Монтаж электрический радиоэлектронной
аппаратуры и приборов
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕМНОМУ
МОНТАЖУ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ
ТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским технологическим институтом приборостроения Минмашпрома Украины
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 9 от 12 апреля 1996 г.)
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
Республика Казахстан | Госстандарт Республики Казахстан |
Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Республика Таджикистан | Таджикгосстандарт |
Туркменистан | Главгосинспекция «Туркменстандартлары» |
Госстандарт Украины |
3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 15 февраля 2001 г., № 71-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 23592-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2001 г.
4 ВЗАМЕН ГОСТ 23592-79
ГОСТ 23592-96
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕМНОМУ МОНТАЖУ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ
Electrical wiring of radio-electronic equipment and devices. General requirements for three-dimensional wiring of electronic and electrical devices
Дата введения 2001-07-01
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на электрический монтаж (далее - монтаж), выполняемый внутри радиоэлектронной аппаратуры, приборов и устройств (далее - аппаратура) с применением кабельных изделий (проводов, кабелей, жгутов и т.д.).
Стандарт устанавливает общие требования, которые являются обязательными, кроме требований 4.6.2 , 4.6.6 , при разработке технической документации, изготовлении и приемке аппаратуры.
Стандарт не распространяется на печатный монтаж.
2 Нормативные ссылки
4 Технические требования
4.1 Общие технические требования
4.1.1 Монтаж элементов аппаратуры следует производить в соответствии с требованиями настоящего стандарта по нормативной документации (далее - НД) на аппаратуру конкретного типа и конструкторской документации (КД), утвержденных в установленном порядке.
4.1.2 Требования к разделке и креплению жил монтажных проводов должны соответствовать ГОСТ 23587.
4.1.3 Требования к разделке и соединению экранов проводов должны соответствовать ГОСТ 23585.
4.1.4 Требования к жгутам должны соответствовать ГОСТ 23586.
4.1.5 Маркировка проводов и изделий электронной техники (ИЭТ) должна соответствовать требованиям ГОСТ 23594.
4.1.6 Маркировочные знаки, наносимые согласно КД на шасси и ИЭТ, должны быть четкими и удобными для чтения.
4.1.7 Монтаж должен обеспечивать работу аппаратуры в условиях воздействия на нее внешних факторов по ГОСТ 15150 и ГОСТ 25467.
4.1.8 Производственные помещения сборки и монтажа должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005 и действующим технологическим и санитарным нормам.
4.1.9 Технические требования к монтажу аппаратуры должны быть указаны в КД ссылкой на настоящий стандарт.
«Технические требования к монтажу - по ГОСТ 23592-96»
4.1.10 ИЭТ, провода, материалы и комплектующие изделия, применяемые при монтаже, должны соответствовать требованиям стандартов и другим НД на них и быть разрешенными к применению.
4.1.11 Конструкция и монтаж аппаратуры должны обеспечивать возможность доступа к ее элементам с целью осмотра, проверки, замены и подключения контрольной аппаратуры.
Подвижные части блоков не должны касаться проводов. Расстояния между ними оговаривают в КД.
4.1.12 При монтаже следует принимать следующие конструктивные меры для уменьшения влияния одних цепей на другие:
Длина монтажных проводов высокочастотных и импульсных цепей должна быть наименьшей, для чего элементы высокочастотных цепей, связанные между собой, должны быть расположены в непосредственной близости, и соединения между такими элементами должны быть кратчайшими;
Отдельные провода, наиболее подверженные воздействию помех или сами их создающие, должны быть экранированы или свиты;
Неэкранированные провода высокочастотных цепей при их пересечении следует располагать, по возможности, под углом, близким к 90°. При параллельном расположении такие провода должна быть максимально удалены друг от друга, разделены экраном или свиты.
Требования данного пункта должны быть указаны в КД.
4.1.13 Расстояние между неизолированными токоведущими поверхностями аппаратуры должно быть не менее 2,0мм.
Расстояние между неизолированными токопроводящими поверхностями при монтаже должно быть не менее 1,0 мм. Это расстояние допускается уменьшать до 0,4 мм в случае покрытия этих поверхностей электроизоляционными лаками или компаундами.
4.2 Требования к монтажу проводов, жгутов и кабелей
4.2.1 Монтажные провода по площади сечения должны соответствовать току нагрузки и допускаемому падению напряжения, обладать необходимой механической и электрической прочностью.
Предпочтительно применять провода с изоляцией, стойкой к воздействию клеев, влагозащитных лаков и растворителей, а также к влиянию внешних воздействующих факторов (температуры, влажности, ионизирующего воздействия).
4.2.2 Не допускается применять монтажные провода с поврежденной изоляцией, надрезами жилы провода и другими дефектами, снижающими их механическую и электрическую прочность.
Не допускается деформация и повреждение изоляции проводов в момент захвата инструментом, наличие заусенцев на токопроводящих жилах.
4.2.3 Неизолированные провода, применяемые при монтаже, должны иметь антикоррозионное покрытие.
4.2.4 Минимальный радиус изгиба проводов должен быть не менее значения, указанного в ТУ на них. При отсутствии таких указаний радиус изгиба должен быть не менее двукратной величины наружного диаметра.
4.2.5 Монтажные провода, жгуты и кабели должны быть прикреплены к элементам конструкции и не должны располагаться на острых кромках и ребрах шасси, узлов и аппаратуры. В случае, если это выполнить невозможно, допускается прокладка проводов, жгутов и кабелей на ребрах и кромках шасси при условии обеспечения мер, предохраняющих провода, жгуты и кабели от повреждений (обмотка лентами, применение изоляционных прокладок, трубок).
4.2.6 Соединение проводов одного с другими, а также проводов с выводами ИЭТ и выводов ИЭТ между собой должно быть выполнено с помощью контакт-деталей.
4.2.7 Монтажные провода, плоские кабели в местах соединения перед пайкой должны быть механически закреплены.
4.2.8 Общая площадь сечения жил проводов и выводов ИЭТ, присоединяемых к контакт-деталям, не должна превышать наименьшей площади сечения контакт-детали.
4.2.9 Жгуты, кабели или отдельные провода, перемещаемые в процессе работы, должны быть выполнены из гибких многожильных проводов типа МГШВ, МС16-13 и т.д. и не должны касаться неподвижных частей приборов.
4.2.10 Если в гибком кабеле имеются экранированные провода, то все экраны должны быть спаяны между собой и заведены на контакт «земля», если иное не оговорено в КД.
4.2.11 Монтаж токопроводящих жил ленточных проводов необходимо производить только при фиксированном положении ленточного провода.
4.2.12 Плоскость резания заготовки кабеля должна быть перпендикулярна относительно оси токопроводящих жил.
4.2.13 При снятии изоляции с ленточных проводов с многопроволочными жилами скрутку проволок необходимо сохранить.
