Результаты выполнения задания

Параметры	, г	, г		, г	, г	, г	, г	, ч	N, ч-1	, ч
	25,194	755,82	37,791	0,0646	0,00166	0,0255	0,0407	0,00634	157,77	3,615

Примечание. В ходе расчетов использовалось среднее значение длительности пайки (t = 6 с) и ширины полосы соприкосновения волны с платой ячейки (d = 25 мм).

Выводы.

1. Если 0,5 ч, а в данном случае =3,615 ч, следовательно массу припоя в ванне увеличивать не нужно (если бы в результате расчета было получено значение, меньшее 0,5 ч, то массу в ванне пришлось бы пересчитывать).

2. Пайка ДВП имеет ограничения по типу конструкций компонентов (например, она пригодна только для самых простых поверхностно-монтируемых компонентов, поэтому для повышения функциональных возможностей процесса пайки в производстве ячеек ЭУ с высокоплотным монтажом, рекомендуется использовать 2 модуля пайки: ДВП и оплавлением дозированного припоя с согласующим интерфейсом и универсальными средствами АСУ, обслуживающей оба модуля.

3. Практически важным является поиск новых, более технико-экономически целесообразных и компактных средств контроля параметров ТС.

4. Все параметры, которые требовалось определить, найдены, и задание можно считать выполненным.

Тема 5. Конструкторско-технологические особенности

межъячеечного монтажа.

Лекция 23. Межъячеечный и межблочный монтаж. Жгуты, кабели, шлейфы. Особенности крепления конструкций. Формообразование конструкционных элементов.

Особенности крепления элементов конструкций ячеек и блоков

Процессы монтажа ячеек и блоков МЭА по существу являются завершающими. Сущность их состоит в сборке функциональных узлов на уровне ячеек и микросборок, соединении их между собой и отдельными радиокомпонентами, входящими в состав блока. И, наконец, установка в общий корпус, который всегда герметизируется для случая применения бескорпусных ИМС.

Наиболее часто для крепления элементов конструкций в ячейках и блоках используются методы (кроме механического крепления) пайки и приклейки.

Приклейка микросборок и других бескорпусных компоненте ячеек и блоков является достаточно критической операцией в тон смысле, что в случае достаточно интенсивного газовыделения из клеевого шва в замкнутом герметизированном объеме в температурном диапазоне эксплуатации становятся возможными физико-химические реакции продуктов газовыделения с пленочными элементами микросборок и с элементами полупроводникового кристалла; особенно нежелательным является наличие в продуктах газовыделения таких агрессивных компонентов, как атомы хлора, фтора, молекулы водорода, воды. Наиболее коррозионно-опасными веществами по отношению к металлам являются также муравьиная и уксусная кислоты, формальдегид, фенол, аммиак. В усло­виях замкнутого объема газообразные продукты старения полимерных и лакокрасочных материалов в сочетании с остаточной влагой оказывают разрушающее воздействие на металлы и гальванопокрытие, влияют на надежность и работоспособность отдель­ных элементов и узлов изделий. В табл. 1.1 приводятся данные анализа водных вытяжек некоторых полимерных материалов, применяемых для монтажа ячеек и блоков, МЭА (водные вытяжки получали путем кипячения 100 мг материала в 100.мл воды).

Таблица 1.1

Наименование материалов Количество коррозийно-активных веществ, выделяемое материалом, х103, мг/дм2 Качественные реакции pH Муравьиная кислота Уксусная кислота Аммиак Фенол Формальдегид Cl- CO2- O2- Эмаль МЛ-165 1410,9 81,55 237,1 - 59,07 - - - 4,5 Лак УР-231 430,6 - 38,1 - 0,29 - - - 6,0 Эмаль ЭП-51 161,2 - 126,2 7,5 0,89 - - - 8,35 Лак Э-4100 155,1 - 124,8 7,4 0,86 - - - 8,45 Эмаль ПФ-115 896,1 - 129,9 - 3,1 - - - 6,1 Полиамид П-68 2724,6 - 157,9 - 1,75 - - - 6,75 Гетинакс 602 - 1018 4190 0,11 + + + 5,76 Текстолит 403 - 507 487 0,5 + + + 8,06 Стеклотексто-лит 160 - 393 144 Следы - + + 8,56

Как видно из таблицы, применение таких материалов, как эмаль МЛ-165, полиамид П-68, гетинакс, в герметизированном объеме блоков ответственной аппаратуры явно нецелесообразно.

