Курсовая 5 / 3. Poyasnitelnaya

4

Введение

Интернет-радио известно владельцам персональных компьютеров достаточно давно. Первая интернет станция Internet Talk Radio начала свое вещание ещё в 1993 году, однако популярность таких станций не могла быть высокой из-за известной проблемы «последней мили» и отсутствия стабильного и быстрого интернета у пользователей.

Для того чтобы интернет-радио стало действительно удобным в использовании, необходимо было наличие двух факторов: быстрый безлимитный интернет и беспроводной доступ к сети, дающий свободу установки приемника в квартире (как с обычным «классическим» радио).

И лишь в последние годы, с появлением недорогого WiFi-оборудования, мощных ARM-процессоров способных декодировать цифровой поток, рынок подобных устройств более-менее сформировался.

Современный интернет-приемник обычно оснащен удобным цветным дисплеем, способен автоматически подключаться к интернету по сетевому кабелю либо через беспроводную точку доступа; также есть возможность проигрывания музыки не только с интернета, но и локального сервера домашней сети. Во встроенную память приемника уже занесен список тысяч (!) радиостанций со всего мира, как обычных (вроде BBC), так и вещающих исключительно через сеть, например SKY-fm Internet Radio.

Может возникнуть резонный вопрос: «А зачем нужен интернетприемник при наличии компьютера?». Ответ прост и даже в чем-то банален. Компьютер — это компьютер, а радио это радио. Компьютер занимает много места, шумит и греется, его не поставишь на книжную полку или на стол рядом с креслом, да и управление приемником все-таки удобнее, особенно при наличии пульта ДУ. Так что это просто вопрос удобства и комфорта. Можно, конечно, установить переносной компьютер, составить самостоятельно большой список станций, приделать к этому компьютеру пульт дистанционного управления...

Разрешение задачи разработки комплекта технологической документации на устройства требует поэтапного выполнения множества операций: необходимо произвести анализ процессов и устройств, используемых для сборки и монтажа РЭА, анализ технологичности конструкции изделия, разработать технологическую схему сборки изделия. На основе технологической схемы сборки требуется произвести анализ Вариантой маршрутной технологии, выбрать технологическое оборудование и спроектировать технологический процесс изготовления устройства согласования. Далее, в зависимости от полученного технологического процесса, необходимо спроектировать участок сборки и монтажа и разработать оснастку для сборочно-монтажных работ. Обязательным условием при организации производства является соблюдение требований по технике безопасности и охране труда.

5

1АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ СБОРКИ И МОНТАЖА

Современная технология производства РЭА − это технология поверхностного, а чаще смешанного монтажа электронных блоков на печатных платах, получаемых методом травления фольгированного стеклотекстолита. Современный блок отечественной РЭА все чаще содержит импортную элементную базу особенно в высоко интегрированной части. Основное отличие метода поверхностного монтажа от традиционной технологии − отсутствие монтажных отверстий для установки выводов компонентов. Это предоставляет разработчикам широкие перспективы в области комплексной микроминиатюризации электронных изделий и автоматизации производства.

Процесс производства РЭА − это совокупность действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта радиоэлектронных устройств.

Процессы, используемые в производстве ЭА, классифицируют на 5 групп.

1.Производство элементной базы, в том числе ЭРЭ, функциональных элементов (ФЭ), микросборок (МСБ) и ИМС, для которого характерны: высокий уровень технологичности и автоматизации, массовый тип производства, тщательность разработки конструкции, высокая надежность и низкая стоимость.

Дальнейшее развитие элементной базы будет идти по пути разработки новых материалов, ужесточения требований к их параметрам, уменьшения дефектов подложек, повышения точности и автоматизации контроля параметров, использования ЭВМ на стации проектирования и управления всеми процессами.

2.Изготовление элементов несущих конструкций (штамповка, литье, прессование, точение, фрезерование, электрофизические методы обработки и др.), которые заимствованы из других отраслей и приспособлены для производства ЭА. Совершенствование осуществляется по пути унификации как конструкторских, так и технологических решений, широкого использования безотходных и программно-управляемых технологий и гибких модулей программно-управляемого оборудования.