4.3 Требования к монтажу ИЭТ
4.3.1 В процессе монтажа аппаратуры должны быть приняты меры по защите полупроводниковых приборов от воздействия статического электричества согласно нормативному документу на конкретное изделие.
4.3.2 Жгуты, кабели и выводы ИЭТ, при необходимости, перед установкой должны быть отрихтованы с соблюдением требований НД.
4.3.3 При рихтовке выводов ИЭТ следует обеспечить неподвижность участка вывода длиной не менее 1,0 мм от корпуса.
4.3.4 Формовку выводов ИЭТ производить таким образом, чтобы в месте выхода из корпуса (изолятора) вывод не испытывал механических усилий выше значений, установленных НД на ИЭТ.
4.3.5 При рихтовке, формовке, установке и креплении ИЭТ не допускается повреждение покрытия выводов, за исключением следов (отпечатков) инструмента, не нарушающее их покрытия (оголение основного материала) и не снижающее механическую прочность.
4.3.6 Формовка выводов ИЭТ (при отсутствии в государственных стандартах и технических условиях на них требований к расстоянию от корпуса ИЭТ до центра радиуса изгиба вывода к радиусу изгиба) должна быть выполнена со следующими размерами:
а) расстояние от корпуса ИЭТ до центра радиуса изгиба вывода, мм, не менее: | |
1) для полупроводниковых приборов...................................................................................... | |
2) для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода до 1 мм включительно......................................................................................................................... | |
3) для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода свыше 1 мм............. | |
4) для дросселей.......................................................................................................................... | |
б) радиус изгиба, мм, не менее: | |
1) при диаметре (толщине) вывода до 0,5мм включительно................................................ | |
2) свыше 0,5 до 1,0мм включительно...................................................................................... | |
3) при диаметре (толщине) вывода свыше 1,0 до 1,5мм включительно.............................. | |
4) при диаметре (толщине) вывода свыше 1,5 м..................................................................... | 1,0-1,5 диаметра вывода |
4.3.7 При увеличении плотности монтажа и расположении ИЭТ вплотную к шасси на корпуса и выводы ИЭТ должны быть надеты электроизоляционные трубки, что необходимо отразить в КД. В этом случае должен быть выдержан допустимый для ИЭТ температурный режим.
4.3.8 Внутренний диаметр электроизоляционной трубки следует выбирать таким, чтобы обеспечить плотную посадку ее на корпус ИЭТ. Длина трубки должна превышать длину корпуса ИЭТ на 0,5-1,0мм с каждой стороны.
4.3.9 ИЭТ необходимо механически крепить к контакт-детали с последующей пайкой, а в случае необходимости - дополнительно при помощи хомутов, скоб, держателей, заливки компаундом, установки на клей.
4.3.10 Способ дополнительного крепления ИЭТ выбирают исходя из требований ТУ на ИЭТ, их весовых, габаритных и конструктивных характеристик, а также условий эксплуатации аппаратуры и указывают в КД.
4.3.11 Механическое крепление выводов ИЭТ следует осуществлять выполнением не менее одного оборота вокруг контакт-детали, шины или вставлением в отверстие плоского контакта с плотным обжатием вывода. Изгиб контакт-детали не допускается.
4.3.12 Выводы ИЭТ, провода должны свободно без усилия входить в монтажные отверстия, заклепками, с обязательной последующей подгибкой вывода, провода.
4.3.13 Количество выводов ИЭТ (в том числе жил проводов), закрепляемых на контакт-детали, следует определять в зависимости от длины контакта, диаметров выводов ИЭТ (проводов) и механической прочности контакт-детали. Количество их должно быть не более четырех.
4.3.14 Расстояние от торца цилиндрического контакта до закрепленного вывода ИЭТ провода должно быть не менее 0,5 мм. Расстояние от платы до закрепленного цилиндрического вывода провода должно быть не менее 1,0 мм, а до плоского вывода - не менее 0,5мм.
4.3.15 Каждый вывод ИЭТ и жила провода должны быть закреплены на контакт-детали отдельно. Не допускается скручивать выводы ИЭТ, провода друг с другом и выводы ИЭТ с жилами проводов.
4.3.16 Выводы ИЭТ, подбираемого при настройке и регулировке прибора, следует паять без механического крепления на полную их длину. После выбора ИЭТ его выводы должны быть отформованы и механически закреплены к контакт-детали.
4.3.17 Свободные выводы реле и трансформаторов использовать в качестве контакт-детали не допускается.
4.4 Требования к монтажу соединителей
4.4.1 Монтаж проводов в соединители не должен изменять усилие сочленения и расчленения вилки с розеткой более чем это разрешено нормативным документом (НД) на отсутствующий тип соединителя. Монтаж соединителей с плавающими контактами, а также заливку соединителей герметиками следует производить с ответной технологической частью соединителей, если нет других указаний в НД.
4.4.2 Хвостовики контактов соединителей для объемного монтажа должны обеспечивать прочное соединение с проводами одним из следующих методов: пайкой, обжимкой, накруткой. Конкретный метод монтажа и количество перепаек указаны в НД.
4.4.3 Монтаж соединителей, конструкция которых не предусматривает крепление ленточного провода, зона пайки заливается компаундом, следует выполнять в приспособлении, фиксирующем ленточный провод относительно соединителя.
4.4.4 Хвостовики контактов соединителей для объемного монтажа должны допускать присоединение проводов с указанным в НД сечением.
4.4.5 Соединители, поступающие на монтаж, должны быть расконсервированы.
4.4.6 В процессе пайки соединителей должны быть приняты меры, исключающие попадание припоя и флюса на контактную часть гнезд и штырей.
4.4.7 После проверки качества пайки хвостовики контактов должны быть защищены изоляционными трубками или покрыты герметиком или компаундом. Трубки должны одновременно защищать места оголения жил проводов и кабелей, а также хвостовиков контактов. Не допускается повреждение трубок, надеваемых на хвостовики контактов и фиксаторы.
4.5 Требования к пайке монтажных соединений
4.5.1 Материалы, применяемые при монтаже, должны по своему составу и качеству отвечать всем требованиям, оговоренным в соответствующих государственных стандартах.
4.5.2 Применяемые материалы должны иметь сертификаты с указанием даты изготовления, марки и срока годности.
4.5.3 Токопроводящие жилы следует лудить по всей поверхности пайки. Допускается нелуженый участок жилы на расстоянии до 1 мм от торца изоляции.
4.5.4 Не допускается деформация жил в месте перехода от луженого участка к нелуженому.
4.5.5 Луженая поверхность токопроводящих жил, выводов элементов должна быть блестящей или светло-матовой. Наличие пор и наплывов в виде острых выступов не допускается.
4.5.6 Пайку монтажных соединений в аппаратуре следует производить после механической сборки и проверки элементов схемы на соответствие требованиям КД.