В табл. 1.2 сведены данные по технологическим и эксплуата­ционным характеристикам клеев, применяющихся для монтажа ячеек и блоков МЭА. Как видно из этого перечня, для приклейки нецелесообразно использовать материалы типа мастики ЛН, ко­торая при +85°С и повышенном содержании влажности достаточ­но интенсивно выделяет молекулы НCl и атомы Сl. Наличие этих химических веществ в газообразном состоянии в условиях замкну­того герметизированного объема приводит (при определенном ко­личестве мастики в блоке) к обрывам и даже исчезновению тон­копленочных резисторов, увеличению обратных токов коллекторных переходов, снижению коэффициента усиления МДП-транзисторов и даже к отслоению тонкопленочных шин коммутации при условии, что их ширина составляет менее 40—50 мкм (например, микрополосковых линий микросборок СВЧ диапазона). Эти дан­ные подтверждаются сведениями о газовыделении из некоторых органических лаков и компаундов при повышенной температуре (+ 85 и +125°С).

Таблица 1.2

Марка, тип материала	Режимы и условия обработки		Рекомендации по применению
	Время сушки, ч	Темпера­тура по­лимериза­ции, оС
Клей ВК-9 (смола ЭД-20, смола ПО-300 продукт АДЭ-3; асбест марки «А»)	24 1, затем 1,	18-25 18-25 60-70	Крепление жгутов, проводов, склеивание различных металлов, пластмасс, резин, керамики, эбонита, ситалла, феррита между собой.
Клей К-400 (смола T-III, смола Л-20, двуокись титана)	48 4	25±10 80±5	Создание вакуумплотных клеевых швов, склеивание металлов, стеклопластиков, керамики, фторопласта, силикатных стекол, пресс-материалов.
Клей 88-Н	36 6 затем 4	25±10 25±10 60±80	Склеивание пластмасс, металлов, резин, эбонита, кожи, войлока, брезента, керамики, каотона.
Клей ПС (полистирол, толуол, бутилацетат)	0-19 3-4	25±10 35±5	Проклеиваняе витков катушекконтуров высокой частоты
Клей: БФ-4	20-24 6-8 1-2	25±10 60-80 140-160	Склеивание металлов, пластмасс, керамики, ситалла, силикатного стекла, феррита, бумага, картона, ткани, кожи.
Клей: БФ-2	20-24 1-2	140-160 25±10
Компаунд ЭТК-21 (смола ЭД-20, полиэтилакрилат МГФ-9, стирол, полиэтилен-полиамин)	24 7 6 4	18-25 60±5 70±5 100±5	Склеивание металлов и неметаллов в качестве теплопроводящего соединителя
Контактол К-12Б (компаунд К-139, полиэтилен-полиамин циклогексанол и серебро азотнокислое)	1 10	18-25 80±5	Создание проводящих соединений в различных электрических цепях постоянного и переменного тока
Клей ЛН (наирит, дихлор-этан, клей лейкопат и двуокись титана)	48-72 7-10	25±10 65±10	Для крепления электрорадиокомпонентов к печатным платам, монтажа жгутов и проводов к металлическим поверхностям
Мастика ЛН	7-8 12-15 48-72	70±5 15±5 25±10	Получение вакуум плотных соединений, создание разъемов корпусов
Компаунд ПДИ-21 (каучук ПДИ-ЗАК, триэтаноламин, ангидрид изометилтетрагидрофталовый)	14 10	70-80 100±5	Получение вакуум плотных соединений, создание разъемов корпусов
Виксинт ПК-68 (каучук СКТН и катализатор № 68)	24 6-8	18-25 70±5	Заливка фотосопротивлений, создание светопроводящей изоляции
Компаунд КТ-102 (масло касторовое в продукт 102Т)	6 72	65±10 25±10	Приклейка изоляционных прокладок к МПП, заливка намоточных изделий, трансформаторов, фильтров, выпрямителей
Клей-мастика ГИПК 23-12 (компонент А и клей лейковат с добавлением двуокиси титана)	48 7-10	25±10 65±5	Вместо мастики ЛН

Полученные усредненные данные для применяемых клеев при­ведены в табл.1.3.