3.Изготовление функциональных элементов — ЗУ, линий задержки и фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), которое характеризуется широким применением интегральной технологии, высокой идентичностью параметров, повышенными требованиями к оборудованию. Перспективными направлениями развития ФЭ и их технологии являются: использование новых материалов, повышение точности изготовления, снижение массогабаритных показателей.

4.Сборка, монтаж и герметизация ЭА, трудоемкость которых составляет до 50…80% общих затрат производства. Эти процессы имеют невысокий

уровень автоматизации и механизации, широкую номенклатуру

6

технологического оснащения, большую долю ручного труда. Для снижения длительности производственного цикла осуществляется параллельная сборка модулей различных уровней, сочетание на одной линии сборки и герметизации, комплексная автоматизация. Основными направлениями их совершенствования являются: повышение плотности компоновки навесных элементов на ПП, плотности печатного монтажа за счет применения МПП на керамических и полиимидных основаниях; широкое использование бескорпусных ЭРЭ, перспективной технологии поверхностного монтажа, применение автоматизированною оборудования; разработка новых методов сборки и монтажа модулей второго и последующих уровней; оптимизация количества операций промежуточного контроля по экономическим критериям; разработка мер по технологическому обеспечению надежности электрических соединений.

5. Контроль, регулировка и испытания ЭА, характеризуемые применением высококвалифицированной рабочей силы, специальной измерительной аппаратуры. От качества выполнения этих процессов во многом зависит надежность выпускаемой аппаратуры. Предварительный контроль и регулировка функциональных параметров отдельных модулей позволяют сократить время настройки аппаратуры в целом. Перспективным является широкое использование контролирующей и диагностирующей аппаратуры с применением микропроцессорных комплектов, повышение гибкости их работы и снижение трудозатрат [3, стр.11].

Существует как универсальное, так и специализированное оборудование. На универсальном оборудовании могут выполняться несколько различных операций, его используют при крупносерийном и массовом производстве. Специализированное оборудование используется для выполнения одной конкретной операции, его целесообразно применять при серийном и единичном производстве.

Типовой техпроцесс производства блоков РЭА включает в себя следующие этапы: входной контроль плат, компонентов, материалов; подготовку компонентов, материалов; нанесение клея/паяльной пасты; установку компонентов; отверждение клея; оплавление припоя с помощью печей или в машинах пайки волной; отмывку; выходной контроль; ремонт; влагозащиту; упаковку.

При сборке модуля интернет-радиоприёмника будут использоваться как SMD-элементы, так и элементы со штыревыми выводами. По этой причине необходимо выбирать оборудование для смешанного монтажа.

При создании цеха сборки используется следующее оборудование:

−оборудование для входного контроля;

−оборудование для пайки;

−оборудование, производящее установку компонентов на плату;

−оборудование для отмывки;

−оборудование для нанесения клея (при необходимости);

−оборудование для маркировки;

−оборудование для выходного контроля.

7

Каждый тип оборудования соответствует конкретным технологическим этапам.

Проектируемый модуль собран на печатной плате с размерами 110x71 мм. Материалом платы является стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35Г- 1,5 ГОСТ 10316-78. По сравнению с гетинаксом фольгированным стеклотекстолит обладает более высокими электрическими и диэлектрическими свойствами высокой температурой отслаивания фольги, широким диапазоном рабочих температур, низким водопоглощением, высокими значениями объёмного и поверхностного сопротивления, стойкостью к короблению. Стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35Г-1,5 представляет собой прессованные многослойные листы, состоящие из полотнищ стеклоткани, пропитанных эпоксидно-фенольным лаком и облицованные с двух сторон электролитической фольгой и имеет следующие технические параметры:

Пайку компонентов на печатной плате будем осуществлять двумя способами:

оплавлением на верхней стороне платы и пайку волной на нижней.

Для того чтобы исключить сложности, имеющиеся при пайке поверхностно монтируемых компонентов волной припоя, в технологиях поверхностного монтажа была освоена и развита пайка оплавлением, при которой порошкообразный припой и флюс предварительно смешиваются для образования паяльной пасты. Паста наносится на контактные площадки методом трафаретной печати или устройствами дозирования (диспенсерами). На пятна устанавливаются выводы компонентов. Клейкая паяльная паста удерживает компоненты на плате даже если они находятся на нижней стороне. Платы с установленными на пасту компонентами нагреваются для расплавления припоя в пасте. При нагреве флюс вступает во взаимодействие и, соответственно, удаляет оксиды с частиц припоя и металлических поверхностей выводов компонентов и контактных площадок [1].

