Волоконно-оптические системы передачи данных - Проектирование ТП сборки платы микропроцессора

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТП СБОРКИ ПЛАТЫ МИКРОПРОЦЕССОРА

6.1 Анализ исходных данных

Структура технологического процесса изготовления радиоэлектронных средств определяется конструкторско-технологическими особенностями их конструкции.
Разрабатываемый модуль микропроцессора ориентированный на выпуск 1000 штук в год.
Изготовление прибора предполагается по заводской технологии, мелкосерийного производства. Мелкосерийное производство характеризуется применением универсального оборудования со специальной оснасткой средней квалификацией рабочих и механизацией технологических процессов. Для изготовления деталей и типовых сборочных единиц будут использоваться типовые технологические процессы. Предполагается, что печатная плата изготавливается на отдельном предприятии, ориентированном на производство печатных плат и в рассматриваемом случае является покупным изделием.

6.2 Анализ типовых технологических процессов

Процесс изготовления РЭС состоит из отдельных частных технологических процессов определяющих качество изделия. Для различных видов РЭС характерны типовые технологические процессы, к которым относятся [17]:
- входной контроль комплектующих ЭРЭ;
- механическая сборка РЭС;
- электрический монтаж РЭС;
- технический контроль сборки и монтажа РЭС;
- регулировка РЭС;
- испытание РЭС;
- выходной контроль РЭС.
Входной контроль является дополнительной проверкой всех ЭРЭ на надежность и работоспособность которые поступают на завод и включены в производство. При входном контроле ЭРЭ подвергаются визуальной и электрической проверке.
Механическая сборка - процесс характерен для любого вида РЭС и включает в себя: установку и крепление деталей и узлов на каркасе, выполняемых в определенной последовательности.
Электрический монтаж РЭС может быть выполнен различными способами: кабелями, одиночными проводами и др. Он заключается в укладке проводов, жгутов, кабелей и др. на шасси прибора, механическом закреплении жил проводов и выводов навесных элементов на контактные площадки и последующей пайкой или сваркой монтажных соединений.
После сборки и монтажа РЭС производится технический контроль. Затем РЭС поступает на регулировку, которая заключается в том, чтобы не изменяя схемы и конструкции прибора получить заданные параметры.
Испытания РЭС проводят по определенным программам, которые не одинаковы для различных стадий разработки и производства. После каждого испытания производится внешний осмотр изделия.
К особенностям процессов сборки РЭА можно отнести сравнительно низкий уровень механизации и автоматизации. Это объясняется частой сменой моделей РЭА, несовершенством конструкций универсальных сборочных автоматов, использованием разнотипных мелких радиоэлементов неодинаковой формы, разных размеров с различным расположением выводов.

6.3 Анализ ТП сборки платы микропроцессора

Печатные платы и компоненты поступают на сборку подготовленными, с удостоверенным уровнем качества. Подготовка электрорадиоэлементов и интегральных схем включает распаковку компонентов, рихтовку, зачистку, формовку, обрезку и лужение выводов, размещение компонентов в технологической таре в количестве, достаточном для выполнения производственного задания. На печатной плате оплавляется монтажное покрытие в нагретом теплоносителе(глицерин) или инфракрасным излучением, маркировочные знаки наносятся методом шелкографии.
Для проведения подготовительных операций изделий массового применения (резисторов, конденсаторов, транзисторов, интегральных микросхем со штыревыми и планарными выводами) разработано отечественными и зарубежными фирмами многочисленное технологическое оборудование и оснастка. Выбор конкретного типа определяется условиями производства, производительностью и стоимостью.
Рихтовка(выпрямление), формовка и обрезка аксиальных и радиальных выводов осуществляется на групповой технологической оснастке, представляющей собой штамп(формующий, отрезной) с пневматическим приводом и набором сменных инструментов. Производительность такого оснащения определяется механизмом подачи элементов. Применительно к рассматриваемому случаю: 1500...3000 эл./ч.
Сборка компонентов на печатной плате состоит из подачи их к месту установки, ориентации выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок, сопряжения со сборочными элементами и фиксации в требуемом положении.
Сборка в зависимости от характера производства может выполняться вручную, механизированным или автоматизированным способами.
Установка дискретных элементов не требует вспомогательных средств, при сборке интегральных схем используются специальные механические держатели, обеспечивающие заданное положение всех выводов или вакуумные захваты. После сопряжения компонентов с поверхность печатной платы их положение может фиксироваться следующими способами: подгибкой выводов у пассивных элементов, двумя диагонально расположенными выводами у интегральных схем со штыревыми выводами, приклеиванием к плате флюсом, клеем, липкой лентой или путем установки в специальные держатели, расположенные на плате.
Технологический процесс монтажа состоит из следующих операций:
нанесение и сушка флюса, предварительный нагрев платы и компонентов, пайка, обрезка выводов, очистка.
Нанесение флюса на соединяемые поверхности осуществляется различными способами, выбор которых определяется составом флюса, технологической схемой пайки, способом закрепления выводов в отверстиях, степенью автоматизации и экономичностью. В условиях мелкосерийного производства, применимо нанесение флюса кистью, погружением, протягиванием, накатыванием, распылением, вращающиеся щетками. Перед пайкой флюс подсушивается при температуре от 80°, С до 100°, С, а плата подогревается.
Групповая пайка компонентов со штыревыми выводами проводится волной припоя на установках модульного типа, которые оснащают конвейерами с постоянным или регулируемым углом припоя.
После пайки на поверхности плат остается некоторое количество флюса и продуктов его разложения, которые способны вызвать коррозию контактных соединений и ухудшить диэлектрические характеристики используемых материалов. Поэтому необходимо предусмотреть очистку смонтированных печатных плат, способ проведения которой определяется степенью и характером загрязнений, требуемой надежностью выполнения операции. Обычно применяют отмывку в различных моющих средах. Технологически просто происходит удаление остатков водо-растворимых флюсов путем промывки плат в горячей воде с использованием мягких щеток или кистей. Следы канифольных флюсов удаляются промывкой в течении 0,5-1 минуты в таких растворах как спирт, смесь бензина и спирта (1:1) или фреона и ацетона (7:1). Отмывка происходит в специальных вибрационных установках, колеблющихся с частотой 50 Гц и амплитудой 1-2 мм, на волне моющего раствора со щетками или струйным методом.