Таблица 1.3

Материал мастики, компаунда	Время пребы­вания на воз­духе после отверждения, ч	Газовыделение, мм3/г ч		Потери массы, %
		+85 °С	+125 °С
Мастика ЛН	2 16	0,25 2,1	0,4 3,5	0,0035
Компаунд У-9М	2 16	0,2 1,1	0,3 1,2	0,0030
Мастика ГИПК-23-12	2 16	0,1 1,0	0,15 1,0	0,0013

Важным, однако, является не только количество продуктов га­зовыделения, но и их состав. Преимущественным компонентом в составе газов, выделяющихся в процессе эксплуатации, является вода, кроме того, имеются следы СО², СО и простейших углево­дородов. В то же время при газовыделении мастики ЛН (в отли­чие от двух других исследованных материалов) масс-спектрометр четко фиксирует содержание НС1 и С1 (до 2—5%), а также сле­ды фтора. Как видно из табл. 1.3, долгое пребывание в атмосфере после сушки клеев и компаундов нецелесообразно. Обычно либо ограни­чивают время пребывания собранных бескорпусных микросборок, ячеек и блоков МЭА даже в условиях гермозоны (они могут хра­ниться неопределенно долгое время в шкафах с защитной атмос­ферой), либо перед герметизацией подвергают их повторной тер­мообработке, сушке. Для иллюстрации этого положения приведем данные о газовыделении микросборок на подложке из поликора размером 24Х30 мм в зависимости от времени пребывания в гермозоне после монтажа на них 16 кристаллов размером 2X2 мм (табл. 1.4).

Таблица 1.4.

Время пребывания в гермозоне, ч	Газовыделение, мм3/г ч
	+85 °С	+ 125 °С
0,5	0,012	0,016
1,0	0,021	0,026
3,0	0,028	0,039
7,0	0,035	0,048
12,0	0,043	0,066
24.0	0,96	2,16
48,0	2,79	3,06

Одной из причин возможных изменений свойств элементов схе­мы в герметичном блоке является наличие остатков растворите­лей, применяемых для отмывки деталей блоков, а также входя­щих в состав лаков, эмалей и других компаундов. При этом ча­сто в технологии используется смесь растворителей, как легколе­тучих (ацетон, бензол, этиловый спирт), так и труднолетучих (кси­лол, циклогексанон), табл. 1.5. Взаимодействие с парами раство­рителя приводит к набуханию защитных органических покрытий, химическим реакциям, продукты которых могут быть весьма агрессивными. Чтобы избежать этого, перед герметизацией блоков проводится их тщательная сушка. Затруднительным является в этом случае только то, что температура сушки ограничена темпера турой ИМС других полупроводниковых приборов +(70÷85) °C. Поэтому сушка при таких температурах длится до 48 ч, а ее интенсификация возможна в условиях глубокого вакуума.

Таблица 1.5

Растворители	Относительная летучесть	Температура кипения, °С	Давление паров при +20° С, мм рт. ст.
Ацетон	2,1	56	185
Этилацетат	2,9	77,15	73
Бензол	3,0	80,2	75
Толуол	6,1	110,8	22,3
Этиловый спирт	8,3	78,3	44
Ксилол	13,5	136	10
Бутиловый спирт	33	117,7	4,7
Уайт-спирит	60	70	—
Циклогексанол	807	161	7

Межъячеечная и межблочная коммутация. Жгуты,кабели,шлейфы.

При разработке ЦАА в основном применяются следующие конструктивные приемы выполнения межъячеечной коммутации: про­водной монтаж с помощью гибкой матрицы (ремня); шлейфовый монтаж; монтаж плоскими кабелями.

Выбор метода монтажа определяется требо­ваниями, предъявляемыми к изготавливаемой аппаратуре, ее сложностью, с учетом величины помех, которую обеспечивает система проложенных проводников. Напряжение помех, вызванное электрическим монтажом, складывается из емкостной, индуктив­ной или гальванической составляющих. Емкостная составляющая определяется длиной, сечением и типом изоляции проводов, рас­стоянием между ними и земляными шинами, а индуктивная — ра­бочей частотой, длиной проводов и расстоянием между ними. Так как полностью устранить паразитные емкости и индуктивности при монтаже технически не представляется возможным, то они должны быть рассчитаны и учтены при конструировании прибо­ров, а электрический монтаж должен обеспечить их стабильность во время эксплуатации. Гальванические помехи возникают в це­пях электропитания при завышении омического сопротивления токопроводящих шин. Для снижения этого вида помех провода пи­тания выполняются плоскими, минимальной длины с поперечным сечением, соответствующим токовой нагрузке.

