то завдяки кінцевим вимикачам і реле часу можна автоматизувати перемикання повітряних кранів, і машина буде працювати по автоматичному циклу.

Для приготування литної маси в розмелений спек добавляється парафін (12%) і олійна кислота (1%).

Виробництво напівавтомата 5-10 відливок в хвилину.

Для відливки радіодеталей в багатосерійному і масовому виробництві використовують автомат гарячого лиття під тиском ЛАГ-1.Автомат універсальний і дозволяє отримати вироби різної конфігурації і розмірів. Принцип дії автомата – пневматичний з електромагнітним керуванням. Весь робочий цикл повністю автоматичний; потребується тільки періодична загрузла матеріалу. Повна автоматизація робочого циклу дозволяє одному робітнику обслуговувати одночасно декілька автоматів. Виробництво автомата одномісною прес-формою 100-600 відливок за годину; з багатомісною формою –до 6-7 тис. відливок за годину.

В) Сушка та пропитка заготівок

Сушка – це процес видалення вологи і летючих компонентів з керамічних лікерів, формових напівфабрикатів і заготівок. Ця операція представляє собою найбільш тяжкий і відповідальний етап технологічного процесу виготовлення керамічних виробів, від якого в значній ступені залежить якість випускаємої продукції.

Радіо керамічні маси і заготовки керамічних радіодеталей сушать в печах (сушилках) періодичної і безперервної дії. Є п’ять способів сушки:

1. конвективний,

2. термоконтактний,

3. радіаційний,

4. високочастотний,

5. електроконтактний.

При конвективному способі тепло, необхідне для випаровування вологи, передається газоподібним теплоносієм - повітрям чи димовими газами. Волога випаровується завдяки різниці парціального тиску водяних парів на поверхні матеріалу чи в повітрі. Рух вологи по заготовці проходить повільно. Для прискорення процесу в камерних сушилках застосовується метод перервного (осцилуруючого) режиму сушки: після прогріву до матеріалу подається холодне сухе повітря, охолоджуюче поверхневі слої і створююче додатковий температурний градієнт, який узагальнює рух вологи з внутрішніх слоїв до поверхні заготівки.

При термоконтактному (називається також контактним) способі тепло передається масі чи заготівкі від дотикаючій з ними гарячих поверхнею. Цей спосіб застосовується для сушки керамічних мас в атмосферних чи вакуумних вальцових і циліндричних, а також камерних контактних сушилках. Температурний градієнт створюється в результаті одностороннього підігріву завдяки зниженню температури, визваної випаровуванням вологи з відкритої поверхні матеріалу.

При радіаційному (променистому) способі сушки маса або виріб нагрівається інфрачервоними променями від електричних ламп або спеціальних випромінювачів. Матеріал поглинає променеву енергію, яка на його поверхні перетворюється в тепло.

Для сушки вологих керамічних мас найбільш раціональні сушки знизькотемпературними панельними випромінювання з металу або кераміки, нагрітими пальниками, електричним струмом або пічними газами до 400-500°С.Радіаційно тунельні і конвеєрні сушки з такими нагрівачами дешевше і простіше, ніж конвективні, і забезпечують більш швидке високоякісне сушіння.

При високочастотному способі сушки нагрів заготовки, розміщеної в полі високої частоти (для кераміки-не нижче 5МГц), здійснюється за рахунок діелектричних втрат. Тепло виникає безпосередньо в заготовках, розміщених між обкладками конденсатора. Матеріал прогрівається одночасно по всій масі. Завдяки наявності тепла і вологообміну між поверхнями матеріалу (заготовки) і оточуючого середовища температура всередині матеріалу росте швидше, ніж на його поверхні. В результаті виникає температурний градіент, який можна регулювати зміною частоти і напруженості поля.

При електроконтактному способі сушки, заснованому на електропровідності вологих керамічних заготовок, тепло виділяється безпосередньо в заготовці при пропусканні через неї змінного електричного струму промислової частоти.