6.4 Разработка маршрутной и операционной технологии сборки платы МПЦ

В соответствии с выбранным типом производства и программой выпуска необходимо выбрать технологическое оборудование и разработать маршрутную и операционную технологию сборки и монтажа изделия.
Сборка изделия производится в следующей последовательности:
1) комплектование, перед установкой ИМС и ЭРЭ на ПП необходимо скомплектовать их согласно спецификации, а затем сложить их в технологическую тару;
2) подготовка. Операция подготовки состоит из следующих технологических операций:
- распаковать плату;
- проверить внешним осмотром плату на отсутствие механических повреждений и отслоение контактных площадок, оборудование: устройство оптическое монтажное УОМ-1;
3) распаковывание, перед установкой ИМС и ЭРЭ на ПП их необходимо распаковать, согласно ТТП 1348;
4) формовка и обрезка выводов; ИМС и ЭРЭ перед установкой нуждаются в формовке и обрезке выводов. Формовка выводов ИМС осуществляется на технологической установке ГГ-1875 и состоит из следующих технологических операций:
- извлечь ИМС из технологической тары и произвести формовку выводов микросхем;
- извлечь ЭРЭ из технологической тары и произвести формовку выводов согласно чертежу по ИЭ21023;
- переложить радиоэлементы в технологическую тару;
5) лужение, произвести лужение выводов ИМС и ЭРЭ; лужение выводов производится с целью улучшения качества пайки ЭРЭ, лужение производится в следующей последовательности:
- извлечь ИМС и ЭРЭ из технологической тары, и переложить в кассету по типономиналу;
- установить кассету в механизм подачи ванны;
- флюсовать выводы погружением во флюс на глубину, не превышающую 1,5-2 мм, оборудование: ванна для лужения, флюс ФКСП;
- лудить выводы погружением в ванну припоя на глубину 1,5-2 мм, оптимальные режимы t=250±5°С, время лужения 1-1,5 с, припой ПОС-61 ГОСТ 21531-76, оборудование: ванна для лужения, термометр технический со шкалой до 360 °С;
- уложить ИМС и ЭРЭ в технологическую тару;
6) лакирование, применяемое оборудование: стол с вытяжным шкафом. Данная операция выполняется в следующей последовательности:
- необходимо обезжирить посадочные места под установку микросхем кистью, спиртонефрасовой смесью по ТТП ИЭ 21001;
- произвести защиту от покрытия поверхностей контактных площадок лаком ХС-567;
- покрыть лаком УР-321 посадочные под установку микросхем
- произвести снятие защитного лака ХС-567 с контактных площадок согласно ТТЛ ИЭ 21001;
7) комплектация, заключается в комплектовании изделия. Выполняется в следующей последовательности:
- производится комплектование ЭРЭ и ИМС на изготовление одного изделия;
- сложить скомплектованные изделия в технологическую кассету по типономиналу в ячейки;
8) нанесение клея, применяемое оборудование: устройство дозирования МДУ-1. Выполняется в следующей последовательности:
- нанести дозы клея мастики с наполнителем тальком У-9М ОСТ 92-4635-85 на места установки ИМС и ЭРЭ. Не допускать попадание клея на места последующих паек;
9) сборочная, применяемое оборудование: полуавтомат 8М-902 (программируемый). Операция выполняется в следующей последовательности:
- установить резисторы R1-R48 на ПП;
- установить конденсаторы С1-С5;
- установить диод VD;
- установить микросхемы DD1-DD17;
10) пайка; пайка осуществляется волной припоя на универсальном автомате пайки УАП-1. Режимы пайки Т265°С, t4 с, интервал времени между повторными пайками одной микросхемы не менее 5 мин. Единичная доза припоя 0,6 мг. Припой ПОС-61 ГОСТ 21531-76.
После пайки не допускается:
- образование перемычек между выводами и печатными проводниками;
- затекание припоя под корпуса ИМС и ЭРЭ, за пределы контактных площадок;
- наличие брызг припоя на ПП, ИМС, ЭРЭ;
11) контрольная, применяемое оборудование: тестер СМS-100С. Операция заключается в контроле правильности установки компонентов и качестве паянных соединений;
12) маркирование.
Операция выполняется в следующей последовательности:
- необходимо обезжирить места нанесения маркировки хлопчатобумажной тканью смоченной в спирте;
- отмаркировать шифр и выпускной номер платы шрифтом 2,5-ПрЗ по ГОСТ 26.020-80;
- произвести маркировку обозначений ЭРЭ и ЯМС в местах удобных для обзора;
- проверить правильность и качество выполненных работ;
13) лакирование. Наносится два слоя лака, температура сушки после нанесения первого слоя 60 °С в течении 30 минут, после нанесения второго слоя - при температуре 70 °С в течении 1 часа.
Операция выполняется в следующей последовательности:
- нанести защитное покрытие на плату с установленными элементами согласно ОСТ 4Г0.054.205;
14) контроль, применяемое оборудование: стол контроллера типа СК-24. Производится контроль собранной платы в соответствии с ОСТ 11.070.101.42-82