Монтаж одиночными проводами выполняется обычно путем их прокладки по кратчайшим расстояниям. В результате этого до­стигаются минимальные паразитные связи между электрическими цепями. Его применяют при изготовлении высокочастотной РЭА. Процесс монтажа выполняется в самом приборе пайкой вручную или накруткой на программированном оборудовании. Он характе­ризуется большой трудоемкостью и малой производительностью из-за последовательного проведения подготовительных и монтаж­ных операций.

Метод электромонтажа с помощью гибкой резиновой матрицы (ремня) выполняется облегченными проводами типа МГТФ, ГФ, ГФ100М и др. Провода по 20—30 шт. объединяются в жгуты и прошиваются в отверстия резиновой матрицы. Резиновая матрица одновременно является конструкционным несущим элементом для закрепления на нем проводов и ячеек и обеспечивает разворот яче­ек при распайке проводов. Объем, занимаемый проводным мон­тажом, занимает 7—12% от общего объема блока. Трудоемкость монтажа проводом значительна, в основном она затрачивается на прошивку резиновой матрицы проводами и распайку на контакт­ные площадки ячеек и выходных соединителей.

Для снижения трудоемкости выпуска конструкторской доку­ментации таблиц соединений обычно применяются автоматизиро­ванные системы по формированию и раскладке проводов в жгу­ты в гибкой матрице. Достоинством проводного монтажа являет­ся легкая доступность и возможность ремонта при изменении схемы соединений на этапе регулировки аппаратуры.

Свойство гибких печатных плат (ГПП) работать на перегибы позволило разработчикам ЦАА использовать их как соединитель­ные шлейфы в подвижных частях аппаратуры для развертывания ячеек ЦАА, сложенных при сборке изделий в гармошку, книжку или свернутых в рулон. Гибкие шлейфы в качестве элементов меж­блочной, внутриблочной коммутации не только обеспечивают умень­шение объема и массы аппаратуры, но и исключают субъективные ошибки, возможные при объемном монтаже; позволяют автомати­зировать процессы изготовления и сборки; обеспечивают снижение трудозатрат изготовления и сборки, что влечет за собой снижение стоимости аппаратуры. Они хорошо противостоят механическим воздействиям — ударам и вибрациям, так как имеют малую толщи­ну и сравнительно небольшую плотность.

Для изготовления ГПП используется в качестве основы лавсан, фторопласт или полиимид. Полиимид — наиболее приемлемый по­лимерный материал, который выдерживает температуры присое­динения выводов ГПП свыше 230°С. Полиимид обладает и хоро­шими механическими характеристиками: гибкие шлейфы из него могут выдерживать многократные перегибы (до 10000) с радиусом до 0,5—1 мм. Для изготовления ГПП используются два ме­тода— субтрактивный и полуаддитивный. Субтрактивный метод аналогичен тем, которые широко применяются в производстве пе­чатных плат. При этом исходная основа — фольгированный диэлек­трик (чаще всего двухслойный). Полуаддитивный метод аналоги­чен методу изготовления двухслойных полиимидных плат. Это означает, что такие ГПП можно не только из­готавливать двухсторонними, но и соединять оба уровня коммута­ции между собой через металлизированные отверстия. Естествен­но, ГПП, изготовленные по субтрактивной технологии, будут иметь плотность рисунка, соответствующую этому методу, не более 1—1,3 линий/мм; двухсторонние шлейфы имеют плотность 3—4 ли­нии/мм.

Соединение ГПП с жесткими печатными платами или с соеди­нителями осуществляется контактной пайкой балочных выводов к контактным площадкам плат. Балочный вывод шлейфа может рас­полагаться в окне пленки, которое при изготовлении получают ме­тодом травления. Шлейфы в зависимости от выполняемого назна­чения в составе ЦАА подразделяются по конструкции на два типа: статические, подвергаемые небольшому числу перегибов; динами­ческие, подвергаемые многократным перегибам. Статические шлей­фы для внутрибалочной коммутации подвергают формированию или складыванию лишь во время монтажа устройств (ячеек), они допускают минимальный радиус изгиба (0,5 мм и даже менее).

