Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет) Кафедра Радиоэлектронные Телекоммуникационные Устройства и Системы "Утверждаю" задани е зав кафедрой на диплом

Вид материала

Диплом

Содержание Обоснование технологичности конструкции. Список литературы

Подобный материал:

• Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 10.69kb.
• На правах рукописи, 514.74kb.
• ­­­ Международная конференция, 110.27kb.
• «Академия надёжности», 312.6kb.
• Рабочая программа практики для направления/специальности 210304 65 «Радиоэлектронные, 174.76kb.
• Методические указания к выполнению дипломных проектов по специальности 210304 "Радиоэлектронные, 267.26kb.
• Техническое задание IV. Содержание расчетно-пояснительной записки > А. Специальная, 56.89kb.
• Методические рекомендации для студентов 4-5 курсов кафедры икт миэм. Редакция, 168.28kb.
• «Кооперативные системы. Виртуальные сообщества», 238.25kb.
• Становление и развитие приборостроительной отрасли в СССР 1927-1990 гг. 08. 00. 01-, 405.59kb.

Выбор защитного покрытия Рассмотрим необходимость применения защитного покрытия от влаги. По условиям эксплуатации данный усилитель предназначен для эксплуатации в районах умеренного климата при нормальных : температуре воздуха 10-35⁰С, относительной влажности воздуха 80% при 25⁰С и атмосферном давлении 630-800мм рт.ст. Нормальные условия при эксплуатации радиоаппаратуры выдерживаются далеко не всегда. Прежде всего, это относится к влажности воздуха. Следует отличать абсолютную влажность, характеризующую количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1м3 воздуха, от относительной влажности, представляющей собой выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к тому количеству водяного пара, при котором воздух насыщен при каждой данной температуре (дальнейшее его насыщение невозможно - избыток влаги выпадает в виде росы). Повышение температуры приводит к уменьшению относительной влажности, а понижение, наоборот,- к увеличению ее вплоть до выпадения росы. Нередко радиоаппаратуру устанавливают возле окна. При проветривании помещения в теплое время года влажный наружный воздух обдувает ее, попадает через вентиляционные отверстия внутрь футляра, и, если температура вне помещения выше, чем внутри, относительная влажность воздуха в футляре растет, может выпасть роса. Такая же картина наблюдается и зимой, но в этом случае внешний воздух охлаждает блоки радиоаппаратуры, и роса выпадает на них из влажного воздуха помещения. Этим объясняется требование инструкций по эксплуатации выдерживать внесенный с улицы в помещение аппарат не менее двух часов, не извлекая из упаковки (коробка защищает его от влажного воздуха). Действие влажного воздуха на радиоаппаратуру объясняется малыми размерами молекул воды (до 3·10^-8см). Это позволяет ей проникать в мельчайшие поры и трещины диэлектриков, а так как она хорошо растворяет соли и щелочи, то происходящий при этом процесс электролитической диссоциации приводит к образованию проводящих электролитов, резко снижающих поверхностное и объемное сопротивление изоляции. Даже при нормальной относительной влажности воздуха (до 80%) все тела покрыты тончайшей (0,001...0,01мкм) плёнкой влаги, которая может быть непрерывной (на гидрофильной поверхности) или прерывистой (на гидрофобной). С ростом относительной влажности толщина пленки растет и при 93...96% достигает сотни микрон, резко снижая поверхностное сопротивление изолятора. Уменьшение поверхностного и объемного сопротивлений приводит к шунтированию элементов, появлению гальванических связей между ними, возрастанию потерь в конденсаторах и трансформаторах, падению добротности катушек и так далее. Все это вызывает ухудшение работы аппарата и в ряде случаем выход его из строя из-за электрических пробоев. Весьма опасна, особенно для серебра и олова, электрохимическая коррозия, приводящая к нарушению паяных соединений в печатном монтаже, возрастанию переходного сопротивления контактов реле и переключателей (вплоть до полного разрыва цепи). Большую опасность высокая относительная влажность представляет для самих печатных плат: из-за небольших расстояний между проводниками появление пленки и капель влаги приводит к пробою между ними. Следовательно, воздух с высокой (80%и более) относительной влажностью, действующей длительное время на радиоаппаратуру,- фактор, который необходимо учитывать при ее конструировании и эксплуатации. Ежедневная работа в течение четырех-пяти часов в какой-то мере предохраняет радиоаппаратуру от повреждения в этих условиях. Способы защиты радиоэлектронной аппаратуры от действия влажного воздуха бывают пассивными и активными. Пассивная защита основана на создании барьера, либо замедляющего проникновение влаги, либо полностью изолирующего его от влажного воздуха. В первом случае это достигается пропиткой или покрытием объекта различными веществами (смолами, лаками, компаундами), во втором - помещением его в герметичный корпус (металлический корпус, стеклянный или керамический баллон). Активная защита заключается в поглощении влаги адсорбентами, снижающими относительную влажность воздуха в кожухе аппарата до безопасного уровня. Пассивные способы в настоящее время - основные при защите радиоаппаратуры. Следует, однако, отметить, что полная герметизация бытовых аппаратов обычно не применяется из-за большой стоимости, значительной материалоёмкости, увеличения массы и объема аппарата, сложности уплотнения осей ручек управления, плохой ремонтопригодности и так далее. Самый распространенный и дешевый способ защиты стеклотекстолитовых ПП - покрытие их бакелитовыми, эпоксидными и другими лаками или эпоксидной смолой. Наиболее стойко к действию влаги покрытие из эпоксидной смолы, обеспечивающее самое высокое поверхностное сопротивление. Несколько хуже защитные свойства перхлорвиниловых, фенольных и эпоксидных лаков. Слоистые диэлектрические материалы относительно малочувствительны к проникновению влаги, но и малое проникновение влаги может оказать существенное влияние на работоспособность РЭА. Влага проникает в материал главным образом через торцевые части платы. Однако, если поверхность платы имеет механические или химические повреждения, абсорбция может происходить и через поверхность. Поэтому для устранения влияния влаги на работу печатной платы и придания ей большей механической прочности - используем защитное покрытие. Для ОПП наносим защитное покрытие только со стороны печатных проводников, при этом защищаем проводящие дорожки и обрезанные края платы. Этот метод характерен для ремонтопригодных плат, поэтому используем прозрачное защитное покрытие. Покрытие, при маскировании контактов, можно наносить методами погружения, пневматического распыления, полива, окунания с последующим центрифугированием. Многие материалы для защитных покрытий печатных плат хорошо совместимы с пайкой, т.