Висушені керамічні заготовки пропитують парафіном (крім виробів, отриманих гарячим литтям; останні містять парафін в якості звязуючої литтєвої маси). Парафін розплавляють у ванні з елекричним обігрівом і доводять до температури 90-100°С. Заготовки перед зануренням в парафін нагрівають до70-80°С (непрогріті деталі при дотику з гарячим парафіном можуть луснути).Тривалість пропитування в залежності від товщини заготовки складає 1-6 ч. Заготовка повинна бути повністю пропитана парафіном; процес пропитки закінчується після повного закінчення виділення бульбашок на занурених у парафін заготовках.

Пропитані заготовки вилучають з ванни і встановлюють на похилий рівень для стікання залишку парафіну. Пропитані заготовки можна довго зберігати на сховищі – їх вологість не змінюється.

г) Обпалювання

Вирішальною операцією технологічного процесу виробництва керамічних радіодеталей є обпалювання. Це пояснюється тим, що радіокерамічні матеріали, до яких пред’являються значно більш високі і жорсткі потреби у відношенні фізико-механічних і особливо електричних властивостях, ніж до звичайної електрокераміки, виготовляються із спеціальної сировини, більш чутливої до умов теплової обробки.

В технологічному процесі виробництва керамічних радіодеталей обпалювання виробів, як правило, розкладається на два етапи-початкове і кінцеве обпалювання.

Початкове (окисне) обпалювання. Початкове обпалювання виробляється при температурі 800-1000°С без спікання керамічної маси. Окисним воно називається тому, що переслідує мету окислення(вигорання) органічних речовин, які містяться в керамічній масі. Після початкового обпалювання заготовка становиться пористою і не має ще кінцевих розмірів. Пористу структуру заготовок інколи використовують для з’єднання окремих конструктивних елементів майбутньої деталі за допомогою глазурі, яка добре впитується в пористі поверхності і має температуру плавлення, яка дорівнює температурі обпалювання.

Початкове обпалювання частіше всього виробляють у верхніх поверхах вогняних печей періодичної дії, використовуючи відхідні гази, тому початкове обпалювання інколи називають “утильним “.Для запобігання забруднення обпалюваних виробів зольними залишками і для зменшення шкідливого впливу перепаду температур заготовки завантажують в піч в закритих вогнестійких шамотних капсулах, засипаючи їх порошком талька, глинозема або сумішю цих порошків (в співвідношенні 1:1 )

Після початкового обпалювання заготовки поступають на кінцеве обпалювання. Інколи між цими операціями виготовлять механічну обробку

заготовок.

Кінцеве обпалювання. Під час цієї операції заготовки керамічних виробів набувають кінцевих розмірів (після усадки) і досить механічну стійкість- в результаті спікання керамічної маси. Для кожного складу керамічної маси температурні режими різних етапів кінцевого обпалювання підбирають дослідним шляхом.

На початку нагрівання обпалюваних виробів виділяється зв’язана вода. Швидкість підвищення температури при цьому встановлюють в залежності від ступеня вологості заготовки. Швидке підвищення температури викликає інтенсивне виділення вологості і може призвести вспучення потріскання поверхні заготовок.

Для спікання керамічної маси виробів необхідна певна витримка при максимальній температурі. На цьому етапі обпалювання частина компонентів керамічної маси розплавлюється і пропитує всю масу заготовки, в результаті чого в ній відбувається реакції розчину і утворення нових зв’язків.

Температура кінцевого обпалювання залежить від складу керамічної маси і призначення виготовляємих виробів. Інтервал температури обпалювання 1200-1750°С. Обов’язково точне додержання температури : при високих температурах вироби можуть потріскатись чи покоробитись, особливо це стосується тонкостінних виробів; при низьких температурах виникає неповне спікання керамічної маси, тобто залишаються пори . Для обпалу з точним додержанням температури слід використовувати тунельні печі безперервної дії.

