Волкоморов(печать) / Evstifeev_5

=

=1 ∙ 0,0256 + 1 ∙ 1 + 0,75 ∙ 1 + 0,5 ∙ 1 + 0,3125 ∙ 0,658 + 0,1875 ∙ 1 + 0,1094 ∙ 1 =

1+ 1 + 0,75 + 0,5 + 0,3125 + 0,1875 + 0,1094

=0,72;

Уровень технологичности конструкции печатного узла определим по формуле:

у = н ;

где н − нормативный комплексный показатель, который для класса элек-

тронных блоков равен 0,5. Тогда:

0,72у = 0,5 = 1,44.

Разработанный печатный узел технологичен. Однако существуют способы повышения технологичности, вытекающие из формул расчета частных показателей технологичности.

6. Разработка технологического процесса сборки узла

6.1. Выбор типового технологического процесса

Технологический процесс сборки печатного узла должен обеспечивать наименьшие затраты на его проектирование в процессе сборки. Прежде всего выбор определяется объемом производства. При малом объеме производства, когда производственный процесс выполняется ограниченное число раз, экономия от его детальной разработки мала и затраты на проектирование не будут покрываться.

Типовой технологический процесс разрабатывается для изготовления в конкретных производственных условиях типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками. Типовой технологический процесс применяется как информационная основа при разработке рабочего технологического процесса и как рабочий техпроцесс при наличии всей необходимой информации для сборки и монтажа изделия.

Применительно к разрабатываемому изделию можно выделить следующие особенности, учитывая сборку печатного узла в сборочном цехе предприятия:

1. Выполнение работы в стационарных условиях.

32

2.Выполнение операций производится на определенном рабочем месте одним или группой рабочих.

3.Выполнение подготовительных операций осуществляется рабочими, выполняющими основные операции.

4.Использование рабочих высокой квалификации.

5.Выполнение контрольно-проверочных операций осуществляется сборщиком на своем рабочем месте.

6.Выборочный контроль осуществляется силами ОТК.

7.Для выполнения работы применяется универсальный инструмент.

При составлении маршрутного процесса необходимо составить перечень элементов, входящих в состав печатного узла, а также необходимого инструмента и приспособлений. Эти данные заносятся в спецификацию, комплектовочную карту и в ведомость инструмента и приспособлений.

6.2. Разработка рабочего технологического процесса сборки печатного узла

Информационной основой разрабатываемого техпроцесса являются типовые технологические процессы. При этом необходимо использовать следующие стандарты:

ОСТ 4С0.040,012. Сборочно-монтажное производство.

ОСТ 4С0.054-.264 Узлы и блоки РЭА. Подготовка навесных элементов

к монтажу.

Типовые технологические процессы (ТТП).

ОСТ 4С0.054.265. Сборочно-монтажное производство. Установка ЗРЗ на печатные платы. Типовые технологические операции (ТТО).

ОСТ 4С0.054.267. Сборочно-монтажное производство. Пайка электромонтажных соединений (ТТО).

ОСТ 4С0.054.089. Узлы и блоки РЭА. Пайка монтажных соединений. (ТТП).

ОСТ 4С0.054.010. Сборка и пайка узлов на печатных платах. (ТТП).

ОСТ 4С0.054.091. Узлы и блоки РЭА. Сборка блоков. (ТТП).

ОСТ 4С0.054.210. Склеивание металлических и неметаллических материалов. (ТТП).

ОСТ 4С0.060.010 - ОСТ 4С0.060.056. Инструмент и типовая технологическая оснастка для сборочных работ в производстве РЭА.

ОСТ 4СО.ОЗЗ.ООО. Флюсы и припои для пайки. Состав. Свойства. Область применения.

ОСТ 4С0.014.002. Покрытия лакокрасочные. Классификация. Выбор. Свойства. Область применения.

33

ОСТ 4С0.029.204. Клеи. Выбор. Свойства и область применения. Рассмотрим подробно содержание основных операций технологического

процесса сборки печатного узла.