Допустимый радиус изгиба в области упругой деформации

, (1.1)

где — допустимая относительная деформация (в области уп­ругой деформации) для слоя металлизации ориентировочно при­нимается равным 0,002; — координата нейтральной линии; , и — соответственно толщина слоя меди, защитного покры­тия (Sn — Bi) и полиимида.

Если допустить изменение линейных размеров проводников в области пластической деформации, то при определении допусти­мого радиуса изгиба в области пластической деформации в форму­ле вместо ( ) для олова и меди должны быть подставлены зна­чения допустимой относительной деформации в области пластиче­ской деформации ( ), равные для меди ( ) 0,015, а для при­меняемого сплава олово — висмут 0,02.

Как видно из (1.1), устойчивость шлейфов к перегибам доволь­но сильно зависит от соотношения толщин слоев в структуре. Не­обходимо отметить, что в реальной конструкции задача расчета на­пряжений и деформаций усложняется, так как форма шлейфа при изгибе только в очень редких случаях приближается к радиальной и непрерывно меняется. В реальных условиях возможны и переко­сы шлейфов.

Для повышения устойчивости шлейфов к перегибам производится нанесение защитного покрытия на слои проводников в виде полиимидной пленки с фторопластовым покрытием типа ПМФ или нанесение на наружные поверхности полиимидных лаков толщиной 20—30 мкм с последующей имидизацией; создание рисунка ГПП производится таким образом, чтобы находящиеся в зона перегиба проводники располагались на одной стороне шлейфа или на двух сторонах с ортогональной разводкой.

Использование ГПП позволяет снизить массу внутриячеечной межблочной коммутации в 5—10 раз. В табл. 1.6 приведены характеристики некоторых видов гибких шлейфов.

Таблица 1.6

Параметры	Шлейфы
	полиимидные с защитой полиимидом		Лавсановые полиэтилен-тетрафталатной защитой
	Односторонние по субтрактивному способу	двухсторонние
Минимальная ширина проводников и зазоров, мкм	200—400	70—100	200—400
Диаметр переходных отверстий, мкм	-	70	-
Толщина проводников, мкм	75—50	15—20	35—50
Толщина диэлектрического покрытия, мкм	40—50	40—50	20
Максимальная температура работы,	— 6О ÷ +220	— 196 ÷ +ЗОО	— 40 ÷ + 1S8
Прочность сцепления металлического слоя с диэлектрическим основанием, МПа	2,5—5	10—15	2—2,7
Минимальный шаг балочных выводов, мм	1,25	0,5	2,5
Относительная стоимость	1,5	2-3	1.0

Отметим, что стойкость шлейфов к перегибам значительно зависит от радиуса перегиба и ширины проводников. Для незащищенных шлейфов при ширине проводников 100 мкм допустимое число перегибов при радиусе 0,5—1 мм и угле перегиба 180° составляет 200—250. При увеличении ширины проводников от 100 до 400 мкм стойкость к перегибам увеличивается в 2—3 раза; при дальнейшем увеличении ширины проводников она остается приблизительно постоянной. За­щищенные шлейфы с шириной проводников 100—200 мкм и ради­усе перегиба 5—9 мм выдерживают более 10000 перегибов.

Для монтажа блоков на печатных платах, особенно в опытном и мелкосерийном производстве, широ­ко применяется проводной монтаж печатных плат накруткой; од­нако и этот традиционный метод монтажа претерпевает неизбеж­ную микроминиатюризацию, вызванную появлением ИМС.

В высоконадежном методе монтажа накруткой автоматическая или полуавтоматическая монтажная головка накручивает провод, диаметром 0,25 мм на стержни квадратного сечения, расположенные с шагом 2,54 мм. Но с появлением БИС и СБИС, собранных в микрокорпусы, в которых шаг между входными — выходными кон­тактами равен 1,27 мм, уже используется проволока диаметром 0,16 мм, которая накручивается на штырьки размером 0,3х03, мм, установленные с шагом 1,25х1,25 мм. В этом варианте можно на­кручивать провода с более высокой плотностью, чем в прежнем, но при этом сохраняются особо надежные газонепроницаемые со­единения.