Паяльная паста – материал, используемый при пайке оплавлением при поверхностном монтаже. В связи с проблемами при утилизации аппаратуры, в которой используется пайка свинцовыми припоями, мы будем использовать

8

технологию бессвинцовой пайки, и соответственно – бессвинцовую паяльную пасту и припой.

Для нанесения паяльной пасты на верхнюю сторону платы будем использовать автоматический трафаретный принтер NS-H450. Установка может быть оснащена различными дозирующими клапанами, для разных видов материалов. (рис 1.1).

Автоматический трафаретный принтер NS-H450

Рисунок 1.1 – Автоматический трафаретный принтер NS-H450

Полностью автоматический трафаретный принтер NS-H450 с функцией визуального распознавания оснащен прецизионными сервоприводами для достижения высокой скорости и точности позиционирования ПП. Точность позиционирования превышает +/-0.01мм. Встроенная независимая система очистки трафаретов со временем цикла менее 7 секунд обеспечивает отличное качество нанесения паяльной пасты и высокую производительность. Система управляется компьютером с ОС Windows 7 с многофункциональным и дружелюбным ПО, которое позволяет настраивать высоту и шаг печати, давление и скорость ракеля и управлять циклом автоматической очистки трафарета.

Особенности системы NS-H450:

Коаксиальный источник света высокой яркости позволяет распознавать любые реперные знаки (включая дефектные реперные знаки, или знаки с нечеткой границей) на любых видах ПП. Система оснащена функцией настройки яркости подсветки и функцией безопасного подхода.

Система обладает тремя типами очистки нижней части трафарета: сухим, влажным и очисткой вакуумом. Все 3 типа могут использоваться раздельно, либо комбинироваться. Система позволяет производить настройку цикла очистки с помощью пользовательского ПО, что позволяет уменьшить время цикла и увеличить производительность.

Система зажима обеспечивает выравнивание ПП перед процессом печати. Край ПП сжимается с двух сторон, что позволяет устранить изгиб и ко-

9

робление ПП. Опция вакуумного захвата входит в стандартную комплектацию системы NS-H450 и позволяет повысить качество печати на тонких и гибких платах. Во время процесса печати ПП поддерживается магнитными пинами и вакуумным модулем, что позволяет наносить паяльную пасту равномерно.

Система позволяет устанавливать индивидуальные значения давления переднего и заднего ракелей, а так же контролировать различные параметры их движения для исключения протекания паяльной пасты.

Автоматический контроль качества нанесения паяльной пасты позволяет избежать дефектов печати в самой начальной стадии программирования и минимизирует риски их появления в серийном производстве.

Для установки элементов на печатную плату будем использовать автомат установки компонентов ESSEMTEC PANTERA-X (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Автомат установки компонентов ESSEMTEC PANTERA-X

Применение:

Автоматы серии Pantera-X – это оборудование для установки компонентов начального уровня, обладающие всеми необходимыми свойствами, необходимыми для организации эффективного производства: удобное управление, высокая скорость переналадки, широкий диапазон устанавливаемых компонентов, надежность и стабильность.

Особенности

–производительность до 4 500 компонентов в час;

–установка компонентов от 0201;

–удобная операционная графическая система;

–возможность встраивания системы дозирования;

–возможность присваивания компонентов питателям при помощи сканера штрихкодов;

–система центрирования на лету;

–СТЗ для инспекции компонентов.

–линейные энкодеры по всем осям.

10

Автоматы серии Pantera-X соответствуют необходимым требованиям современного мелкосерийного многономенклатурного производства, а именно:

– быстрота переналадки автомата при переходе с одного изделия на дру-

гое;

–большое количество одновременно устанавливаемых на базу типономиналов компонентов;

–автоматическое распознавание питателей на базе автомата;

–удобное программное обеспечение;

–широкий диапазон устанавливаемых компонентов с высокой точностью установки.