е. их не надо удалять перед пайкой для присоединения или отпайки компонентов. В качестве материала для защитного покрытия можно использовать лаки на основе алкидных стиреновых смол или быстросохнущие модифицированные фенольные смолы. Эти лаки высыхают на воздухе, они достаточно хорошо совместимы с канифольными флюсами. Один из недостатков: - выделение органических паров, вызывающих коррозию используемых материалов. Для максимальной тепловой долговечности можно применять кремнийорганические лаки; но они непрочны механически и неустойчивы к некоторым растворителям. Винильные лаки образуют плотные плёнки с характеристиками, удовлетворяющими механическим и электрическим требованиям. Популярны лаки на основе эпоксидной смолы: они долговечны, обладают хорошей адгезией к соответствующим образом подготовленным поверхностям и отличными электрическими свойствами. Но они не позволяют создать ремонтопригодные покрытия (их трудно удалять). Наибольшее распространение получили акрилы, полиуретаны и изомеризованная резина. Акриловые лаки аналогичны виниловым, они влагостойки, с хорошими электрическими свойствами, но нестойки к некоторым растворителям. Полиуретаны очень разнородны; их свойства хуже, чем у лаков на основе двухкомпонентной системы (на основе полиэфирной смолы, смешанной с изоцианатными компаундами непосредственно перед использованием). Они имеют хорошую стойкость к растворителям и внешним воздействиям, хорошие электрические свойства. Так же можно применять парафины и другие изолирующие материалы, (например: раствор кремнийорганических полимеров в ксилене, который высыхает на воздухе и образует прозрачную воскообразную гибкую плёнку с хорошими гидрофобными и диэлектрическими свойствами. Наиболее распространённые материалы, применяемые для защитных покрытий: - Лак СБ-1с, на основе фенолформальдегидной смолы, нанесённый на поверхность сохнет при температуре 600^оС в течение 4 ч, наносят его до пяти слоев с сушкой после каждого слоя, получается плотная эластичная пленка толщиной до 140мкм. - Лак УР-231: раствор алкидно-эпоксидной смолы в смеси органических растворителей (ксилол, бутилацетат) с добавкой отвердителя ДГУ (диэтиленгликольуретан), отличается повышенной эластичностью, влагостойкостью и температуростойкостью, поэтому может применяться для гибких оснований. Лак приготовляют перед нанесением в соответствии с инструкцией и наносят на поверхность пульверизацией, погружением или кисточкой. Наносят четыре слоя с сушкой после каждого слоя при температуре 18-230^оС в течение 1,5ч. - Лак ЭП-730: раствор эпоксидной смолы Э-41 в смеси органических растворителей (ацетон, бутилацетат) с добавкой отвердителя; предназначен для защиты узлов на ПП, работающих в условиях повышенной влажности, температуры и в различных климатических районах. - Лак ЭП-9114: раствор эпоксидной смолы ЭП-20 в растворителях (ксилол, эпихлоргидрин) с добавкой отвердителя. Эти лаки дают покрытия с высокими защитными свойствами, двухкомпонентны, но токсичны и пожароопасны. Исходя из вышеизложенного, в качестве защитного покрытия выбираем лак УР-231. Лак наносится на автоматизированных установках ТС608.00.00 или УЛПМ-901; с горизонтальной или вертикальной установкой ПП при погружении в лак; окунанием с вибрацией и последующим центрифугированием. Технологический процесс нанесения влагозащитных покрытий методом окунания с центрифугированием состоит из следующих основных операций: 1) обезжиривание; 2) защита мест, не подлежащих покрытию; 3) сушка; 4) нанесение первого слоя лака; 5) сушка; 6) нанесение второго слоя лака; 7) сушка; 8) удаление защитных материалов. Для сушки поверхности печатной платы после покрытия изоляционным лаком применяем установку УТС-904,которая автоматически поддерживает заданный режим. Источники тепла – трубчатые электронагреватели с рефлекторами – позволяют производить сушку лакового покрытия от нижних слоёв к верхним, что улучшает условия удаления растворителя и резко сокращает время сушки.

Технологический процесс изготовления печатной платы Для производства односторонней печатной платы с металлизированными монтажными отверстиями воспользуемся комбинированным позитивным методом, являющимся разновидностью субтрактивной технологии. Суть её заключается в следующем: - создание на поверхности фольгированного диэлектрика рисунка; - защите его слоем металла или фоторезиста; - дальнейшем удалении незащищённых участков медной фольги с помощью травления. При позитивном методе, печатный рисунок защищают металлом (серебро, золото, сплавы на основе олова), а стравливание меди с незащищённых участков производится на последнем этапе изготовления ПП. Позитивный комбинированный способ является основным при изготовлении печатных плат. Преимуществами позитивного комбинированного метода, по сравнению с негативным являются: хорошая адгезия проводника, повышенная надежность монтажных отверстий, высокие электроизоляционные свойства. Последнее объясняется тем, что при длительной обработке в химически агрессивных растворах (растворы химического меднения, электролиты и др.) диэлектрическое основание защищено фольгой и потому лучше сохраняет свои свойства. Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит из следующих операций: 1. Резка заготовок; 2. Пробивка базовых отверстий; 3. Подготовка поверхности заготовок; 4. Нанесение сухого пленочного фоторезиста; 5. Нанесение защитного лака; 6. Сверловка отверстий; 7. Химическое меднение; 8. Снятие защитного лака; 9. Гальваническая затяжка; 10. Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия ПОС-61; 11. Снятие фоторезиста; 12. Травление печатной платы; 13. Осветление печатной платы; 14. Оплавление печатной платы; 15. Механическая обработка; 16. Упаковка. Рассмотрим каждую операцию более подробно. Резка заготовок. Фольгированные диэлектрики обычно выпускаются больших размеров, поэтому первой операцией практически любого технологического процесса является резка заготовок. Для резки фольгированных диэлектриков используют роликовые одноножевые, многоножевые и гильотинные прецизионные ножницы. На одноножевых роликовых ножницах можно получить заготовки размером от 50х50 до 500х900мм при толщине материала 0,025-3мм. Скорость резания плавно регулируется в пределах 2-13,5м/мин. Точность резания ±1,0мм. Для удаления пыли, образующейся при резании заготовки, ножницы оборудованы пылесосом. Из листов фольгированного диэлектрика одноножевыми роликовыми ножницами (при скорости резания 5м/мин).нарезаем заготовки требуемых размеров с припуском на технологическое поле по 10мм с каждой стороны. Далее с торцов заготовки снимаем заусенцы во избежание повреждения рук во время технологического процесса. Качество снятия заусенцев определяется визуально. Резка заготовок не должна вызывать расслаивания диэлектрического основания, образования трещин, сколов, а также царапин на поверхности заготовок. Пробивка базовых отверстий. Базовые отверстия необходимы для фиксации платы во время технологического процесса. Сверловка отверстий является разновидностью механической обработки. Это одна из самых трудоемких и важных операций. При выборе сверлильного оборудования необходимо учитывать следующие основные особенности: изготовление нескольких тысяч отверстий в смену, необходимость обеспечения перпендикулярности осей отверстий к поверхности платы, обработка плат без заусенцев. При сверлении важнейшими характеристиками операции являются: конструкция сверлильного станка, геометрия сверла, скорость резания и скорость осевой подачи. Для правильной фиксации сверла