Температура обпалу основних керамічних матеріалів Радіо фарфор ---------------------------------1280-1310

Ультрафарфор--------------------------------1360-1380

Пірофіліт--------------------------------------1310-1350

Кераміт ----------------------------------------1420-1470

Стеатит-----------------------------------------1380-1400

Оксид алюмінію--------------------------------1700-1750

Тиглін------------------------------------------1320-1340

Тиконд-----------------------------------------1200-1300

Контроль температури в печі при обпалі створюється за допомогою оптичних чи електричних пирометрів, термометричних конусів. Термометричні конуси роблять з керамічних , котрі мають різну, але деякої міри визначену температуру плавлення. Про температуру в печі судять по моменту розплавлення -конуса, установленого навпроти оглядового вікна. Інколи против оглядових вікон установлюють контрольні деталі після перевищення в печі деякої температури і витримки на протязі заданого часу вилучають з печі і по остиганню пробують на пористість.

Затвердіння обпаленої заготовки відбувається в процесі охолодження. Охолодження повинне бути рівномірним, щоб заго­товки не потріскались.

Різні керамічні маси на різних стадіях обпалу потребують різні типи газового середовища. Виконання умов складу газового середовища, так як і температурного режиму, є ріша­ючою умовою отримання заданих електричних , фізичних і механічних характеристик виробу.

Якість обпалених заготовок перевіряють після виходу їх з печі. Правильно обпаленний виріб має блідо-жовтий мармуровий колір, недопалений — білий колір; недопалені пов'язанні зі збільшенням (зрівнюючи з заданими) розмірами деталі. В цьому випадку проводять, повторний обпал в прискорен­ому режимі.

Найбільш точний метод контролю — вимірювання кута діелектри­чних втрат обпаленої деталі в нормальних умовах і після зволоження. Збільшення кута втрат після зволоження — свідоцтво пористої структури матеріалів деталі.

д) Глазурування

Для захисту поверхні керамічних виробів від забруднення, збільшення поверхневого опору, отримання красивого зовнішнього вигляду, а також для склеювання різних конструктивних елементів застосовують глазурування.

Глазурі отримують з високодисперсних порошкових матеріалів, близьких до складу керамічних масам, з добавленням склоутворюючих складових. Глазурі діляться на тугоплав­кі і легкоплавкі.

е) Механічна обробка обпалених керамічних заготовок

Сучасна радіотехніка вимагає дуже високих вимог до керамічних деталей по відношенню точності і форми, дотримання геометричних розмірів до чистоти поверхні. Це викликано неопосередкованим впливом вказаних факторів на електричні характеристики деталей і, крім цього, необхідність у багатьох випадках поєднувати керамічні деталі з метал­евими деталями і вузлами, точність обробки яких відповідає приблизно 2-му—3-му класам. В наш час існують методи і технології виготовлення радіокерамічних дета­лей які не завжди забезпечують досягнення необхідної точності без механічної обробки.

Звичайно керамічні деталі конструюють в розрахунку на мінімальну механічну обробку після обпалу. Але при дуже жорстких вимогах на задані розміри, деталі піддають меха­нічній обробці, частіше усього — шліфуванню. Шліфування про­водять порошкоподібним абразивом з карборунда, корунда, карбіда, бора і т. п. Шліфують плоскості, циліндричною і сфе­ричною поверхнею. Після шліфування отримують високу точ­ність розмірів керамічних деталей. Крім цього, обпалені заготовки іноді розрізають або роблять в них отвори різної форми.

ж) Металізація кераміки

Механічне кріплення керамічних виробів один з одним,

забезпечення електричних контактів і виконання електричних кіл здійснюється головним чином шляхом нанесення на по­верхню кераміки металічного слою — металізація. Ме­талічний шар повинен бути міцно зчепленим з керамікою, високу електричну провідність, легко паятись і не змі­нювати свого хімічного складу у процесі експлуатації виробу.

В радіотехнічній промисловості використовують наступний спосіб нанесення металічних слоїв на кераміку: катодним розпилом, металізація, хімічний опад металів з водних розчинів, електролітичний опад металів на попередньо нанесений струмопровідний шар, ультразвуко­ве луження, вакуумне випаровування, впалювання.

Найбільш розповсюджений спосіб металізації кераміки є впалювання срібла. В останні роки почали використовувати впалювання сумішей, які складалися з тонкодисперсних металічних порошків і хімічних з'єднань металів. Металізація кера­міки методом впалювання срібла використовують при виготовленні печатних плат (див. гл. XIV).

14