Гибкие пленочные коммутационные платы начинают широко распространяться и для монтажа устройств СВЧ диапазона. Од­нако в этом случае к материалу диэлектрика предъявляются до­полнительные требования: он должен обладать минимальными диэлектрическими потерями в области СВЧ и иметь е>2,5. В табл. 1.7 сведены электрические свойства некоторых органических материалов, применяемых для гибких СВЧ плат.

Таблица 1.7

Материал	ε(1 ГГц)	tgδ (100 МГц)	Удельное объ­емное сопро­тивление, Ом -см	Максималь­ная рабочая температура, oС
Тефлон, армированный стеклотканью	2,5	0,0008	1018	240
Полисульфон	3,07	0,003	1013-1014	170
Сополимер тетрафторетилена и шестифтористого пропилена	2,0-2,05	<0,003	<1018	220
Сополимер этилена и тетрафторэтилена	2,6	0,0008	1018-1017	230
Полифенилоксид	2,6	0,0007	1017-1018	104

Легко видеть, что все указанные в таблице материалы имеют малое значение диэлектрической проницаемости. Для того чтобы увеличить ε применяют композиционные материалы — смесь ор­ганической основы с порошком неорганических СВЧ материалов, имеющих высокое значение б (материалы типа Duroid 6010 с ε=10,5±0,26, Epsilam-10 с ε=10 и др.)

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 и контактные площадки для распайки петель. 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.

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.

Рис. 1. Схема вы­полнения многопро­водного монтажа с фиксированием.

Фиксирующий слой состоит из клея ВК.-32-200 (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 (рис. 1), состоящий из уль­тразвукового прижима 1, ножа-отсекателя 2 и подающего устройст­ва 4. Оптимальные режимы работы прижима: 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.

При выполнении внутри- и межблочного монтажа должны быть выполнены следующие требования: минимальная длина электри­ческих связей и ее стабильность при механических испытаниях; высокая помехоустойчивость за счет применения экранирующих оплеток проводов, экранирующих слоев и заземления каждого эк­рана в отдельности; обеспечение надежности и долговечности электрических и механических соединений; оголенные участки электромонтажных материалов должны иметь антикоррозионное и технологическое покрытие под пайку; соблюдение допустимых расстояний между оголенными участками монтажных проводов и металлическими деталями каркасов (не менее 3 мм для цепей с напряжением до 250 В и 5 мм для цепей свыше 250 В); выполне­ние монтажных соединений, расположенных в непосредственной близости от сильно нагретых деталей, проводами в термостойкой изоляции; подключение к каждому контакту не более трех мон­тажных соединений; возможность доступа к отдельным элемен­там с целью проведения контроля, настройки и регулировки ап­паратуры; монтажные элементы не должны располагаться на ост­рых кромках несущих конструкций.

После окончания монтажно-сборочных работ места соединений очищаются от остатков флюса, а аппаратура — от остатков мон­тажных материалов.

Формообразование конструкционных элементов

Вопросы формообразования конструкционных элементов име­ют весьма важное значение в технологии монтажа МЭА ввиду то­го, что требования к таким изделиям, как видим, весьма жесткие — они должны обладать достаточной механической прочностью, вы­соким значением теплопроводности и в, то же время быть легкими и обладать необходимой газонепроницаемостью. Кроме того, сле­дует учитывать технологический фактор — материалы не должны быть критичны к условиям различных методов формообразования (при всей сложности и большой номенклатуре конструкций блоков и узлов МЭА). Этим требованиям лучше всего удовлетворяют магниевые, магниево-литиевые и алюминиевые сплавы типа АМГ или АМЦ. В отдельных случаях применяют пластмассы, поверх­ность которых иногда металлизируют (полностью или частично).

Металлоемкость конструкций МЭА еще высока и составляет от 20 до 50% всей массы. Необходимыми условиями внедрения прог­рессивных методов формообразования является унификация, типизация, стандартизация конструкционных элементов и технологии их изготовления. В этом случае даже при сравнительно небольшой серийности отдельных устройств МЭА экономически целесообразно использовать в производстве методы: литье под давлением, тонколистовая штамповка и сварка, метод порошковой металлургии.

Большинство металлических конструкций МЭА еще выполня­ется фрезерованием с использованием станков с программным уп­равлением. При этом применяют последовательное, параллельно-последовательное фрезерование и фрезерование на поворотных столах. Для тонкого фрезерования плоских поверхностей деталей применяют и фрезы, оснащенные алмазными резцами.