используются специальные высокоточные кондукторы. Кроме того, необходимо обеспечить моментальное удаление стружки из зоны сверления. Как известно , стеклотекстолит является высокоабразивным материалом, поэтому необходимо применять твердосплавные сверла. Применение сверл из твердого сплава позволяет значительно повысить производительность труда при сверлении и улучшить чистоту обработки отверстий. В большинстве случаев заготовки сверлят в пакете, высота пакета до 6мм. В данном технологическом процессе заготовки будем сверлить в пакете на сверлильном станке С-106. Скорость вращения сверла при этом должна быть в пределах 15000-20000об/мин, а осевая скорость подачи сверла - 5-10мм/мин. Заготовки собираются в кондукторе, закрепляются и на сверлильном станке просверливаются базовые отверстия. Подготовка поверхности заготовок. От состояния поверхности фольги и диэлектрика во многом зависит адгезия наносимых впоследствии покрытий. Качество подготовки поверхности имеет важное значение как при нанесении фоторезиста, так и при осаждении металла. Широко используют химические и механические способы подготовки поверхности или их сочетание. Консервирующие покрытия легко снимаются органическим растворителем, с последующей промывкой в воде и сушкой. Окисные пленки, пылевые и органические загрязнения удаляются последовательной промывкой в органических растворителях (ксилоле, бензоле, хладоне) и водных растворах фосфатов, соды, едкого натра. Удаление оксидного слоя толщиной не менее 0,5мкм производят механической очисткой крацевальными щетками или абразивными валками. Недостаток этого способа - быстрое зажиривание очищающих валков, а затем, и очищающей поверхности. Часто для удаления оксидной пленки применяют гидроабразивную обработку. Высокое качество зачистки получают при обработке распыленной абразивной пульпой. Гидроабразивная обработка удаляет с фольги заусенцы, образующиеся после сверления, и очищает внутренние медные торцы контактных площадок в отверстиях многосторонних печатных плат от эпоксидной смолы. Высокое качество очистки получают при сочетании гидроабразивной обработки с использованием водной суспензии и крацевания. На этом принципе работают установки для зачистки боковых поверхностей заготовок и отверстий печатных плат нейлоновыми щетками и пемзовой суспензией. Для двусторонней механической зачистки  поверхности фольгированного диэлектрика часто применяют специальную крацевальную установку. Обработка поверхности производится вращающимися латунными щетками в струе технологического раствора. Установка может обрабатывать заготовки максимальным размером 500х500мм при их толщине 0,1-3,0мм, частота вращения щеток 1200об/мин, усилие поджатия плат к щеткам 147 Н. Химическое удаление оксидной пленки (декапирование) наиболее эффективно осуществляется в 10 %-ном растворе соляной кислоты. К качеству очистки фольгированной поверхности предъявляют высокие требования, так как от этого во многом зависят адгезия фоторезиста и качество рисунка схемы. В данном технологическом процессе подготовка поверхности заготовок производится декапированием заготовок в 5%-ном растворе соляной кислоты и обезжириванием венской известью. Для этого необходимо поместить заготовки на 15сек в 5%-ный раствор соляной кислоты при температуре 18-25⁰С. Промыть заготовки в течение 2-3мин в холодной проточной воде при температуре 18-25⁰С. Далее зачистить заготовки венской известью в течение 2-3мин. Снова промыть заготовки в холодной проточной воде при температуре 18-25⁰С в течение 2-3мин. Затем декапировать заготовки в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3сек при температуре 18-25⁰С, опять промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰C, промыть заготовки в дистиллированной воде при температуре  20±2⁰C в течение 1-2мин. Затем сушить заготовки сжатым воздухом при температуре 18-25⁰С до полного их высыхания. После всех этих операций необходимо проконтролировать качество зачистки поверхности фольги. Контроль рабочий. Нанесение сухого пленочного фоторезиста. От фоторезиста очень часто требуется высокое разрешение, а это достигается только на однородных, без проколов пленках фоторезистов, имеющих хорошее сцепление с фольгой. Вот почему предъявляются такие высокие требования к предыдущим операциям. Необходимо свести до минимума содержание влаги на плате или фоторезисте, так как она может стать причиной проколов или плохой адгезии. Все операции с фоторезистом нужно проводить в помещении при относительной влажности не более 50%. Для удаления влаги с поверхности платы применяем сушку в термошкафах. В зависимости от применяемого фоторезиста существуют несколько методов нанесения фоторезиста на поверхность фольгированного диэлектрика. Жидкий фоторезист наносится методом окунания, полива, разбрызгиванием, электростатическим распылением с последующей сушкой при температуре 400⁰С в центрифуге до полного высыхания. Такая сушка обеспечивает равномерность толщины слоя. При применении жидкого фоторезиста необходимо обеспечивать высокую равномерность наносимого слоя по заготовке и исключать потерю фоторезиста. Известны установки нанесения жидкого фоторезиста валковым способом с последующей сушкой теплонагревателями. Этот способ обеспечивает равномерную толщину фоторезиста на заготовках с предварительно просверленными отверстиями. Более производительной является заготовка нанесения жидкого фоторезиста способом медленного вытягивания заготовки с заданной скоростью из объема фоторезиста. При этом обеспечивается толщина наносимого слоя фоторезиста в 3-4мкм. Для повышения защитных свойств жидкого фоторезиста после экспонирования и проявления проводят его термическое дубление. Для этой цели используют шкафы с электрокалорифером. При температуре нагрева камеры до 150⁰С цикл дубления длится 4-4,5ч. Более эффективным является применение установок дубления фоторезиста в расплаве солей. Для экспонирования рисунка схемы рекомендуются установки с равномерным световым потоком по всей площади светокопирования, невысокой рабочей температурой ламп для предотвращения перегрева фотошаблона. Сухие плёночные фоторезисты наносятся ламинированием. Возрастающие требования к точности и качеству схем, необходимость автоматизации процессов и рост объёмов выпуска плат привели к замене жидких фоторезистов сухим плёночным фоторезистом (СПФ). Широкое внедрение сухоплёночных фоторезистов привело к тому, что все ведущие предприятия - изготовители печатных плат в настоящее время располагают всем необходимым технологическим и контрольным оборудованием для их применения. СПФ состоит из слоя полимерного фоторезиста, помещённого между двумя защитными плёнками. Для обеспечения возможности нанесения сухоплёночных фоторезистов на автоматическом оборудовании плёнки поставляются в рулонах. На поверхность заготовки СПФ наносится в установках ламинирования. Адгезия СПФ к металлической поверхности заготовок обеспечивается разогревом пленки фоторезиста на плите до размягчения с последующим прижатием при протягивании заготовки между валками. Установка снабжена термопарой и прибором контроля температуры нагрева пленки фоторезиста. На установке  можно наносить СПФ на заготовки шириной до 600мм со