1. Контрольная

Визуальный контроль ПП на отсутствие замыканий и обрывов проводников и дефектов маски.

2. Подготовительная

Промывка платы для обезжиривания и активизации поверхности жидко-

стью DEGREASER 65.

3. Комплектовочная

Комплектация элементов производится согласно комплектовочной карте. Контроль осуществляется мультиметром. После этого комплект элементов в специальной таре передается на следующую операцию.

Оборудование: стол монтажный.

Инструмент: пинцет для электроники общего назначения, мультиметр.

4. Подготовительная

Операция производится на столе монтажника. Радиоэлемент берется пинцетом и устанавливается в приспособление для обрезки и формовки выводов ЭРЭ. Затем радиоэлемент снимается пинцетом с матрицы и производится визуальный контроль формовки радиоэлемента. Вышеперечисленные действия повторяются для каждого элемента.

5. Подготовительная

Выбор припоя и флюса.

Основными припоями для пайки монтажных элементов в РЭА являются низкотемпературные припои. Наиболее технологичными являются припои, имеющие составы, для которых характерно отсутствие или малая (не более 10 °С ) разница между начальной и конечной температурами плавления. К таким припоям относятся припои марок ПОС 61, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу 61- 0,5. ПОСВ 3.3, ПСр 2,5, ПСр 2, ПСр 1,5, ПСрОСИн 3-56, ПСр Ин 3. Припои эвтектического состава почти мгновенно переходят из жидкого состояния в твердое, обладают повышенной растекаемостью и коррозионной стойкостью, а также имеют более низкие температуры пайки.

Припои HOC 61, ПОС 61М и ПОС 40 в отличие от других оловянно-свин- цовых припоев обладают повышенной чистотой и предназначены для пайки электромонтажа в узлах ответственного назначения. Однако, наличие меди в составе припоя ПОС 61М уменьшает интенсивность растворения тонких медных проводов, монтажных элементов печатных плат и более чем в 10 раз по-

34

вышает износостойкость медных рабочих стержней электропаяльников. Припой ПОС 61М предназначен лишь для ручной пайки электропаяльниками. Его нельзя использовать в тиглях и ваннах для лужения и пайки погружением или волной припоя, так как медь в его составе приводит к образованию интерметаллидов, увеличению зернистости и потере жидкотекучести. Припои ПСр 1,5, ПСр 2 и ПСр 2,5 предназначены для пайки монтажных соединений, работающих в условиях повышенных температур, от 150 до 250°С. Пайка и лужение тонких проводов из золота, серебра и покрытых ими деталей выполняется припоями ПСрОСИнЗ-56 и ПСрИнЗ, содержащими индий, которые снижают скорость растворения драгоценных металлов и образование интерметаллидов. Припои марок П150А, П250А и П300А, не содержащие свинца, предназначены для пайки монтажных элементов из алюминия и его сплавов, а также соединения их с медью, ее сплавами и другими металлами.

Следует учитывать, что температура лужения или пайки предопределяется конечной температурой плавления того или иного припоя. Оптимальная температура пайки (°С) для каждого припоя устанавливается соотношением:

п = к + (40 − 80);

где к − конечная температура плавления припоя, °С.

Учитывая вышесказанное, наилучшим припоем в для пайки волной в наших условиях, является припой ПОС-61. Он имеет достаточно высокое временное сопротивление разрыву (42,2 МПа), низкое удельное электрическое сопротивление (13,9 ∙ 10−8) и рекомендуется ОСТ 4Г0.054.089.

Для припоя ПОС-61 температура плавления составляет 183 ... 190 °С, тогда оптимальная температура пайки составляет 223 ... 270°С.