4.5.8 Хвостовую часть контакта соединителя необходимо облудить, если она не была предварительно облужена.
4.5.9 Хвостовики контактов соединителей по истечении срока гарантированной паяемости перед монтажом должны быть подвергнуты предварительному горячему лужению.
4.5.10 Припой и флюс для пайки должны выбираться в зависимости от подвергаемых пайке материалов, допускаемого нагрева элементов монтажа и рабочих температур и указываться в КД.
В качестве основных следует применять припои марок ПОС 61 и ПОС 61М по ГОСТ 21930.
4.5.11 При флюсовании попадание флюса внутрь ИЭТ на контактные части соединителей не допускается. При пайке ячеек и блоков, имеющих в конструкции негерметичные ИЭТ, их следует располагать в положении, исключающем затекание флюса внутрь ИЭТ и попадание на поверхности соприкасающихся контактов реле и соединителей.
При использовании трубчатых припоев и паяльных паст дополнительное флюсование можно не производить.
4.5.12 Стержень электропаяльника должен быть очищен от нагара, облужен и иметь ровную поверхность без заусенцев.
4.5.13 Форму стержня электропаяльника и угол заточки следует выбирать в зависимости от конструкции паяемого узла.
4.5.14 Проверку температуры стержня электропаяльника следует проводить не менее двух раз в смену: перед началом работы и после перерыва с отметкой в документе установленной на предприятии формы, а также при его замене, заточке или изменении режима пайки.
4.5.15 Температура пайки должна соответствовать интервалу температурной активности флюса и припоя и не превышать предельно допустимых значений, указанных в НД на элементы конкретных типов.
При отсутствии таких указаний температура паяльного жала должна быть для припоя ПОС 61 и ПОС 61М от 240 до 280 °С.
4.5.16 Время пайки и лужения выводов ИЭТ не должно превышать значения, указанного в НД на элементы конкретных типов. При отсутствии таких ограничений длительность процесса должна быть не более 5 с.
4.5.17 Расстояние от корпуса ИЭТ до места пайки (луженой поверхности) вывода должно быть не менее значения, указанного в НД на элементы конкретного типа. При отсутствии таких указаний это значение должно быть не менее 1 мм.
4.5.18 При ступенчатой пайке монтажных соединений каждую последующую пайку следует производить припоем, температура плавления которого должна быть на 30-40°С ниже температуры плавления припоя, которым выполнена предыдущая пайка, или тем же припоем, при этом не допускается распайка ранее образованного шва.
4.5.19 Паяные соединения не должны иметь трещин, крупных пор, острых выступов, грубых зерен, выпуклых галтелей, наплывов, крупных игольчатых и дендритных образований, перемычек припоя. Пайка должна быть, по возможности, скелетной, т.е. под припоем должен быть виден контур паяных выводов и проводов. Допускается неполная заливка припоем отверстий диаметром более 3 мм.
Поверхность припоя по всему периметру паяного шва должна быть непрерывной, гладкой, глянцевой, без темных пятен и посторонних включений.
Допускается матовая или блестящая с матовыми пятнами поверхность припоя в паяном соединении с серебряным, золотым, никелевым, оловянно-висмутовым, кадмиевым покрытиями.
Допускается «позеленение» вблизи мест пайки и под изоляцией для медных проводов типа МГТФ, МП 17-11 и др., не имеющих покрытия.
4.5.20 Поверхность паяных соединений следует очищать тканью из безворсового материала или кистью, смоченными этиловым спиртом или спиртонефрасовой (спиртобензиновой) смесью в соотношении 1:1. При этом следует применять нефрас С3-180/120 (бензин БР-1) по НД, этиловый спирт по ГОСТ 18300.
Допускается применение других материалов и способов очистки, не снижающих качество соединений.
Очистку паяных соединений следует производить после каждой пайки или группы паек.
Моющая жидкость не должна попадать внутрь негерметичных элементов аппаратуры.
4.6 Требования к непаяным методам монтажа
4.6.1 При монтаже методом накрутки применяют немодифицированные, модифицированные и бандажные соединения. Вид соединения должен быть определен в технических требованиях чертежа.
4.6.3 При выполнении монтажа накруткой провода между контактами штырей следует укладывать без натяжения.
4.6.4 При выполнении монтажа накруткой не допускается:
Выполнять соединение проводом, выпрямленным после раскрутки соединения;
Деформировать соединения (обжимать, сдвигать витки и т.п.);
Нахлест витков друг на друга в соединении.
4.6.5 Конец последнего витка соединения, выполненного накруткой, должен плотно прилегать к контактному штырю.
4.6.7 Выступание конца обжимаемого провода при выходе из хвостовика контакта должно быть не более 1,5 мм.
4.6.8 Поверхность хвостовика контакта после обжатия не должна иметь трещин, заусенцев, острых кромок, нарушений покрытий.
5 Требования безопасности
5.1 При монтаже должны выполняться требования ГОСТ 12.1.004 , ГОСТ 12.1.010 , ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ 12.4.021 .
5.2 Для предупреждения поражения электрическим током при монтаже необходимо надежно заземлять корпуса питающих трансформаторов, вентиляторов, вентиляционных систем и электроинструментов.
Электропроводка должна иметь качественную изоляцию. При монтаже следует применять электропаяльники и розетки закрытого типа с рабочим напряжением не более 36 В. На розетках должно быть указано значение напряжения.
5.3 Для предотвращения пожара при монтаже следует предусмотреть следующие меры:
Помещения для хранения и разлива легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) должны быть изолированными и оборудованными вентиляцией;
Для хранения и транспортирования ЛВЖ или обтирочных материалов, загрязненных ЛВЖ, должна применяться тара из небьющегося и необразующего искр материала, с плотно закрывающимися крышками, на которой нанесены надписи «Огнеопасно» и название жидкости;
Рабочие участки должны быть снабжены противопожарным инвентарем (асбестовые одеяла, песок, огнетушители и т.д.).
5.4 Для соблюдения требований безопасности при монтаже необходимо выполнять правила защиты от статического электричества.
5.5 Для предупреждения тепловых ожогов при монтаже необходимо производить предварительную сушку ИЭТ и инструмента перед погружением в расплавленный припой. Рабочее место необходимо оборудовать теплоизолирующими экранами и специальными подставками для электропаяльников.
5.6 Для предупреждения травм от механических факторов необходимо использовать специальную тару для деталей и материалов, обеспечивающую безопасность при их транспортировании. Движущие части механизмов должны быть ограждены.
5.7 Для предупреждения отравления в процессе монтажа при выполнении работ с применением припоев, содержащих свинец, лаков и клеев рабочие места должны быть оборудованы вытяжными установками, обеспечивающими удаление вредных паров до нормы, не превышающей предельно допустимой концентрации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005 .
5.8 Освещенность рабочих мест должна соответствовать [2 ].