скоростью их прохождения между валками 1,0-3,0м/мин. Фоторезист нагревается до температуры 110-120⁰С. В процессе нанесения одну защитную плёнку с фоторезиста удаляют, в то время как другая остаётся и защищает фоторезист с наружной стороны. В данном технологическом процессе применяем сухой плёночный фоторезист СПФ-2,  наносимый на ламинаторе КП 63.46.4. В данном случае рисунок схемы получают методом фотопечати. Для этого перед нанесением фоторезиста заготовку необходимо выдержать в сушильном шкафу при температуре 75±5⁰С в течение 1часа. Затем последовательно на обе стороны заготовки нанести фоторезист, обрезать ножницами излишки по краям платы, освободить базовые отверстия от фоторезиста, выдержать заготовки при неактиничном освещении в течение 30мин при температуре собрать пакет из фотошаблона и платы, экспонировать заготовки в установке экспонирования КП 6341. Снова выдержать заготовки при неактиничном освещении в течение 30мин при температуре 18±2⁰С. Проявить заготовку в установке проявления АРС-2.950.000, затем промыть платы в мыльном растворе, промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С, декапировать заготовки в 20%-ном растворе серной кислоты в течение 1мин при температуре 20±2⁰С. Снова промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С, сушить заготовки сжатым воздухом. После этого следует проконтролировать проявленный рисунок. После экспонирования заготовки, перед проявлением, необходимо удалить плёнку, защищающую фоторезист. Нанесение защитного лака. Лак наносится для того, чтобы защитить поверхность платы от процесса химического меднения. Лак обычно наносится окунанием в ванну с лаком, поливом платы с наклоном в 10-15⁰С или распылением из пульверизатора. Затем плата сушится в сушильном шкафу при температуре 60-150⁰С в течение 2-3ч. Температура сушки задается предельно допустимой температурой для навесных электрорадиоэлементов, установленных на печатную плату. Лак для защитного покрытия должен обладать следующими свойствами: высокой влагостойкостью, хорошими диэлектрическими параметрами (малыми диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь), температуростойкостью, химической инертностью и механической прочностью. При выборе лака для защитного покрытия следует также учитывать свойства материалов, использованных для изготовления основания печатной платы и для приклеивания проводников, чтобы при полимеризации покрытия не произошло изменения свойств этих материалов. Существуют различные лаки для защитного покрытия, такие как лак СБ-1с на основе фенолформальдегидной смолы, лак Э-4100 на основе эпоксидной смолы, лак УР-231 и другие. В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия применяем лак УР-231. Для нанесения лака на поверхность заготовки необходимо окунуть её в кювету с лаком на 2-3сек, температура лака должна быть в пределах 18-25⁰С, а затем следует сушить заготовку в термошкафу КП 4506 в течение 1,5часов при температуре 120⁰С. Сверловка отверстий. Наиболее трудоёмкий и сложный процесс в механической обработке печатных плат - получение отверстий под металлизацию. Их выполняют главным образом сверлением, так как сделать отверстия штамповкой  в применяемых для производства плат стеклопластиках  трудно.  Для сверления стеклопластиков используют твердосплавный инструмент  специальной конструкции. Применение инструмента из твёрдого сплава позволяет  значительно  повысить  производительность  труда  при  сверлении и зенковании  и  улучшить  чистоту  обработки  отверстий. Чаще  всего свёрла изготавливают  из  твердоуглеродистых сталей марки У-10, У-18, У-7. В основном используют  две  формы сверла:  сложнопрофильные  и  цилиндрические. Так как стеклотекстолит  является  высокоабразивным  материалом,  то  стойкость  свёрл невелика. Так, например, стойкость тонких свёрл - около 10000 сверлений. При выборе сверлильного оборудования необходимо учитывать такие особенности, как изготовление нескольких миллионов отверстий в смену, диаметр отверстий 0,4мм и меньше, точность расположения отверстий 0,05мм и выше, необходимость обеспечения абсолютно гладких и перпендикулярных поверхности платы отверстий, обработка плат без заусенцев и так далее. Точность и качество сверления зависит от конструкции станка и сверла.  В настоящее время используют несколько типов станков для сверления печатных плат. В основном это многошпиндельные высокооборотные станки с программным управлением, на которых помимо сверлений отверстий в печатных платах одновременно производится и зенкование или сверление отверстий в пакете без зенкования. Широко применяется также одношпиндельный полуавтомат, который может работать как с проектором, так и со щупом. На станке можно обрабатывать заготовки плат максимальным размером 520х420мм при толщине пакета 12мм. Частота вращения шпинделя 15000-30000об/мин (изменяется ступенчато). Максимальный диаметр сверления 2,5мм.  Более производительным является четырёхшпиндельный станок с программным управлением, на котором можно одновременно обрабатывать одну, две или четыре (в зависимости от размера) печатных плат по заданной программе. Станок обеспечивает частоту вращения шпинделя 10000-40000об/мин, максимальную подачу шпинделя 1000мм/мин, толщину платы или пакета 0,1-3,0мм, диаметр сверления 0,5-2,5мм. Совершенствование сверлильного оборудования для печатных плат ведётся в следующих направлениях: - увеличения числа шпинделей; - повышения скорости их подачи и частоты вращения; - упрощения методов фиксации плат на столе и их совмещение; - автоматизации смены сверла; - уменьшения шага перемещения; - увеличение скорости привода; - создание систем, предотвращающих сверление отверстий по незапрограммированной координате с повторным сверлением по прежней координате; - перехода на непосредственное управление станка от ЭВМ.    Сверление не исключает возможности получения отверстий и штамповкой, если это допускается условиями качества или определяется формой отверстий. Так, штамповкой целесообразно изготавливать отверстия в односторонних платах под выводы элементов, где перфорационные окна имеют прямоугольную форму.  В данном технологическом процессе сверление отверстий будем производить на одношпиндельном сверлильном станке КД-10. Необходимо обеспечивать следующие режимы сверления: 20000-25000об/мин, скорость осевой подачи шпинделя 2-10мм/мин.  