В качестве паяльных флюсов используются неметаллические вещества различного химического состава, предназначенные для удаления с паяемых металлов и припоя окисных пленок, предотвращения образования их в процессе нагрева, для снижения поверхностного натяжения жидкого припоя и для защиты подготовленных к пайке поверхностей от воздействия внешней среды с целью сохранения их паяемости. Из многочисленных рецептур паяльных флюсов, рекомендуемых для пайки металлов низкотемпературными припоями, в производстве РЭА применяется ограниченный ряд стандартизованных флюсов, которые в наибольшей степени удовлетворяют ранее рассмотренным особенностям электромонтажных соединений и возрастающим требованиям к их качеству и надежности. При лужении, консервации и пайке наряду с канифолью марок А и В (ГОСТ 19113-73) используются жидкие паяльные флюсы (марки: ФКСп, ФКЭт, ФПЭт, ФКТ, ФТС, ФГСп, ФСкПс, ФДФс, ФДГл,

35

ФТБф). Выбор флюсов для лужения и пайки следует производить с учетом заданных в чертежах марок припоев, металлов и металлопокрытий монтажных элементов, их паяемости, наличия в зоне действия флюса электроизоляционных и антикоррозионных покрытий, совершенств применяемых методов и средств последующей отмывки остатков флюса и контроля над качеством отмывки. По своему составу и свойствам флюсы подразделяются на две группы. К первой группе относятся смолосодержащие, не вызывающие коррозии флюсы, в состав которых входят канифоль или полиэфирные смолы марок ПН-9. ПН-56. Эти флюсы и их остатки не снижают электрического сопротивления подложек печатных плат и электроизоляционных покрытий на проводах и не вызывают коррозии меди и покрытий из других металлов.

Однако флюсы этой группы обладают слабой флюсующей активностью и преимущественно предназначены для пайки монтажных элементов, выполненных из меди., серебра, золота или других, неметаллических, материалов, покрытых медью, серебром, золотом или оловянно-свинцовыми, оловянновисмутовыми и другими сплавами с высокой паяемостью. С применением этих флюсов процесс пайки выполняется лишь такими припоями, у которых температура пайки лежит в интервале 200-300°С, Наряду с использованием в процессах пайки флюсы марок ФКСп, ФКЭт и ФПЭт широко применяются в качестве консервирующих покрытий, которые сохраняют паяемость печатных плат и выводов ЭРЭ при длительных сроках складского хранения.

Вторую группу составляют коррозионно-активные флюсы, которые не содержат смол, обладают высокой флюсующей активностью в большом интервале (140-400°С) температур пайки. Но эти флюсы в исходном состоянии и их остатки после пайки вызывают коррозию металлов, снижают электрическое сопротивление изоляции и тем самым исключают возможность широкого применения их для пайки электромонтажных соединений в узлах РЭА. Основное применение коррозионно-активные флюсы нашли в процессах лужения и восстановления паяемости монтажных элементов перед последующей их консервацией или пайкой с помощью флюсов, имеющих слабую флюсующую активность. Кроме того, флюс марки ФДФс предназначен для лужения оловянносвинцовыми, оловянно-висмутовыми и серебряными припоями монтажных элементов, выполненных из стали, никеля, ковара, нихрома, пермаллоя и других металлов с пониженной паяемостью. Флюс ФДГл эффективен при лужении, пайке и оплавлении оловянно-свинцовых металлопокрытий методом погружения в нагретый флюс. Флюс марки ФТБф в отличие от всех остальных эффективен при лужении и пайке монтажных элементов, выполненных из алюминия или сплава АМц.

36

Для пайки монтажных элементов РЭА припоем ПОС-61 могут применяться флюсы ФКСп, ФКЭт, ФПЭТ и ФКТ. Отраслевым стандартом ОСТ 4Г0.054.089 для пайки печатных узлов методом "волной припоя" рекомендуется флюс ФКТ-40,

Флюсование выводов элементов. Лужение выводов элементов.

Технологические материалы: припой ПОС-61 ГОСТ21930-70, флюс ФКТ-40.

6. Сборочная

Выводы всех элементов устанавливаются в отверстия платы и слегка отгибаются для их фиксации на плате. Навесные элементы располагаются на плате параллельно ее поверхности без зазора или с минимально допустимым зазором.