5.9 Требования безопасности, не установленные настоящим стандартом, должны соответствовать требованиям системы стандартов безопасности труда.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Ключевые слова: стандарт, технические требования, монтаж электрический, монтаж накруткой, монтаж обжимкой, радиоэлектронная аппаратура, прибор, кабельные изделия, провод, жгут, ленточный кабель, вывод ИЭТ, соединитель, хвостовик контакта, пайка
Введение.
Самый доступный монтаж радиоаппаратуры – печатный монтаж, поэтому ниже речь пойдет о технологии печатного монтажа и подготовке к нему.
Применение печатного монтажа в радиоэлектронной аппаратуре и приборах повышает их надежность и обеспечивает повторяемость параметров от образца к образцу, способствует механизации и автоматизации производственных процессов.
Сущность печатного монтажа состоит в получении на изоляционном основании тонких слоев определенной конфигурации из токопроводящего материала, выполняющих роль монтажных проводов и контактных деталей. Печатный монтаж отличается рядом особенностей: плоскостным расположением проводников на изоляционном основании,
Рис. 1. Двусторонняя печатная плата (ДПП)
наличием монтажных и контактных отверстий, а также системы расположения отверстий - координатной сетки, необходимой для механизации и автоматизации технологических операций по изготовлению и сборке печатных плат и узлов.
Печатная плата (рис. 1) является основным несущим элементом конструкции ТЭЗ (функционального узла). На ней размещаются навесные элементы (интегральные микросхемы и дискретные электрорадиоэлементы), соединители (разъемы) и другие детали. В качестве оснований печатных плат используют обычно листовые фольгированные материалы, которые представляют собой слоистый прессованный пластик (гетинакс или стеклотекстолит), облицованный с одной или двух сторон медной фольгой толщиной 0,035 или 0,05 мм. В радиоэлектронной аппаратуре и приборах в основном применяют фольгированный стеклотекстолит по ГОСТ 10316-78 Е и СТ СЭВ 3225-81.
Для построения ТЭЗ используются два вида конструкций печатных плат - однослойные и многослойные.
Как правило, печатные платы выполняются с двусторонним печатным монтажом - проводники располагаются с двух сторон. Переходы с одной стороны платы на другую осуществляются через металлизированные отверстия в плате.
В основе технологии изготовления двусторонней печатной платы (ДПП) лежит использование фольгированных диэлектриков .
В настоящее время для изготовления ДПП применяется комбинированный метод, который включает в себя два способа: негативный и позитивный.
Технологический процесс получения ДПП комбинированным негативным способом состоит из следующих этапов: получение заготовок и подготовка поверхности фольги; нанесение на плату защитного покрытия (фоторезиста); получение изображения печатных проводников экспонированием и проявлением; удаление незащищенных участков фольги травлением; удаление фоторезиста с проводников; нанесение на основание защитного покрытия; обработка отверстий, подлежащих металлизации; химическая металлизация отверстий; гальваническая металлизация отверстий и печатных проводников; покрытие печатных проводников сплавом олово - свинец; механическая обработка контура платы.
Технологический процесс производства ДПП комбинированным позитивным способом состоит из следующих этапов: получение заготовок и подготовка поверхности фольги; нанесение на плату защитного покрытия (фоторезиста); получение изображения печатных проводников экспонированием и проявлением; нанесение защитной лаковой пленки; сверление отверстий и их химическое меднение; удаление защитной лаковой пленки; электролитическое меднение отверстий и проводников; нанесение кислотостойких сплавов; удаление фоторезиста; химическое травление фольги с пробельных мест; осветление проводящих покрытий; механическая обработка контура печатной платы.
Требования к основным технологическим операциям получения печатных плат определены ГОСТ 23752-79; 23864-79; 23770-79; 23727-79; 23662-79; 23663-79; 23664-79; 23665-79.
В том случае, если ДПП не удовлетворяет требованиям конструирования ТЭЗ, в частности не позволяет разместить большое число навесных электрорадиоэлементов в малом объеме, применяют многослойные печатные платы (МПП).
Известно несколько способов изготовления МПП, однако всем им присущи большая стоимость, длительность подготовки производства, значительные затраты времени на изготовление и контроль.
Конструирование печатных плат и печатных узлов.
Исходным документом при конструировании печатной платы является принципиальная электрическая схема субблока или ТЭЗ. Для одной принципиальной схемы можно построить несколько вариантов топологии печатной платы, т.е. печатного монтажа. Для обеспечения технологичности конструкции печатной платы необходимо установить единые нормы конструирования плат, в первую очередь в отношении конструкции и геометрических размеров и параметров элементов печатного монтажа и их электрических параметров. К таким нормам относятся: ограничение типоразмеров печатных плат; ограничение типоразмеров элементов печатного монтажа (проводников, контактных площадок, отверстий и т. п.); ограничение на размещение элементов печатного монтажа (введение вспомогательной сетки, постоянного рисунка цепей питания и т. п.); фиксация мест подведения определенных цепей или ограничение на их проводку; фиксация мест размещения навесных электрорадиоэлементов и др.
К основным нормам конструирования печатных плат относятся следующие. Допуски на длину и ширину плат - по Л 12, шаг основной координатной сетки - 1,25 или 2,5 мм, за начало отсчета координат принимается центр нижнего левого крепежного отверстия платы.
Монтажные отверстия платы размещают в узлах координатной сетки. Монтажные отверстия обязательно металлизируют. Форма и размеры отверстий зависят от диаметра и формы выводов электрорадиоэлементов. Диаметр отверстий, как правило, должен быть больше диаметра вывода электрорадиоэлемента на 0,2-0,3 мм. Такое соотношение определяют условия пайки.
Вокруг монтажного отверстия выполняют контактную площадку в виде кольца, диаметр которого должен быть больше диаметра отверстия (рис. 2).
По плотности размещения печатного монтажа платы принято делить на два класса: класс А - платы с нормальной плотностью монтажа и класс Б - платы с повышенной плотностью монтажа. Минимальная ширина проводников и расстояние между ними определяют плотность монтажа. Эти параметры одинаковы и зависят от метода изготовления: 0,5-0,8 мм - для плат класса А и 0,2-0,4 мм - для плат класса Б. Габаритные размеры плат класса А обычно составляют 240 x360 мм, а плат класса Б - 100 x150 мм. Основные размеры печатных плат в СССР определены ГОСТ 10317-79.
Расстояние между краями соседних отверстий, вырезов, пазов и других элементов платы, полученных механической обработкой, должно быть не менее толщины печатной платы с учетом допусков на изготовление платы. Для снятия заусенцев с краев отверстий в плате перед металлизацией должно быть произведено зенкование. Расстояние между краем любого элемента печатного монтажа, полученного механической обработкой (отверстия, выреза, зенковки и т. п.), и краем платы должно быть не менее 0,5 мм с учетом допуска на изготовление. Печатные проводники размещают с двух сторон платы по линиям условной координатной сетки. При этом рекомендуется на одной стороне платы проводники вести параллельно.