Перед сверлением отверстий необходимо подготовить заготовки и оборудование к работе. Нужно промыть заготовки в растворе очистителя в течение 1-2 мин при температуре 20±2⁰С. Промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С. Промыть заготовки в 10% растворе аммиака в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С. Снова промыть заготовки в холодной проточной воде в течение 2-3мин при температуре 18±2⁰С, подготовить станок КД-10 к работе согласно инструкции по эксплуатации, затем обезжирить сверло в спирто-бензиновой смеси, собрать пакет из трех плат и фотошаблона, далее сверлить отверстия согласно чертежу. После сверления необходимо удалить стружку и пыль с платы и продуть отверстия сжатым воздухом. После этого следует проверить количество отверстий и их диаметры, проверить качество сверления. При сверлении не должно образовываться сколов, трещин. Стружку и пыль следует удалять сжатым воздухом. Химическое меднение. Химическое меднение является первым этапом металлизации отверстий. При этом возможно получение плавного перехода от диэлектрического основания к металлическому покрытию, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. Процесс химического меднения основан на восстановлении ионов двухвалентной меди из её комплексных солей. Толщина слоя химически осаждённой меди 0,2-0,3мкм. Химическое меднение можно проводить только после специальной подготовки - каталитической активации, которая может проводиться одноступенчатым и двухступенчатым способом. При двухступенчатой активации печатную плату сначала обезжиривают, затем декапируют торцы контактных площадок. Далее следует первый шаг активации - сенсибилизация, для чего платы опускают на 2-3мин в соляно-кислый раствор дихлорида олова. Второй шаг активации - палладирование, для чего платы помещают на 2-3мин в соляно-кислый раствор дихлорида палладия. Адсорбированные атомы палладия являются высокоактивным катализатором для любой химической реакции. При одноступенчатой активации предварительная обработка (обезжиривание и декапирование) остаётся такой же, а активация происходит в коллоидном растворе, который содержит концентрированную серную кислоту и катионы палладия при комнатной температуре. В нашем случае процесс химического меднения состоит из следующих операций: обезжирить платы в растворе тринатрий фосфата и кальцинированной соли в течение 5-10мин при температуре 50-60⁰С; промыть платы горячей проточной водой в течение 1-2мин при температуре 50-60⁰С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 20⁰С; декапировать торцы контактных площадок в 10%-ном растворе соляной кислоты в течение 3-5сек при температуре 18-25⁰С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 18-25⁰С; промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2мин при температуре 18-25⁰С; активировать в растворе хлористого палладия, соляной кислоты, двухлористого олова и дистиллированной воды в течение 10мин при температуре 18-25⁰С; промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; обработать платы в растворе ускорителя в течение 5мин при температуре 20±2⁰С;  промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С;  произвести операцию электрополировки с целью снятия металлического палладия с поверхности платы в течение 2мин при температуре 20±2⁰С;  промыть платы горячей проточной водой в течение 2-3мин при температуре 50±2⁰С;  протереть поверхность платы бязевым раствором в течение 2-3мин; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; произвести визуальный контроль электрополировки (плата должна иметь блестящий или матовый вид; при появлении на плате темных пятен, которые не удаляются во время промывки, необходимо увеличить время электрополировки до 6мин); произвести операцию химического меднения в течение 10мин при температуре 20±2⁰С; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; визуально проконтролировать покрытие в отверстиях. Снятие защитного лака. Перед гальваническим меднением необходимо снять слой защитного лака с поверхности платы. В зависимости от применяемого лака существуют различные растворители. Некоторые лаки возможно снять ацетоном. В данном технологическом процессе защитный лак будем снимать в растворителе 386. Для этого платы необходимо замочить на 2часа в растворителе 386, а затем снять слой лака беличьей кистью, после этого промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3мин при температуре 20±2⁰С, контролировать качество снятия защитного лака (на поверхности платы не должны оставаться места, покрытые пленками лака). Гальваническая затяжка. Слой химически осаждённой меди обычно имеет небольшую толщину (0,2-0,3мкм), рыхлую структуру, легко окисляется на воздухе, непригоден для токопрохождения, поэтому его защищают гальваническим наращиванием (“затяжкой”) 1-2мкм гальванической меди. Для этого необходимо декапировать платы в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3сек при температуре 18-25⁰С, промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3мин при температуре 18-25⁰С, зачистить платы венской известью в течение 2-3мин при температуре 18-25⁰С, промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3мин при температуре 18-25⁰С, снова декапировать заготовки в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3сек при температуре 18-25⁰С, промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С, промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2мин при температуре произвести гальваническую затяжку в течение 10-15мин при температуре 20±2⁰С, промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 18-25⁰С, сушить платы сжатым воздухом при температуре 18-25⁰С до полного их высыхания, контролировать качество гальванической затяжки (отверстия не должны иметь непокрытий, осадок должен быть плотный, розовый, мелкокристаллический). Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия ПОС-61. После гальванической затяжки слой осаждённой меди имеет толщину 1-2мкм. Электролитическое меднение доводит толщину в отверстиях до 25мкм, на проводниках - до 40-50мкм. Электролитическое меднение включает в себя следующие операции: ретушь под микроскопом краской НЦ-25 беличьей кистью №1; декапирование плат в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3сек при температуре 20±2⁰С; промывка плат холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; зачистка плат венской известью в течение 2-3мин при температуре 18-25⁰С; промывка плат холодной проточной водой в течение1-2мин при температуре 18-25⁰С; декапирование плат в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1мин при температуре 18-25⁰С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 18-25⁰С; произвести гальваническое меднение в растворе борфтористоводородной кислоты, борной кислоты, борфтористоводородной меди и дистиллированной воды в течение 80-90мин при температуре 20±2⁰С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С; произвести визуальный контроль покрытия (покрытие должно быть сплошным без подгара, не допускаются механические повреждения, отслоения и вздутия). Чтобы при травлении проводники и контактные площадки не стравливались их необходимо покрыть защитным металлическим покрытием. Существует различные металлические покрытия (в основном сплавы), применяемые для защитного покрытия. В данном технологическом процессе применяется сплав олово-свинец. Сплав олово-свинец стоек к воздействию травильных растворов на основе персульфата аммония, хромового ангидрида и других, но разрушается в растворе хлорного железа, поэтому в качестве травителя раствор хлорного железа применять нельзя. Для нанесения защитного покрытия необходимо промыть плату дистиллированной водой в течение 1-2мин при температуре 18-25⁰С, затем произвести гальваническое покрытие сплавом олово-свинец в растворе борфтористоводородной кислоты, борной кислоты, мездрового клея, нафтохинондисульфоновой кислоты, 25%-ного аммиака, металлического свинца, металлического олова, гидрохинона и дистиллированной воды в течение 12-15 мин при температуре 20±2⁰С, промыть платы в горячей проточной