4.2. Технология проводного монтажа на печатных платах

Широкие технические возможности проводного монтажа, его экономичность в условиях мелкосерийного производства привели к разработке программируемого автоматического оборудования и многочисленных технологических вариантов реализаций: стежковый, многопроводный с фиксированием проводов, незакрепленными проводами. По сравнению с печатным монтажом они характери­зуются следующими достоинствами: повышение плотности монта­жа из-за многократного перекрещивания проводов на одной по­верхности, упрощение процесса трассировки для сложных ИС (БИС, СБИС), минимизация длины соединений за счет проклад­ки проводов по кратчайшим расстояниям, уменьшение взаимных помех, возможность применения сварки для создания неразъем­ных соединений повышенной надежности, сокращение сроков про­ектирования и изготовления, уменьшение количества требуемой технологической оснастки (фотооригиналов, фотошаблонов и др.) и «мокрых» ТП.

Стежковый монтаж представляет собой процесс трассировки электрических цепей по кратчайшим расстояниям на поверхности ДПП, имеющей контактные площадки и монтажные отверстия, при помощи изолированных монтажных проводов, которые обра­зуют в монтажных отверстиях петли, подпаиваемые к контактным площадкам. Технологический процесс состоит из следующих опе­раций: получения монтажной ДПП, прокладка трасс и прошивки монтажными проводами платы по заданным адресам, лужения петель, распайки их на контактные площадки, контроля правиль­ности выполнения соединений.

Монтажная плата изготавливается по типовой технологии, ее основными элементами являются контактные площадки для подсоединения пленарных выводов ИС, ЭРЭ, соединителей, шины питания, монтажные отверстия под петли

Рис. 4.1. Основные элемен­ты платы со стежковым монтажом: 1 — провод; 2 — петля; 3 — ос­нование; 4 — ЭРЭ; 5 — контакт­ная площадка для ЗРЭ; 6 — контактная площадка для петли

Рис. 4.2. Схема технологического процесса стежкового монтажа

и контактные площадки для распайки петель (рис. 4.1). В качестве диэлектри­ческого основания применяют стеклотекстолит с толстым медным слоем (СФ-2Н-50), что позволяет улучшить теплоотвод и исклю­чить отслаивание контактных площадок при пайке на них петель. Монтаж ведут изолированными проводами (например, марки ПЭВТЛК) диаметром 0,08... 0,2 мм. Рисунок ПП покрывается че­рез сетчатый трафарет технологическим покрытием, улучшающим паяемость. Отверстия под петли располагаются с одной стороны и симметрично относительно контактных площадок. Размеры от­верстий на 0,2 ...0,3 мм превышают размеры инструмента, ис­пользуемого для монтажа.

Изготавливаемая монтажная плата 1 собирается по базовым штырям в специальном приспособлении в пакет, который состоит из слоев кабельной бумаги 2, нескольких слоев 3 эластичной ре­зины толщиной 0,5 мм и листа 4 плотной резины (рис, 4.2,а). Трассировка и прошивка платы осуществляются пустотелой иглой 5 при ее возвратно-поступательном движении. Игла имеет диа­метр, на 0,08... 0,1 мм превышающий диаметр монтажного прово­да, и односторонний скос с углом заточки 50... 75°, ее изготавли­вают из нержавеющей стали длиной 25 ...35 мм. Игла с расположенным внутри монтажным проводом б, проходя через монтажное отверстие, прокалывает слои эластичной резины, которые задер­живают провод при обратном ходе иглы (рис. 4.2,б). Для уклад­ки провода используются ручные прошивочные карандаши или станки с ЧПУ.

После окончания прошивки со стороны проводов на плату на­кладывается и закрепляется металлическая пластина с губчатой резиной для поджатия проводов. С монтажного приспособления последовательно снимаются слои твердой и эластичной резины (рис. 4.2,в). Оставшийся слой кабельной бумаги защищает пла­ту при лужении и удаляется после выполнения операции.

Предварительное лужение петель (рис. 4.2,г) обеспечивает высокое качество соединений при последующей пайке. Его осуще­ствляют вручную паяльником с трубчатой насадкой, нагретой до температуры 320... 340°С, или групповым способом. Механизиро­ванное лужение проводят погружением в ванну припоя после об­работки плат флюсом ФКСп или ФК.Т. Возможно бесфлюсовое лужение петель при температуре 350±10°С с выдержкой в тече­ние 5... 6 с.

Подгибка и пайка петель на контактные площадки (рис. 4.2,д) осуществляется также вручную паяльником или на станке с ЧПУ, который имеет унифицированную базу для позиционирования пла­ты с высокой точностью и оригинальный механизм технологиче­ской головки.