Электрическое соединение печатных проводников, расположенных на разных сторонах платы, осуществляют с помощью монтажных металлизированных отверстий, которые могут располагаться по всему рабочему полю платы.
Контактные площадки под первый вывод микросхемы должны иметь форму или метку, отличающую их от других контактных площадок. Метка должна быть направлена в наружную от корпуса микросхемы сторону.
Рис. 2. Конструкция печатных плат: a - минимальные размеры между электрорадиоэлементами, б - соединение печатных проводников при пересечениях, в - соединение печатных схем, расположенных на разных сторонах платы, г - оформление контактной площадки (место пайки выводов навесных электрорадиоэлементов); 1 - ключ, 2 - соединительный провод, 3 -. плата, 4 - печатный проводник, 5 - переходной пистон.
Основные требования и методы конструирования печатных плат изложены в ГОСТ 23751-79.
При конструирования ТЭЗ (печатного узла) все навесные электрорадиоэлементы и микросхемы необходимо располагать с одной стороны платы в определенном порядке по принятой координатной сетке. Выполнение этого требования позволяет применять механизированную или автоматизированную установку электрорадиоэлементов и микросхем на печатную плату, т. е. использовать одно из главных производственных преимуществ печатного монтажа.
Установка и крепление электрорадиоэлементов и микросхем на печатных платах должны обеспечивать нормальную работу ТЭЗ (печатного узла) в соответствии с требованиями эксплуатации на РЭА.
Установка и крепление электрорадиоэлементов и микросхем на печатных платах должны обеспечивать, как правило, доступ к любому электрорадиоэлементу или микросхеме и возможность их замены.
Расположение электрорадиоэлементов и микросхем на печатной плате определяется разметкой металлизированных монтажных отверстий и контактных площадок, центры которых расположены в узлах условной координатной сетки.
Выбор шага установки электрорадиоэлементов и микросхем на печатной плате определяется конструктивными параметрами корпуса электрорадиоэлемента или микросхемы, сложностью принципиальной электрической схемы ТЭЗ, геометрическими размерами печатной платы и плотностью установки навесных электрорадиоэлементов на плате, температурным режимом ТЭЗ, методом разработки рисунка печатного монтажа (топологии) - ручного или машинного.
Сборка навесных электрорадиоэлементов на печатных платах.
Сборка навесных электрорадиоэлементов на печатных платах может осуществляться ручным, механизированным, частично или полностью автоматизированным способом.
Ручная сборка печатных узлов, как правило, применяется при единичном и мелкосерийном производстве, а также в процессе создания макетов и опытных образцов приборов и радиоэлектронных устройств. В серийном и крупносерийном производстве применяют, как правило, механизированную сборку и частично автоматизированную.
Однако в серийном производстве может использоваться и ручная сборка, когда печатная плата по своим характеристикам значительно отличается от используемых в данный период времени плат в смежном серийном производстве.
Электрорадиоэлементы и коммутационные изделия (соединители и др.) размещаются на печатной плате в соответствии со сборочным чертежом.
Рис. 3. Крепление навесных электрорадиоэлементов: а - на поверхность печатной платы, б - на выводы элементов
Все выводные концы, предназначенные для электрического соединения, вводят в соответствующие монтажные отверстия и отгибают для предварительного закрепления электрорадиоэлементов на печатной плате (рис. 3). Это необходимо для предотвращения сдвига и отсоединения электрорадиоэлементов в процессе перемещения и поворота печатных узлов при транспортировке на конвейере поточной линии до момента пайки.
Выводы электрорадиоэлементов, которые отформованы с образованием на них специального зига, вставляются в монтажные отверстия без подгибки их со стороны монтажа (рис. 4). Такой вид формовки выводов прочно удерживает электрорадиоэлементы на печатной плате при ее перемещении на конвейере.
Рис. 4. Установка электрорадиоэлемента с помошью зига: 1 – электрорадиоэлемент, 2 – плата, 3 – выводы с зигом
Выводы микросхем в зависимости от конструкции либо впаиваются в металлизированные отверстия плат, либо припаиваются к металлизированным контактным площадкам печатной платы.
Неправильная или небрежная установка электрорадиоэлементов на печатную плату обычно приводят к трудноисправимому, а в некоторых случаях к неисправимому браку, так как ремонт печатных узлов и субблоков после пайки, и особенно после герметизации (влагозащиты), значительно более сложен, чем ремонт конструкций с объемным монтажом.
Приведем рациональную последовательность установки навесных электрорадиоэлементов и узлов на печатную плату, которая определилась в условиях производства: контактные штырьки и соединители, габаритные и сложные узлы (реле, трансформаторы, мощные сопротивления и др.), ламповые панели, крепежные элементы, микросхемы и электрорадиоэлементы (резисторы, конденсаторы, диоды, триоды).
Установка крепежных элементов. Крепежные элементы (скобы, держатели, одиночные выводы и др.) устанавливаются на платы, как правило, путем развальцовки, отгибки и некоторых других операций, повышающих надежность механического контакта навесного электрорадиоэлемента с печатным основанием. После установки навесных электрорадиоэлементов крепежных и вспомогательных деталей целесообразно проконтролировать правильность их размещения по монтажной схеме и лишь после этого приступать к пайке. Последнюю можно выполнять как после установки каждой детали, так и после крепления всех электрорадиоэлементов.
Выполнение электромонтажных соединений на печатных платах с помощью пайки и сварки.
Для получения высококачественных паяных электромонтажных соединений на печатных платах необходимо соблюдать следующие технологические требования.
Припой, выбранный для пайки, должен обеспечивать получение качественного паяного соединения. Флюс должен полностью растворять оксидные пленки на поверхности соединяемых деталей и припоя и исключать их образование в момент пайки. Непосредственно перед пайкой печатных узлов следует проверить комплекс технологического оборудования и приспособлений, применяемых для групповой пайки, с целью установления стабильности режимов технологического процесса.
Все корпуса измерительной аппаратуры и приборов, используемых при монтаже печатных узлов, должны быть заземлены.
Все сборочные и электромонтажные работы, в которых применяются полупроводниковые приборы и микросхемы, выполняются сборщиками, на одну из рук которых надет заземляющий браслет, подключаемый через провод к зажиму «земля». Длина провода браслета выбирается такой, чтобы не мешать нормальной работе сборщика. На рабочей поверхности монтажного стола располагается заземленная металлическая пластина, на которой сборщик размещает инструмент и необходимые для работы комплектующие изделия. Пайка электромонтажных соединений производится электропаяльником с заземленным рабочим наконечником.
В случае отсутствия заземления рабочего наконечника электропаяльника допускается пользоваться электропаяльником, включенным через понижающий трансформатор, имеющий электростатический экран между обмотками с заземлением одного конца вторичной обмотки.