Литье под давлением является наиболее производительным технологическим процессом для производства тонкостенных корпусов сложной формы из алюминиевых и магниевых сплавов. Минимальная толщина стенок отливок составляет 0,5 мм, оптимальная — 1-3 мм (при тонкостенном литье не только уменьшается металлоемкость конструкционных изделий, но и увеличивается скорость кристаллизации сплава, создается равномерная мелкозернистая структура, повышаются механические свойства отливок). Литье под давлением обеспечивает и наименьшие диаметры отверстий, получаемых различными методами литья (до 1 мм). Сплавы для литья под давлением должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах (отливка не должна ломаться при выталкивании), минимальной усадкой, высокой жидкотекучестью при небольшом перегреве и небольшим интервалом температур кристаллизации. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛИ, АЛ28 и АЛ32) и магниевые (МЛ5 и МЛ6) сплавы, латунь (ЛС59-1Л и ЛК80-ЗЛ). Точность размеров отливок и шероховатость поверхности зависят от качества обработок пресс-форм. Основные детали пресс-форм, соприкасающиеся с расплав­ленным металлом, изготавливают из высоколегированных сталей (ЗХ2В8Ф, 4X5 МФС, 5ХВ2В) и обрабатывают по 8—10 квалитету точности (Ра=1,25—0,32 мкм).

Вакуумирование пресс-формы и камеры прессования позволя­ет повышать качество отливок: увеличивается (в 1,5-2 раза) от­носительное удлинение и ударная вязкость, имеется возможность уменьшить толщину стенок на 30-40%, улучшается качество по­верхности.

Большое распространение при изготовлении ряда конструктив­ных элементов МЭА получили методы штамповки, особенно листовых заготовок. При этом достигается эффект получения достаточно легких, прочных и жестких конструкций деталей при неболь­шом расходе материала, большая производительность и низкая стоимость деталей, взаимозаменяемость деталей вследствие их большой точности и единообразия, благоприятные условия для ме­ханизации и автоматизации операций и создания автоматических линий и участков. При холодной обработке давлением (холодная штамповка) в металле протекает процесс пластической деформа­ции, вызывающей изменение не только формы и размера заготов­ки, но и физико-механических и даже химических свойств металла. С увеличением степени деформации возрастают предел прочности и твердость, снижаются пластические характеристики (относитель­ное удлинение, ударная вязкость), увеличивается электрическое сопротивление, понижаются стойкость к коррозии и теплопровод­ность. Горячая обработка давлением (горячая штамповка) обыч­но происходит при температурах, значительно превышающих тем­пературу рекристаллизации, поэтому кроме указанных процессов (наклеп металлов) происходит и его разупрочнение (снятие на­клепа). Снятие наклепа, сопровождающееся снятием внутренних напряжений, характерно и для процессов отжига деталей, изготовленных холодной штамповкой при последующем отжиге в диапазоне температур, превышающих температуру рекристаллизации.

Диапазон размеров штампуемых деталей очень большой — по длине и ширине от одного миллиметра до 6—7 мм, по толщи­не — от десятых долей миллиметра до 100 мм, шероховатость поверхности среза достигается по всей толщине R_z = 3,2—1,6 мкм точностью 6—9 квалитета.

Применение листовой штамповки связано с изготовлением срав­нительно трудоемкой и материалоемкой оснастки, поэтому в мелкосерийном и опытном производстве штамповка обычных конструк­ций невыгодна. Обычно в таких случаях применяют поэлементную штамповку или комплект универсальных штампов.

В условиях массового производства исключительно эффектив­на порошковая металлургия — метод изготовления деталей из металлических порошков и их смесей с неметаллическими матери­алами без расплавления основного компонента. Вначале произ­водят прессование порошка при нормальной температуре в сталь­ных пресс-формах для придания требуемой формы и размеров из­делию, а затем заготовки спекают в защитной атмосфере. Меха­нические свойства изделий из порошков близки по свойствам к свойствам литых деталей, причем по отдельным параметрам пока­затели выше, например для алюминия δ_b = 300—400 МПа (30— 40кгс/мм²) по сравнению с 180—200 МПа (18—20кгс/мм2); H_b = 80—90 (40—50); δ = 8—12% (10—12%), сравнение проведено для литых заготовок. Насыпная масса алюминиевых порошков (ее постоянство определяет стабильность усадки при спекании) сос­тавляет 0,7—0,8 г/см³.