воде в течение 1-2мин при температуре 50±5⁰С, промыть платы в холодной водопроводной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С, сушить платы сжатым воздухом в течение 2-3мин при температуре 20±2⁰С, удалить ретушь ацетоном с поля платы, контролировать качество покрытия (покрытие должно быть сплошным без подгара, не допускаются механические повреждения, отслоения и вздутия). Снятие фоторезиста. Перед операцией травления фоторезист с поверхности платы необходимо снять. При большом объеме выпуска плат это следует делать  в установках снятия фоторезиста (например, АРС-2.950.000). При небольшом количестве плат фоторезист целесообразней снимать в металлической кювете щетинной кистью в растворе хлористого метилена. В данном технологическом процессе фоторезист будем снимать в установке снятия фоторезиста АРС-2.950.000 в течение 5-10мин при температуре 18-25⁰С, после этого необходимо промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-5 мин при температуре 18-25⁰С. Травление печатной платы. Травление предназначено для удаления незащищенных участков фольги с поверхности платы с целью формирования рисунка схемы. Существует несколько видов травления: травление погружением, травление с барботажем, травление разбрызгиванием, травление распылением. Травление с барботажем заключается в создании в объёме травильного раствора большого количества пузырьков воздуха, которые приводят к перемешиванию травильного раствора во всем объёме, что способствует увеличению скорости травления. Существует также несколько видов растворов для травления: раствор хлорного железа, раствор персульфата аммония, раствор хромового ангидрида и другие. Чаще всего применяют раствор хлорного железа. Скорость травления больше всего зависит от концентрации раствора. При сильно и слабоконцентрированном растворе травление происходит медленно. Наилучшие результаты травления получаются при плотности раствора 1,3г/см³. Процесс травления зависит также и от температуры травления. При температуре выше 25⁰С процесс ускоряется, но портится защитная плёнка. При комнатной температуре медная фольга растворяется за 30сек до 1мкм. В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия использовался сплав олово-свинец, который разрушается в растворе хлорного железа. Поэтому в качестве травильного раствора будем применять раствор на основе персульфата аммония. В данном случае применяется травление с барботажем. Для этого необходимо высушить плату на воздухе в течение 5-10мин при температуре 18-25⁰С, при необходимости произвести ретушь рисунка белой краской НЦ-25, травить плату в растворе персульфата аммония в течение 5-10мин при температуре не более 50⁰С, промыть плату в 5%-ном растворе водного аммиака, промыть плату в горячей проточной воде в течение 3-5мин при температуре 50-60⁰С, промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-5мин при температуре 18-25⁰С, сушить плату на воздухе в течение 5-10мин при температуре 18-25⁰С, контролировать качество травления (фольга должна быть вытравлена в местах, где нет рисунка; оставшуюся около проводников медь подрезать скальпелем; на проводниках не должно быть протравов). Осветление печатной платы. Осветление покрытия олово-свинец проводится в растворе двухлористого олова, соляной кислоты и тиомочевины. Для этого необходимо погрузить плату на 2-3 мин в раствор осветления при температуре 60-70⁰С, промыть плату горячей проточной водой в течение 2-3мин при температуре 55±5⁰С, промыть плату холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 18±5⁰С, промыть плату дистиллированной водой в течение 1-2мин при температуре 18±5⁰С. Оплавление печатной платы. Оплавление печатной платы производится с целью покрытия проводников и металлизированных отверстий оловянно-свинцовым припоем. Наиболее часто применяют конвейерную установку инфракрасного оплавления ПР-3796. Для оплавления печатных плат необходимо высушить платы в сушильном шкафу КП-4506 в течение 1часа при температуре 80±5⁰С, затем флюсовать платы флюсом ВФ-130 в течение 1-2мин при температуре 20±5⁰С, выдержать платы перед оплавлением в сушильном шкафу в вертикальном положении в течение 15-20мин при температуре 80±5⁰С, подготовить установку оплавления ПР-3796 согласно инструкции по эксплуатации, загрузить платы на конвейер установки, оплавить плату в течение 20мин при температуре 50±10⁰С,  промыть платы от остатков флюса горячей проточной водой в течение 1-2мин при температуре 50±10⁰С, промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2мин при температуре 20±5⁰С, промыть платы дистиллированной водой в течение 1-2мин  при температуре 20±5⁰С, сушить платы в течение 45мин при температуре 85±5⁰С в сушильном шкафу КП-4506, контролировать качество оплавления на поверхности проводников и в металлизированных отверстиях визуально. Проводники должны иметь блестящую гладкую поверхность. Допускается на поверхности проводников наличие следов кристаллизации припоя и частично непокрытые торцы проводников. Не допускается отслаивание проводников от диэлектрической основы и заполнение припоем отверстий диаметром большим 0,8 мм. Не допускается наличие белого налёта от плохо отмытого флюса на проводниках и в отверстиях печатной платы. Механическая обработка. Механическая обработка необходима для обрезки печатных плат по размерам (отрезка технологического поля) и снятия фаски. Существует несколько способов механической обработки печатных плат по контуру. Бесстружечная обработка печатных плат по контуру отличается низкими затратами при использовании специальных инструментов. При этом исключается нагрев обрабатываемого материала. Обработка осуществляется дисковыми ножницами. Линия реза должна быть направлена так, чтобы не возникло расслоения материала. Внешний контур односторонних печатных плат при больших сериях формируется на скоростных прессах со специальным режущим инструментом. Механическая обработка печатных плат по контуру со снятием стружки осуществляется на специальных дисковых пилах, а также на станках для снятия фаски. Эти станки снабжены инструментами или фрезами из твердых сплавов или алмазными инструментами. Скорость резания таких станков 500-2000мм/мин. Эти станки имеют следующие особенности: высокую скорость резания, применение твердосплавных или алмазных инструментов, резка идёт с обязательным равномерным охлаждением инструмента, обеспечение незначительных допусков, простая и быстрая замена инструмента Часто используют широкоуниверсальный фрезерный станок повышенной  точности, типа 675П. На станке выполняют фрезерные работы цилиндрическими, дисковыми, фасонными, торцовыми, концевыми, шпоночными и другими фрезами. В данном технологическом процессе обрезка платы производится с помощью дисковых ножниц, а снятие фасок - на станке для снятия фасок типа ГФ-646. Для этого необходимо обрезать платы на дисковых ножницах, снять фаски на станке для снятия фасок ГФ-646, промыть платы в горячей воде в течение 2-3мин при температуре 55±5⁰С, затем промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2мин при температуре 20±2⁰С, сушить платы в сушильном шкафу КП 4506. После этого следует визуально проконтролировать печатные платы на отслаивание проводников.  