Электромонтажники должны быть одеты в белые хлопчатобумажные халаты, а на ногах иметь кожаные тапочки. Влажность воздуха в сборочном цехе должна быть в пределах 50-70%.
При ручной пайке проверяется рабочая температура наконечника электропаяльника с помощью специальных пультов.
Конструкции будущих паяных соединений должны соответствовать чертежу и быть технологичными. Во время проведения технологического процесса пайки все печатные платы и электрорадиоэлементы необходимо хранить в условиях, исключающих загрязнение и окисление их поверхностей.
В настоящее время для пайки печатных плат и навесных электрорадиоэлементов применяют низкотемпературные припои и бескислотные флюсы. Температура припоя должна обеспечивать сохранность параметров термочувствительных полупроводниковых приборов. Припой должен обладать хорошей текучестью при температуре пайки, хорошо заполнять паяемое монтажное отверстие, обеспечивать достаточную механическую прочность электромонтажного соединения и его коррозионную стойкость.
Ручная пайка применяется при опытном и мелкосерийном производстве небольшого количества функциональных узлов на печатных платах, а также в случае изготовления узлов с двусторонним расположением микросхем и при замене отдельных электрорадиоэлементов печатного узла.
Пайка навесных электрорадиоэлементов производится по мере их установки в монтажные отверстия платы. Концы выводов навесных электрорадиоэлементов перед пайкой обрезают кусачками таким образом, чтобы оставшаяся часть вывода выступала от нижней поверхности платы на величину 0,5-0,8 мм, но не более. Для повышения производительности ручной пайки навесные электрорадиоэлементы могут быть заранее установлены в монтажные отверстия платы и закреплены в них путем подгиба выводов. Концы выводов подгибают на 2-2,5 мм в сторону печатного проводника, отходящего от контактной площадки. Штырьковые выводы микросхем впаивают в металлизированные отверстия платы, а планарные выводы соединяют с контактными площадками пайкой внахлест или встык. Пайка микросхем со штырьковыми выводами производится без подгибки последних. Диаметры монтажных отверстий подбирают так, чтобы выводы микросхем свободно входили в них.
Пайка микросхем с планарными выводами производится после приклеивания корпусов микросхем к поверхности платы.
Строгая очередность распайки выводов, характерная для ряда микросхем, отражается в технических условиях на них и должна обязательно соблюдаться в производстве
Ручная пайка осуществляется в определенной последовательности. Печатную плату с размещенными на ней навесными электрорадиоэлементами устанавливают в приспособление в положении, удобном для пайки. Места паек обрабатывают флюсом. Флюс наносят с помощью стеклянной или деревянной палочки, кисточки № 1 (№ 3) и дают ему просохнуть (0,5-1 мин). Флюс не должен попадать на корпуса микросхем и навесных электрорадиоэлементов. Место пайки прогревают паяльником настолько, чтобы припой легко растекался и заполнял монтажные отверстия. Однако во избежание вздутия и отслаивания печатных проводников перегрев места пайки не допускается. В момент пайки припой подают в необходимой дозе в металлизированное отверстие платы или на планарные выводы, расположенные на контактных площадках. Его нагревают до полного заполнения металлизированного отверстия или облуживания контактной площадки. Время пайки - не более 3 с. Чтобы предотвратить образование наплывов, сосулек и перемычек между проводниками, а также залуживание выводов деталей и печатных проводников, количество припоя должно быть минимальным. Нельзя прикасаться нагретой частью паяльника к соседним деталям и печатным проводникам.
Пайка планарных выводов к контактным площадкам или штырьковых выводов в металлизированных монтажных отверстиях осуществляется электрическим паяльником мощностью 25-60 Вт. Рабочая часть наконечника электропаяльника должна быть хорошо зачищена и облужена припоем. Температура нагрева наконечника 280-300 °С. Пайка заключается в кратковременном прикосновении (на 1-2 с) наконечника к концу вывода с одновременной подачей припоя в металлизированное отверстие. Паяльник следует отнять сразу же после расплавления припоя и заполнения им зазоров в металлизированном монтажном отверстии или между планарным выводом и контактной площадкой платы.
После пайки проверяют, полностью ли удален флюс, и контролируют качество паяного соединения. Качество пайки проверяют внешним осмотром, а прочность пайки (выборочно) - путем зажатия провода специальным динамометром и натяжения его с усилием не более 4,9 Н. Усилие должно быть приложено по направлению продольной оси припайки провода, причем оно не должно превышать предела прочности провода на разрыв.
Качество паяных соединений должно соответствовать следующим требованиям: припой должен надежно покрывать загнутые концы выводов и заполнять металлизированные отверстия; не допускается образования перемычек припоя между печатными проводниками; наплыв припоя в местах пайки не должен превышать 1 мм; припой должен покрывать печатные проводники только в местах соединений; не должно быть облуживания печатных проводников, их вспучивания и обрыва; припой не должен выступать на верхней стороне платы; паяные соединения должны быть чистыми; а на плате не должен оставаться флюс.
При ручной пайке полупроводниковых приборов необходимо применять теплоотводы. В качестве теплоотвода можно использовать пинцет или специальный зажим с медными наконечниками; его следует располагать между корпусом детали и паяемым монтажным соединением. Теплоотвод снимают через 10-15 с после окончания пайки. Для предохранения термочувствительных деталей во время пайки можно применять охлаждение выводов холодным воздухом.
Групповая пайка печатных плат применяется в основном при серийном или крупносерийном производстве. Групповая пайка может проводиться различными способами. Определяющим в выборе того или иного способа пайки является расположение микросхем и навесных электрорадиоэлементов на плате.
Наиболее удобны для групповой пайки платы с односторонней установкой микросхем и навесных электрорадиоэлементов, обеспечивающей к тому же линейное расположение выводов, особенно планарных.
К преимуществам групповой пайки можно отнести поддержание температуры и времени пайки, высокую производительность труда, технологическую и эксплуатационную надежность соединений, применение механизации и автоматизации.
К недостаткам групповой пайки следует отнести: применяемость печатных плат только с односторонним навесным монтажом, необходимость конструирования печатных плат с учетом требований выбранного метода групповой пайки, разработку комплекса мер для предотвращения перегрева термочувствительных электрорадиоэлементов, повышенные требования к однородности подготовки поверхности и паяемости выводов навесных электрорадиоэлементов и плат, а также подбор конструктивно-технологических решений по устранению характерных дефектов групповой пайки (сосулек, перемычек, наплывов припоя), сложность отмывки более активного флюса, чем при ручной пайке. К групповым методам пайки относят пайку погружением и волной припоя.
Пайка погружением состоит в том, что нижнюю поверхность платы погружают в расплавленный припой, при этом все выводы Навесных электрорадиоэлементов и микросхем припаиваются одновременно к проводникам печатного монтажа или запаиваются в металлизированных отверстиях. При этом методе можно легко получить «заливную» форму паяных соединений, удобную для последующей влагозащиты.