Несмотря на то, что отдельные операции стежкового монтажа автоматизированы, производительность и эффективность всего процесса невелика из-за того, что каждая операция требует про­должительного ручного труда по сборке и разборке различных приспособлений. Дальнейшее развитие технологического оборудо­вания идет по пути создания специализированного оборудования, на котором будет выполняться весь комплекс работ или их основ­ная часть. Технология стежкового монтажа совершенствуется в направлениях использования для контактирования петель с пла­той операций сварки и приклеивания токопроводящими компози­циями, отработки режимов присоединения монтажных проводов непосредственно к выводам ИС, что значительно упростит процесс и повысит надежность соединений.

Многопроводный монтаж с фиксированием основан на прокладывании изолированных проводов по поверхности ДПП, на кото­рую нанесен адгезионный слой, фиксировании в этом слое и со­единении с проводящими элементами платы.

Основанием для многопроводного монтажа служит фольгированный или нефольгированный диэлектрик, на поверхностях кото­рого субтрактивным или аддитивным методом получают токопроводящие элементы. Фиксирующий слой состоит из клея ВК.-32-

Рис. 4.3. Схема вы­полнения многопро­водного монтажа с фиксированием

2 00 (акрилонитрильный каучук с отвердителем) и прокладочной стек­лоткани СПТ-3-0,025. Клей наносят на обезжиренную поверхность поливом, окунанием, вытягиванием или че­рез трафареты. Удобство в работе с заго­товками обеспечивается частичной полиме­ризацией адгезина прессованием при тем­пературе 90. ..100°С и давлении 0,5 МПа. Охлаждение пресс-формы происходит без снятия давления. Для монтажа использу­ются провода в высокопрочной полшшид-ной изоляции (например, ПНЭТ-'Имид) диаметром 0,1...0,2 мм.

Укладка монтажного провода 3 на пла­ту 5 осуществляется с помощью специаль­ной головии (ряс. 4.3), состоящий из уль­тразвукового прижима 1, ножа-отсекателя 2 и подающего устройст­ва 4. Оптимальные режимы работы прижима [31]: частота УЗ-колебаний 45 кГц, амплитуда 0,01 мм, давление 0,016...0,018 МПа. После укладки всех проводов их закрепляют в слое адгезива окон­чательным прессованием при температуре 160... 180°С и давлении 1... 1,5 МПа. Соединение проводов с элементами ПП производит­ся металлизацией монтажных отверстий, которые просверливают­ся с высокой точностью (±0,05 мм) таким образом, чтобы провод­ники были в плане по оси симметрии отверстий. Существенным недостатком данного метода является низкая надежность монтаж­ных .соединений провода с металлизированным отверстием, кото­рый возникает из-за малой площади контакта (0,03 мм2 при многопроводном монтаже и 0,1 ...0,4мм2 при печатном). Для устра­нения этого недостатка разработан способ нанесения адгезионного слоя через трафарет таким образом, чтобы оставались откры­тыми контактные площадки ПП, а прокладываемые монтажные провода после утапливания в слое клея соединяют пайкой с от­крытыми контактными площадками.

Выпускаемое оборудование с ЧПУ для раскладки монтажного провода имеет скорость координатного перемещения 5 м/мин и дискретность 0,3125 мм и позволяет вести монтаж на платах раз­мером до 500X600 мм. Производительность станка при одновре­менной монтажной пайке составляет 300...400 соед./ч, но она мо­жет быть существенно увеличена при параллельном выполнении работы на нескольких синхронно работающих головках и группо­вой заготовке.

Монтаж незакрепляемыми проводами осуществляется на обо­рудовании, аналогичном вышеописанному. Проложенные провод­ники сразу соединяются с контактными площадками ПП пайкой или сваркой. Сварка обеспечивает более надежное соединение элементов, работающих в условиях вибрационных и ударных на­грузок. Для обеспечения высокой механической прочности и кор­розионной стойкости этих соединений используют диэлектрические основания с высокой нагревостойкостью, одножильные никелевые провода диаметром 0,2... 0,3 мм во фторопластовой изоляции и монтажные площадки выполняют также из никеля или нержавею­щей стали. Чтобы не было отслоения фольги от диэлектрика, при сварке на ее поверхность с внутренней стороны наносят слой

ме­ди толщиной 40... 50 мм для улучшения теплоотвода, контактные площадки располагают симметрично с двух сторон диэлектрика, а электроимпульсную сварку проводят мощными, но короткими (2,5 мс) импульсами.

Рис. 4.4. Структура тканого устройства коммутации