Контроль печатного узла Процессы контроля качества устройств на печатных платах являются трудоёмкими и сложными. Качество печатного узла зависит от качества его составляющих: навесных радиоэлементов, печатной платы, а также, паяных соединений. В зависимости от требований к конструкции и электрическим параметрам печатного узла, входящие в него ЭРЭ подвергают перед установкой и монтажом электротермотренировке на стендах по специальной программе, чтобы уменьшить их отход в процессе последующих операций. Производство печатных плат, нанесение паяльной пасты, установка компонентов и оплавление припоя - каждый из этапов производства должен быть контролируемым. Система управления качеством предприятия должна быть построена таким образом, чтобы исключить передачу некачественного продукта от одного этапа производства к другому. Это особенно важно для начальных этапов технологического процесса - производства печатных плат или их приобретения у контрактных производителей. Не замеченные вовремя технологические ошибки или использование некачественных материалов для печатных плат может привести к отбраковке партии уже готовых изделий, при этом часто изделия оказываются неремонтопригодными. Технологический процесс изготовления плат состоит из большого числа сложных и взаимосвязанных операции, при выполнении которых возникают неучтённые и труднопредсказуемые возмущения, приводящие к отклонениям выходных параметров от номинальных. Контроль и испытание ПП предназначены для определения качества изготовленных изделий, под которым понимают степень их соответствия требованиям чертежа, технических условий, отраслевых и государственных стандартов. На повышение качества влияют: - входной контроль исходных материалов и технологических сред; - строгое соблюдение режимов и последовательности операций процесса производства; - использование автоматизированного технологического оборудования со встроенными средствами активного контроля; - организация объективного пооперационного и выходного контроля; - проведение испытаний; - организация системы управления качеством. Входному контролю подвергается каждая партия поступающего на производство диэлектрика, фоторезиста, трафаретной печатной краски. Особое внимание уделяется технологическим свойствам материалов. Проверяются и постоянно корректируются электрофизические и химические параметры используемых технологических сред на операциях травления и металлизации. Операционный контроль качества проводится после наиболее ответственных технологических операций. Число контрольных точек определяется совершенством и стабильностью процесса. Тщательно проверяется качество фотошаблонов, сетчатых трафаретов и монтажных отверстий. На этих операциях стремятся использовать автоматизированное технологическое оборудование с системами управления и контроля. Высокая надёжность операционного контроля сводит к минимуму число дефектных изделий на выходном контроле. Основными видами выходного контроля ПП являются: - контроль внешнего вида; инструментальный контроль геометрических параметров и оценка точности выполнения отдельных элементов; - проверка металлизации отверстий и их устойчивости к токовой нагрузке; - определение целостности токопроводяших цепей и сопротивления изоляции. В производстве печатных плат используются в основном оптические и электрические методы контроля. Каждому из них присущи достоинства и недостатки, и каждый способен лучше выявлять определенные виды дефектов. Лишь комплексное использование указанных методов контроля позволяет эффективно тестировать печатные платы. Оптический метод тестирования. Метод заключается в тщательной визуальной проверке печатных плат: наличии качественной металлизации монтажных отверстий и отсутствии на них маски. Кроме того, визуальный контроль позволяет убедиться в том, что для последующего электрического тестирования будет обеспечено 100-процентное контактирование тестовых щупов с соответствующими монтажными отверстиями или контактными площадками. Оборудование для визуального контроля можно разделить на три группы:
а) линзы с подсветкой используются, как правило, для определения целостности дорожек (простота и дешевизна оборудования, позволяют применять его на небольших предприятиях или для контроля несложных печатных плат);
б) стереосистемы и микроскопы - это более сложная группа оборудования, с помощью которого можно определять не только целостность дорожек, но и качество металлизации монтажных отверстий;
в) автоматизированные системы (AOI - Automatic Optical Inspection) представляют собой программно-аппаратные комплексы, имеющие подвижную оптическую систему и модуль обработки видеоизображения. Эти системы позволяют программным методом сравнивать полученное изображение с эталонным. Системы AOI универсальны, не требуют изготовления дорогостоящей оснастки. Геометрические параметры ПП: толщина, диаметр отверстий, расстояние между их центрами, величина коробления, габаритные размеры, смещение отверстий относительно центра контролируются с помощью стандартизованных инструментов для измерения линейных размеров. Погрешности формы элементов рисунка ПП определяются визуально с помощью проектора при 10, 20-кратном стереоскопическом увеличении (используются приборы КПП-1, VS/4 фирмы “Vision Engineering” и др.). Электрические методы тестирования печатных плат. Проверку металлизации монтажных отверстий проводят разрушающим или неразрушающим методом. При разрушающем методе изготавливают микрошлиф и по нему определяют толщину слоя, равномерность распределения металлизации, структуру покрытия, его пористость, наличие трещин, качество срастания с элементами печатного монтажа. Длительность приготовления образцов ограничивает применение этого метода. Экспрессную проверку качества металлизации проводят измерением омического сопротивления контактного перехода при подаче тока 1А. Проверка устойчивости соединений к токовым нагрузкам осуществляется на основе многочасовой работы металлизированных отверстий под током 1-3А. Ослабленные соединения выгорают, или в них увеличивается температура, изменение которой эффективно и с высокой точностью контролируется тепловизионными системами. Целостность токопроводящих цепей и сопротивление изоляции между проводниками проверяются электрическим методом на автоматических тестерах с числовым программным управлением. Примером таких тестеров служат установки УКИП-01 и УКПМ-2, модель 834 фирмы “DIT-MCO”, модель МРРЗООО фирмы “Mania” и др. Оборудование для электрического контроля делится на две большие группы, отличающиеся методом доступа к тестируемой печатной плате: тестовые системы с адаптером "поле контактов" и системы с подвижными пробниками. Адаптер "поле контактов" представляет собой плиту с подпружиненными контактами, на которую устанавливаются тестируемые печатные платы. Такой метод позволяет осуществлять контактирование одновременно со всеми контактным площадкам платы, что обеспечивает высокую производительность тестовой системы (тестирование даже самой сложной платы данным методом занимает всего несколько секунд). Примером адаптера "поле контактов" является тестер S-110 фирмы “Fastek”. Тестеры с подвижными пробниками имеют несколько головок (обычно по две или четыре с каждой стороны) с приводами по осям X, Y, Z. Головки перемещаются над проверяемой платой с большой скоростью, а электрические зонды, расположенные на каждой головке, осуществляют контактирование с платой. Во время контактирования происходит подача и измерение сигнала. Для тестирования этим методом не требуется дополнительных адаптеров, а для перехода от одной платы к другой, достаточно лишь изменить программу тестирования. Примером тестовой системы с подвижными пробниками является модель ELX6146 фирмы “MicroCraft”,(кроме тестирования на КЗ и обрывы, данная система позволяет контролировать номиналы встроенных в печатные платы резисторов, емкостей, индуктивностей). Рефлектометрический метод тестирования позволяет не только контролировать волновое сопротивление дорожек, но определить расстояние от начала дорожки до дефектного участка,(рефлектометрические приборы системы CITS и RITS фирмы “Polar”). Электрические методы тестирования позволяют лишь обнаружить цепи с короткозамкнутыми слоями или проводниками, но не позволяют определить точное местоположение замыкания. Одним из наиболее удачных приборов, предназначенных для локализации КЗ, является модель 950“Short Locator” фирмы “Polar”. Для локализации места КЗ с точностью до 1-2 мм используется метод "векторного поиска", являющийся новшеством фирмы “Polar Instruments”. Он заключается в подаче питания на область предполагаемой неисправности и отслеживании зависимости изменения протекающего тока от положения пробника на плате. Легкость поиска обеспечивают три указателя: цифровой, звуковой и векторный. Цифровой указатель показывает величину тока, звуковой меняет тон по мере приближения к месту дефекта, а векторный указывает направление движения тестового пробника. В обеспечение высокой надежности печатных плат