При пайке погружением необходимо применять защитную маску из конденсаторной бумаги или фторопласта-4 толщиной 0,1-0,2 мм. Маска из фторопласта накладывается на плату так, чтобы через сделанные в ней отверстия припой свободно проникал к местам пайки. Рамка, фиксирующая плату по контуру, обеспечивает совпадение отверстий в маске с монтажными соединениями платы. Одна маска, сделанная из фторопласта, благодаря его высокой термостойкости может выдержать до 500 погружений в расплавленный припой, причем поврежденная маска легко заменяется. Маску из конденсаторной бумаги наклеивают на плату с помощью флюса или специального клея. После пайки маска выбрасывается. На места пайки, не защищенные бумажной маской или шаблоном, наносят флюс. Флюс может быть нанесен либо окунанием платы, либо пульверизатором.
Подготовленная таким образом плата с микросхемами зажимается в рамке вибрационной головки и погружается в расплавленный припой примерно на 2 / 3 толщины основания. При включенном вибраторе плату в погруженном состоянии выдерживают в течение 2-3 с. Вибрация платы необходима для того, чтобы удалились газы, образующиеся при соприкосновении участков платы, покрытых флюсом, с расплавленным припоем.
При пайке погружением применяется припой ПОС-61, нагретый до (250+5) С С. После пайки необходимо тщательно промыть плату от флюса.
Пайка волной припоя состоит в том, что при непрерывном движении платы над волной расплавленного припоя последовательно пропаиваются все монтажные соединения (рис. 4), причем одновременно паяется группа соединений, размеры которой определяются размерами волны припоя. Производительность процесса зависит от скорости движения плат и их размеров.
Рис. 4. Схема пайки волной расплавленного припоя: 1 - транспортер, 2 - печатная плата, 3 - волна расплавленного припоя, 4 - сопло, 5 - привод (стрелками показано: а - направление движения платы, б - направление движения расплавленного припоя)
Особенность процесса пайки волной припоя заключается в том, что можно полностью автоматизировать процесс пайки плат с печатным монтажом.
Волной припоя можно осуществлять пайку с облуживанием всей схемы или отдельных точек. Последнее осуществимо при использовании защитных масок или защитного пленочного фоторезиста.
При пайке волной применяют припой ПОС-61, нагретый до (250±5)°С.
Основными параметрами пайки волной припоя являются: скорость конвейера (0,8-1,2 м/мин), скорость истечения припоя из сопла (подбирается опытным путем), температура припоя, ширина полосы растекания припоя по плате (15-40 мм).
Флюсы применяют только жидкие, активированные; флюсование при пайке волной более обильное, чем при ручной, поэтому при пайке волной нужна тщательная очистка от флюса.
После пайки (ручной или групповой) электромонтажных соединений печатная плата должна быть отмыта от остатков флюса. Остатки флюса (канифоли) рекомендуется удалять сразу же после пайки, пока не затвердели окончательно остатки канифоли и пока печатная плата сохраняет некоторое количество теплоты, достаточной для их растворения. В мелкосерийном и опытном производстве флюс удаляют протиркой кистью или тампоном, смоченным в спирте или в спиртобензиновой смеси. В серийном производстве промывку ведут в местах, оборудованных с учетом требований пожаро- и взрывобезопасности. Промывку проводят в нескольких ваннах (обычно в трех) или на специальных промывочных установках, что обеспечивает качественную очистку поверхности платы от остатков флюса. Рабочее место электромонтажника, на котором производятся операции пайки и промывки, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.
Высокая надежность сварных электромонтажных соединений является одним из решающих факторов применения их для монтажа в аппаратуре различного назначения. Сварные соединения отличаются высоким качеством и прочностью, они не подвергаются коррозионному действию остатков флюса и растворителей, а также не испытывают сплошного термоудара в момент сварки.
В настоящее время при монтаже навесных электрорадиоэлементов на плату применяют сварку сдвоенным электродом, лазерную или электронно-лучевую.
Сборка микросхем на печатных платах
В производстве электронных узлов значительное место по объему работ занимают сборочные работы, включающие установку и крепление микросхем на печатных платах, а также их электрическое соединение между собой.
Сборка состоит из следующих основных технологических операций: подготовки выводов микросхем; установки и крепления микросхем на платах; пайки или сварки монтажных соединений; контроля работоспособности электронного узла.
Почти каждая из перечисленных выше операций имеет свои технологические особенности в отличие от аналогичных операций, имеющих место при сборке навесных электрорадиоэлементов на обычных двусторонних печатных платах. Эти технологические особенности возникли вследствие применения в сборочных процессах принципиально новых в конструктивном отношении сборочных единиц - интегральных микросхем.
Интегральные микросхемы выпускают в металлокерамических , металлополимерных или металлостеклянных корпусах. Плоские металлокерамические корпуса имеют радиальные выводы и небольшую высоту, что дает возможность размещения собранных электронных узлов вмалом объеме, а конструкция их выводов позволяет выполнять различные виды соединений.
Металлополимерные , а также металлостеклянные корпуса имеют два ряда жестких штырьковых выводов прямоугольного или круглого сечения. Такие выводы можно легко вставлять в отверстия платы.
Порядок установки микросхем и их количество на плате в основном определяются функциональным назначением узла, конструкцией корпуса интегральной схемы, способом выполнения монтажных соединений (пайка или сварка), а также конструкцией самой платы. При монтаже микросхем на плате необходимо выполнять определенные технологические требования по установке и креплению их на плате, а также способам выполнения электромонтажных соединений. Обычно установку микросхем на плате производят рядами или в шахматном порядке, причем выбор шага установки микросхем определяется конструктивными параметрами печатных плат и корпуса микросхемы, температурным режимом узла и методом изготовления плат. Если используются платы с монтажными отверстиями, то все выводы микросхем вставляют в отверстия платы. При установке микросхем со штыревыми выводами на плату величина выступающей части выводов над поверхностью платы в местах пайки должна быть в пределах 0,5 - 5 мм. Установку микросхем на плату со штыревыми выводами производят; после их подрезки и формовки (рис. 5): на рисунке прямыми линиями изображены выводы до формовки.
Рис. 5. Формовка выводов микросхем
Установка микросхем в корпусах с планарными выводами производится на плату без монтажных отверстий. В этом случае их расположение на плате определяется формой контактных площадок на плате. Микросхемы в корпусах с планарными выводами часто устанавливают на плате с применением формовки выводов. Допускается установка микросхем с помощью клея. Варианты установок микросхем с планарными выводами на плате приведены на рис. 6. Установка и крепление микросхем на плате должны обеспечивать доступ к любой микросхеме и возможность замены их.
|
Рис. 6. Варианты установок микросхем с планарными выводами на плате: а - на клей, б - с зазором, в - на радиатор; 1 - корпус микросхемы, 2 - печатная плата, 3 - плоский радиатор, 4 - изоляционная прокладка, 5 - клей
Микросхемы с планарными выводами иногда собирают в так называемую этажерочную конструкцию. В этом случае плоские корпуса укладываются друг на друга и их выводы соединяются пайкой с контактными площадками платы и друг с другом.