Однако при конструировании деталей, которые изготавливают­ся методами порошковой металлургии, следует учитывать следующие ограничения: детали должны быть без наружной и внутрен­ней резьбы, иметь плавные переходы от тонких сечений к толстым, и радиусы скругления не менее 1 мм.

Процесс спекания протекает поэтапно — вначале (при темпера­туре 150° С) производят удаление влаги, затем происходит снятие упругих напряжений и активное сцепление частиц (темпера­тура составляет 75—80% от окончательной температуры спекания) и, наконец, окончательное спекание. Несмотря на высокое давление прессования при указанных режимах, не удается достигнуть 100%-ной плотности — дальнейшее увеличение давления прессова­ния ведет к расслаиванию прессовок и браку. Однако определен­ная степень пористости полезна, так как изделия приобретают осо­бые физические свойства, например малый коэффициент трения. Для получения плотных изделий (что требуется чаще всего) ис­пользуют горячее прессование, когда процессы прессования и спе­кания совмещают. При этом, к сожалению, стойкость пресс-форм понижается Процесс горячего прессования происходит в 20—30 раз быстрее, чем обычный процесс.

Методами литья под давлением и прессованием изготавливают ряд конструкционных деталей и отдельные корпуса МЭА из пласт­масс. Наиболее широко для изготовления таких изделий исполь­зуются пресс-порошки различных марок на основе феноло-, фено-лоанилино- и мочевиноформальдегидных смол, фенолокаучуковых пресс-порошков (не содержащих серу), а также полиимиды и полиамиды. Очень часто используются наполнители (порошки, волокниты, стекловолокниты). Литые и прессованные детали имев гладкие поверхности с шероховатостью R_a=1,25—0,8 мкм, обработанные по 11-13 квалитету точности, и почти не требуют обработки резанием. Величина расчетной усадки может быть менее 0,1- 0,16%. Для полиимидов и стеклопластиков допускается тол­щина стенок 0,3 мм; минимальное предельное отношение глубины создаваемых отверстий к их диаметру должно составлять менее двух, таким образом, для полиимидов достижимы минимальные значения диаметров порядка 0,5 мм.

Часто применяется армирование пластмассовых изделий метал­лическими элементами; при этом арматура не должна быть мас­сивной и располагаться близко к поверхности детали.

При обработке пластмасс необходимо учитывать ряд техноло­гических ограничений: детали, соприкасающиеся с другими дета­лями (пластмассовыми или металлическими), не должны иметь сплошных опорных поверхностей, а должны быть в виде выступов, буртиков, с выступающим дном и т. п.; в местах сопряжения по­верхностей и ребер жесткости необходимо делать плавные переходы и радиусы скруглений (не менее 0,5- 1,0 мм для внутренних по­верхностей и 1—2 мм для внешних), не рекомендуется прямоуголь­ная и мелкая резьба (с шагом менее 0,4 мм) вследствие их недо­статочной прочности.

Поверхность пластмассовых деталей можно металлизировать — чаще всего на нее наносится медь толщиной от единиц до десять микрометров, а в дальнейшем проводится электрохимическая защита медного слоя (сплавы олова, никель, значительно реже золото). Способы металлизации — химический, вакуумное распы­ление и иногда горячее распыление расплавленного металла. Од­нако в последнем случае трудно достигнуть хорошей адгезии и рав­номерности покрытия.

Для защиты металлических конструкционных деталей от кор­розии, а также в декоративных целях широко применяют химиче­ские, гальванические и лакокрасочные покрытия. Химическое ок­сидирование этих материалов проводят в растворах, содержащих щелочь и хроматы щелочных металлов (например, в водном раст­воре 50 г/л кальцинированной соды и 15 г/л хромовокислого нат­рия в течение 10 – 12 мин при 85—100° С). Полученную пленку за­крепляют в водном растворе хромового ангидрида. Электрохими­ческие методы используются для покрытия никелем, сплавом оло­во— свинец, для хромирования. В качестве лакокрасочных покры­тий используются масляно-, масляно-смоляные и эфироцеллюлозные материалы, в том числе фенольно-формальдегидные силоксановые, перхлорвиниловые, полиуретановые, эпоксидные, нитроцеллюлозные и нитроглифталевые покрытия.