требуется программа обеспечения качества печатных связей как на этапе разработки конструкции и технологии, так и на этапе изготовления опытного образца и серийного производства. Необходимо постоянно проверять правильность принятого решения в части: плотности и геометрии проводников; плотности и геометрии переходов; размера плат; количества слоев; рисунка экранов; уровня технологических проблем при выбранной плотности; требований к необходимым материалам и состояния их разработки и изготовления; возможности обеспечения контроля качества в процессе изготовления или при сборке и эксплуатации; сведение до минимума расхода материалов и количества операций при изготовлении; технической реализуемости закладываемых допусков; выполняемости и степени обоснованности отступлений от требований стандартов; компетентности требований нормативных документов ; какими средствами или методами обеспечивать установленные показатели технологичности и надежности; степени сложности в освоении технологии изготовления новых конструктивных решений; использования новой технологии; технологической базы предыдущих устройств; этапность перехода на новую технологию и др. Высокая надежность печатных плат может быть обеспечена путем: оптимизации конструкции; оптимизации процессов изготовления; жесткого контроля материалов и процессов; испытания тест-плат; достоверной корреляцией надежности плат и результатов испытаний тест-плат. Контроль качества паяных соединений. Основными способами контроля качества паяных соединений являются: - тепловой неразрушающий контроль позволяет по величине ИК-сигнала определять отклонения в степени нагрева в размерах и форме паяных соединений, находить скрытые и явные дефекты. Для проведения автоматического контроля используют установку “Laser Inspect” . - контроль качества паяных соединений по току; - рентгенотелевизионный контроль, - эффективное средство выявления дефектов маломерных объектов, каковыми являются паяные соединения, при помощи рентгеновских ТВ-микроскопов (МТР-3И, СXI-5100, “Microx PC-1”). Узел на ПП является сложной, многоэлементной сборочной единицей радиоэлектронных средств, в которых ЭРЭ должны быть не только электрически соединены между собой и ПП в различных сочетаниях, но и функционировать в условиях воздействия внешних факторов. Для обеспечения требований безотказности в работе и сохраняемости при климатических и механических воздействиях, печатный узел подвергается (по специальным программам) испытаниям в зависимости от назначения, условий эксплуатации и хранения. В процессе эксплуатации узлы на печатных платах подвергаются действию различного рода внешних механических нагрузок, возникновение которых связано с особенностями условий их применения. Это могут быть нагрузки, возникающие при действии синусоидальной вибрации отдельных многократно повторяющихся ударных импульсов, при транспортировании, падении и т.д. Эти нагрузки с достаточной степенью точности могут быть воспроизведены на стандартных ударно-вибрационных стендах, таких как: СУ-1, ТТ-500, Т80/3. Наряду с механическими нагрузками при эксплуатации печатные узлы подвергаются воздействию климатических факторов: влаги, тепла, холода. Для проверки готовых изделий используют: - климатическую камеру PSL-4E (для испытаний на влагоустойчивость, теплоустойчивость, холодоустойчивость, устойчивость к воздействию инея и росы); - термобарокамеру КТХБ-0,11 (для испытаний на теплоустойчивость при пониженном атмосферном давлении). При внедрении автоматизированного оборудования в производстве узлов на ПП резко увеличиваются требования к правильной и точной установке навесных элементов на печатную плату. Благодаря созданию быстродействующих ЭВМ и программных средств появилась возможность введения автоматического визуального контрольного оборудования. Применение оптических тестеров “GMS 100” фирмы “Vicheck” весьма эффективно для сборки узлов на печатных платах в тех случаях, когда ограничены возможности электрического диагностирования с помощью традиционных контактных устройств. Современные тестирующие и испытательные системы. Применение автоматических тестеров фирмы “New System” с патентованной технологией «летающих матриц» позволяет проводить 100% электрическое тестирование жестких и гибких печатных плат с одной или двух сторон одновременно. При тестировании используется стандартный резистивный и ускоренный ёмкостный метод испытаний. Для базирования тестируемой платы используется оптическая система, позволяющая компенсировать возможную усадку материала. Для контроля качества печатного монтажа, анализа дефектов и отказов служат установки рентгеновского контроля, например, фирмы “Phoenix”: “ML Analyzer” -установка с высоким разрешением с выявлением дефектов размером 1мкм и Bency/Mate - недорогая установка настольного типа с выявлением дефектов размером до 3мкм. Для испытаний предназначены малоразмерные климатические камеры, фирмы “Tabai”, хорошо зарекомендовавшие себя. Набор цифровых измерительных приборов, фирмы “Fluke”, позволяет измерить любые электрические характеристики ПП и базовых материалов: электрические сопротивления изоляции и проводников, волновое сопротивление линий связи, погонные емкости проводников. Отличительный признак цифровой измерительной техники - длительный срок работы без поверки. Набор лабораторного оборудования для металлографии, поставляемый индийской фирмой “Metatech”, позволяет получить качественный микрошлиф через 17 минут после поступления платы на анализ. Набор состоит из рычажного пресса для высечки образца, настольного пресса для опрессовки образца быстротвердеющей пластмассой, дисковой пилы для реза вдоль осей отверстий, полировочной машинки для доводки поверхности образца до нужной чистоты, металлографического микроскопа с видеокамерой.


Выводы

Обоснование технологичности конструкции. Одним из основных принципов создания современных изделий радиопромышленности является проведение широкой унификации. Смысл унификации заключается в том, чтобы уменьшить число наименований элементов, из которых состоит аппаратура. Технологичность конструкции радиоэлектронной аппаратуры складывается из возможности применения в новом изделии стандартных и унифицированных деталей; уменьшения трудоёмкости и времени при изготовлении аппаратуры; уменьшения материалоёмкости; применения широко распространенного оборудования для изготовления аппаратуры; уменьшения времени и затрат средств на подготовку производства к выпуску новой продукции; возможности механизации, автоматизации и роботизации производства. В данном усилителе низкой частоты применяются большое количество стандартных деталей (резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны). Малая трудоёмкость изготовления данного усилителя звуковой частоты получена путём применения средств механизации и унификации. Это такое оборудование, как ламинатор КП-63.46.5, установка экспонирования КП-63-41, установка для проявления АРФ2.950.000, конвейерная установка инфракрасного оплавления ПР-3796, сверлильные станки С-106 и КД-10 и так далее. Оборудование, применяемое для изготовления данного прибора, является широко распространённым и имеется в наличии на большинстве предприятий - изготовителей печатных плат. Производство данного устройства является технологичным, поскольку не использовались нестандартные решения в технологическом процессе. Исходя из всего вышеперечисленного, можем однозначно сказать, что конструкция прибора является технологичной. В процессе разработки был проведен расчет конструкторско-технологических и электрических параметров усилителя низкой частоты. Проведенные расчеты показали полное соответствие разработанного устройства требованиям технического задания. Использованные материалы и детали – стандартные (кроме печатной платы), нестандартных изделий в конструкции УНЧ не было.


Список литературы

1. “Автоматизация и механизация сборки и монтажа узлов на печатных платах” Производственное издание, под редакцией д.т.н.В.Г.Журавского. М.,“Радио и связь”, 1988 2. А.И. Горобец “Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы)”, К.,”Техника”,1985 3. В.И. Блаут-Блачева, А.П. Волоснов, Г.В. Смирнов "Технология производства радиоаппаратуры", М.,"Энергия", 1972 4. ”Справочник. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА”, под редакцией к.т.н. Э.Т. Романычевой. М., “Радио и связь”, 1989 5. О.Е. Вершинин, И.Г. Мироненко “Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов”, М.,”Высшая школа”,1991 6. “Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и большой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994 7. “Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы малой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”, 1994 8. “Справочник конструктора РЭА. Компоненты, механизмы, надёжность”, под редакцией Р.Г. Варламова. М.,”Радио и связь”, 1985 9. “Cправочник. Резисторы”, под редакцией И.И. Четвертакова. М., “Радио и связь”, 1994 10. “Справочник. Конденсаторы”, под редакцией И.И. Четвертакова. М., “Радио и связь”, 1993