7. Контрольная

Визуальный контроль правильности установки ЭРЭ.

8. Защитная

Для защиты печатных проводников платы во время пайки волной припоя применяются фторопластовые маски толщиной 0,1...0,15 мм, которые благодаря своей термостойкости, надежно выполняют свою функцию защиты печатных проводников от излишков припоя. Допускается многократное использование масок. Маска закрепляется на плате при помощи зажима.

9. Электромонтажная

Учитывая серийный характер производства, будем применять пайку волной припоя, с применением соответствующих приспособлений для механизации этой операции. В рамках данного метода рамка с закрепленной на ней платой и установленными элементами проходит через вершину гребня волны расплавленного припоя с постоянной скоростью.

10. Контрольная

Визуальная проверка качества пайки.

11. Промывочная

Промывка печатного узла в растворе с целью удаления остатков флюса Оборудование: ультразвуковые установки отмывки печатных плат. Технологические материалы: жидкость для отмывки печатных плат Zestron

FA.

12. Контрольная

Визуальная проверка на остатки флюса.

13. Сушильная

37

Сушка платы в сушильном шкафу в течение 2-х часов при температуре 65..

.70 °С.

14. Лакировочная

Для повышенной надежности работы в неблагоприятных условиях окружающей среды на плату наносится слой защитного лака, К наносимому лаку предъявляются следующие требования:

а) хорошие изоляционные свойства, б) низкая влагопоглощаемость и влаголроницаемость,

в) высокая эластичность и ударостойкость, г) способность полимеризоваться при низкой температуре, д) прозрачность пленки.

Покрытие лаком производится погружением в ванну печатной платы: Операция проводится согласно ОСТ 4С0.033.000.

15. Сушильная

После нанесения лака плату помещают в сушильный шкаф и сушат при температуре 65…70 °С в течение 5-ти часов.

16. Контрольная

Визуальный контроль качества покрытия лаком.

6.3. Расчёт приспособления

Получение заготовок ПП выполняется в два приема. Вначале листы стеклотекстолита режутся роликовых ножницами на полосы, а затем из полос холодной штамповкой получают заготовки печатных плат. Вырубка заготовок производится как с подогревом стеклотекстолита так без подогрева. Вырубка с подогревом дает лучшую поверхность среза и меньшее количество дефектов. Однако подогрев материала приводит к тому, что происходит изменение размеров заготовки вызываемое усадкой детали после остывания материала, а также при несоблюдении режима нагрева (перегревание, увеличение времени выдержки) приводит к появлению пузырчатости на поверхности материала. Все это приводит к усложнению производственного процесса и снижает производительность. В виду этого вырубку заготовок из стеклотекстолита рекомендуется производить в холодном состоянии, применяя нагрев лишь в необходимых случаях. На основании вышеизложенного выбираем, для проектируемого изделия, вырубку заготовки печатной платы холодной штамповкой без подогрева материала. При разработке штампа необходимо также предусмотреть возможность вырубки технологических отверстий в заготовке для крепления в корпусе прибора. Для обеспечения данных требований в качестве штампа выбираем совмещенный штамп с прижимом заготовки состоящий из

38

матрицы, пробивных пуансонов для вырубки отверстий и пуансона формирующего контуры заготовки.

6.3.1.Расчет усилия вырубки платы по контуру и обосно-

вание выбора пресса

Для выбора пресса проведем расчет усилия вырубки по контуру печатной платы.

Исходные данные для расчета:

размер платы 180 × 100 мм, следовательно, = 180 мм; материал платы - стеклотекстолит СФ-1-35Г; толщина материала = 1,5 мм;

сопротивление срезу стеклотекстолита = 15 кгс/мм2.

общ = 1 + 2 + 3 + 4.

Определяем усилие вырубки печатной платы:

1 = ∙ ∙ ∙ 1,

где − длина периметра вырубки, мм; − толщина материала, мм; 1 = 1,3 - коэффициент запаса прочности.

1 = 180 ∙ 1,5 ∙ 15 ∙ 1,3 = 5265 кгс.