Большое количество одновременно устанавливаемых на базу питателей, возможность использования CAD-конвертера, сканера штрихкодов и функция автоматического распознавания места расположения питателей сводят к минимуму время создания рабочих программ, переналадки автомата и риск ошибки из-за влияния человеческого фактора. Все ленточные питатели имеют электрический привод и регулируемый шаг подачи компонентов. Питатели для лент и пеналов –интеллектуальные.

Их расположение на базе автомата определяется автоматически и отображается на экране монитора, как и наличие компонентов в питателях.

Все свободное пространство внутри автомата может быть использовано под питатели из обрезков или матричных поддонов. Essemtec предлагает широкий диапазон питателей под ленты шириной от 8 до 56 мм под любые пеналы. Высота компонентов может достигать 15 мм.

Автомат Pantera-X может оснащаться пневматическим или шнековым дозатором для нанесения клея или паяльной пасты на печатные платы, который монтируется одновременно с установочной головкой. Комбинация автомата установки компонентов с дозатором — экономичное и не требующее дополнительных площадей решение.

Для пайки оплавлением припоя будем использовать печь конвекционного оплавления AutoTronik BS3020 (рис 1.3).

Рисунок 1.3 – AutoTronik BS3020

11

Печь конвекционного оплавления, разработанная для серийного производства, имеет четыре температурные зоны (3 зоны предварительного подогрева, 1 зона оплавления). Печь поставляется в настольном варианте или (за дополнительную плату) на станине для установки на пол. Конвейерная система имеет регулировку скорости. Печь оснащена системой управления на основе ПК с помощью которой возможно гибко управлять параметрами процесса пайки и графически отображать профиль температур, снимаемый термопарами с поверхности печатной платы.

1)Ширина печатных плат 25...365 мм.

2)Длина рабочей зоны 1400 мм.

3)Транспортная система: конвейер с ремнями из витой нержавеющей стальной проволоки.

4)Скорость конвейера 10...120 см/мин.

5)Температура пайки 180...260°С ±1°С.

6)4 управляемые температурные зоны.

7)Время прогрева 15 мин.

8)Контроль термопрофиля: измерение показаний температуры в реальном времени с помощью встроенных термопар.

9)Система управления: от 486 и более поздние модели ПК.

10)Электропитание 3фазы 220/380В, 7800Вт.

11)Габариты 2260х860х360мм, 160 кг.

Преимущества:

1)Оригинальная конструкция печи и система управления температурой позволяют добиться равномерности прогрева печатной платы по всей поверхности.

2)Все параметры и настройки задаются на консоли управления.

3)Профиль реальных температур на поверхности печатной платы может быть получен с помощью двух термопар, входящих в комплект поставки печи.

4)В окне статуса возможно получить полную информацию по изменению температур в зонах печи с момента включения, а также значения температур в текущий момент времени.

Установку выводных компонентов будет производить на автоматическом установщике AI-400 (рис. 1.4).

Интеллектуальный автоматический установщик AI-400 с различными питателямиреализует автоматическую установку компонентов различных типов.

12

Рисунок 1.4 – Автомат установки компонентов ESSEMTEC PANTERA-X

Особенности системы:

Компактный размер установки, которая может быть легко интегрирована в производственную линию, поможет вам реализовать автоматизацию сборки ПП, особенно для комбинированных компонентов стандартных и нестандартных форм.

Жесткая конструкция, движение по осям X/Y/Z с помощью серводивигателей, 6 вакуумных захватов, продвинутый алгоритм управления движением и визуальный алгоритм для достижения высокой скорости и качества установки компонентов .

Модульная конструкция, гибкая конфигурация, установка широкова спектра выводных компонентов

Установочная головка позволяет установить шесть различных захватов для шести различных типов компонентов

Питатели для различных типов компонентов, питатели с функцией формовки выводных компонентов

3-ех секционный автоматический конвейер с регулировкой ширины и механизмом фиксации печатной платы габаритами до 400х450 мм.

Система технического зрения, реализующая точность установки ± 0,05

мм.

Функция обнаружения неправильно установленного компонента Программное обеспечение на базе Windows, полностью английский интерфейс, простота эксплуатации.

13