Определяем усилие прижима:

2 = ∙ ∙ ,

где − удельное давление прижима = 1,5 кгс/мм2;

2 = 180 ∙ 1,5 ∙ 1,5 = 405 кгс.

Определяем усилие проталкивания:

3 = 2 ∙ 1,

где 2 = 0,08 − коэффициент зависящий от механических свойств материала платы

3 = 0,08 ∙ 5265 = 421,1 кгс

Определяем усилие снятия отходов и детали с пуансона:

4 = сн ∙ 1,

где сн = 0,06 − коэффициент зависящий от толщины материала и типа штампа

4 = 0,06 ∙ 5265 = 315,9 кгс.

общ = 5265 + 405 + 421,1 + 315,9 = 6407 кгс

Вывод: на основании выполненного расчета выбираем однокривошипный пресс простого действия модели К2122 с параметрами: номинальное усилие - 160 кН, ход ползуна - (10 - 55) мм; число ходов ползуна - 120 в минуту.

6.3.2.Расчет исполнительных размеров пуансона и мат-

рицы вырубного штампа

39

Для определения исполнительных размеров пуансона и матрицы вырубного штампа для обработки печатной платы по контуру воспользуемся следующими данными:

размер платы 180 × 100 мм, следовательно; материал платы - стеклотекстолит СФ-1-35Г; толщина материала = 1,5 мм; степень точности изготовления платы 11 квалитет.

Так как толщина платы не превышает 2 мм, то вырубку платы будем вести без подогрева.

Определяем исполнительные размеры матрицы и пуансона:

м = ( н − ) + м,п = ( н − − ∆) + п,

где н − номинальный размер вырубаемой платы, мм;м– исполнительный размер матрицы, мм;п– исполнительный размер пуансона, мм;

− допуск на соответствующий размер вырубаемой платы, мм;м и п − допуски на изготовления режущего контура матрицы и пуансона;

В соответствии с требуемой степенью точности изготовления печатной платы имеем следующие допуски вырубаемого контура = 0,25 мм для 180 мм и = 0,22 мм для 100 мм.

Чтобы изготовить ПП по 11 квалитету, матрицу и пуансон необходимо выполнить по 7 квалитету, которому соответствует допуск для размера 180 мм

м = 0,04 мм, 100 мм – 0,035 мм.

Подставляя численные значения в формулу (9), получаем:

м1 = (180– 0,25) + 0,04 = 179,75 + 0,04 мм.м2 = (100 – 0,22) + 0,035 = 99,78 + 0,035 мм.

Размер пуансона необходимо выбрать с учетом минимального двустороннего зазора ∆. Для стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, ∆= 0,015 мм.

Подставляя численные значения в формулу (10), находим размер пуан-

сона:

п1 = (180 − 0,25 − 0,015) + 0,04 = 179,735 + 0,04 мм.п2 = (100 − 0,22 − 0,015) + 0,035 = 99,765 + 0,035 мм.

40

7.Библиографический список

1.Пирогова Е. В. - Проектирование и технология печатных плат.

2.Курсовой проект по теме «усилители следящих систем».

3.Парфенов Е. М., Камышная Э.Н., Усачов В.П. - Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры.

4.Сидоров И. Н., Скорняков С.В. - Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Справочник.

5.Егоров В. А., Лебедев К. М., Мурашев Ю. Г., Шеханов Ю. Ф. – Кон- структорской-технологическое проектирование печатных узлов. Учебное пособие. 1995 г.

6.Справочник по электрическим конденсаторам. Ред. И.И.Четверткова

иВ.Ф.Смирнова. – М.: Радио и связь, 1983. – 576 с.

7.Транзисторы для аппаратуры широкого применения: справочник Ред. Б.Л.Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.

8.Резисторы: справочник Ред. И.И.Четверткова. – М.: Энергоатомиздат,

1991. – 528 с.

9.Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник. Ред. Н.Н.Горюнова. 1983. – 744 с.

41