Расположение микросхем на наружной стороне платы необходимо производить с учетом направления воздушного потока охлаждения.
При необходимости использования в сборке монтажных проводов последние впаиваются в металлизированные отверстия платы. В том случае, если предусматривается возможность нескольких перепаек проводов, на плате рекомендуется устанавливать переходные пистоны. Для электрического соединения узлов и субблоков на платах часто используют соединители (разъемы). Соединители устанавливают на краях плат с запаиванием их контактов в металлизированных отверстиях платы или с припайкой к контактным площадкам плат, или их выполняют в виде ножевых разъемов на краях плат.
После выполнения работ по установке и креплению микросхем на платах производят пайку или сварку электромонтажных соединений одним из способов, описанных в предыдущем параграфе.
Литература
1. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие/К.С. Петров. – СПб.: Питер, 2003. – 512 с.: ил.
2. Покровский Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных средств: Учебное пособие для вузов. – М: Горячая линия – Телеком, 2005. – 350 с.: ил.
3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: Учебник. 5-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань»., 2003 .-368 с., ил.1. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие/К.С. Петров. – СПб.: Питер, 2003. – 512 с.: ил.
4. Айзинов С.Д. Введение в специальность радиоинженера. – Спб.: ГМА им. Макарова, 2009. – 69 с.
Организация сборочно-монтажных работ. Основу монтажно-сборочных работ составляют процессы формирования электрических и механических соединений.
Сборка представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей и электро/радиоэлементов (ЭРЭ) в изделии или его части, выполняемых в определенной последовательности для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия в соответствии с конструкторскими документами. Выбор последовательности операций сборочного процесса зависит от конструкции изделия и организации процесса сборки.
Монтажом называется ТП электрического соединения ЭРЭ изделия в соответствии с принципиальной электрической или электромонтажной схемой. Монтаж производится с помощью печатных или проводных плат, одиночных проводников, жгутов и кабелей.
В соответствии с последовательностью технологических операций процесс сборки (монтажа) делится на сборку (монтаж) отдельных сборочных единиц (плат, блоков, панелей, рам, стоек) и общую сборку (монтаж) изделия. Организационно он может быть стационарным или подвижным, с концентрацией или дифференциацией операций. Стационарной называется сборка, при которой собираемый объект неподвижен, а к нему подаются необходимые сборочные элементы. Подвижная сборка характеризуется тем, что сборочная единица перемещается по конвейеру вдоль рабочих мест, за каждым из которых закреплена определенная часть работы. Перемещение объекта сборки может быть свободным по мере выполнения закрепленной операции или принудительным в соответствии с ритмом процесса.
Сборка по принципу концентрации операций заключается в том, что на одном рабочем месте производится весь комплекс работ по изготовлению изделия или его части. При этом повышается точность сборки, упрощается процесс нормирования. Однако большая длительность цикла сборки, трудоемкость механизации сложных сборочно-монтажных операций определяют применение такой формы в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Дифференцированная сборка предполагает расчленение сборочно-монтажных работ на ряд последовательных простых операций. Это позволяет механизировать и автоматизировать работы, использовать рабочих низкой квалификации. Сборка по принципу дифференциации операций эффективна в условиях серийного и массового производства. Однако чрезмерное дробление операций приводит к возрастанию времени на транспортировку, увеличению производственных площадей, повышению утомляемости рабочих при выполнении однообразных действий. В каждом конкретном случае должна быть определена технико-экономическая целесообразность степени дифференциации сборочных и монтажных работ.
К монтажно-сборочным процессам предъявляются требования высокой производительности, точности и надежности. На повышение производительности труда существенное влияние оказывают не только степень детализации процесса и специализации рабочих мест, уровень механизации и автоматизации, но и такие организационные принципы, как параллельность, прямоточность, непрерывность, пропорциональность и ритмичность.
Параллельность сборки - это одновременное выполнение сборки нескольких частей изделия или изделий в целом, что сокращает производственный цикл. Наибольшими возможностями с технологической точки зрения обладают два вида обеспечения параллельности процессов: 1) изготовление и сборка на многопредметных поточных линиях одновременно нескольких изделий; 2) совмещение на автоматизированных поточных линиях изготовления деталей с их сборкой.
Прямоточность процесса – это кратчайший путь прохождения изделия по всем фазам и операциям от запуска исходных материалов и комплектующих до выхода готового изделия. Любые отклонения от прямоточности усложняют процесс сборки, удлиняют цикл изготовления радиоаппаратуры. Принцип прямоточности должен соблюдаться во всех подразделениях предприятия и сочетаться с принципом непрерывности.
Непрерывность ТП сборки предусматривает сокращение или полное устранение меж- или внутриоперационных перерывов. Достигается непрерывность рациональным выбором техпроцессов, соединением операций изготовления деталей с их сборкой, включением в поток операций контроля и регулировки.
Под принципом пропорциональности понимается пропорциональная производительность в единицу времени на каждом рабочем месте, линии, участке, цехе. Это приводит к полному использованию имеющегося оборудования, производственных площадей и равномерному выпуску изделий. Улучшает пропорциональность рациональное деление конструкции на сборочные единицы и унифицированность ее элементов.
Принцип ритмичности предполагает выпуск в равные промежутки времени одинаковых или возрастающих количеств продукции. Ритмичность при сборке повышается за счет использования типовых и групповых процессов, их унификации и предварительной синхронизации операций.
Проектирование техпроцессов сборки и монтажа РЭА начинается с изучения на всех производственных уровнях исходных данных, к которым относятся: краткое описание функционального назначения изделия, технические условия и требования, комплект конструкторской документации, программа и плановые сроки выпуска, руководящий технический, нормативный и справочный материал. К этим данным добавляются условия, в которых предполагается изготавливать изделия: новое или действующее предприятие, имеющееся на нем оборудование и возможности приобретения нового, кооперирование с другими предприятиями, обеспечение материалами и комплектующими изделиями. В результате проведенного анализа разрабатывается план технологической подготовки и запуска изделия в производство.
В разработку ТП сборки и монтажа входит следующий комплекс взаимосвязанных работ:
1. Выбор возможного типового или группового ТП и (при необходимости) его доработка.
2. Составление маршрута ТП общей сборки и установление технологических требований к входящим сборочным единицам.
3. Составление маршрутов ТП сборки блоков (сборочных единиц) и установление технологических требований к входящим в них сборочным единицам и деталям.
4. Определение необходимого технологического оборудования, оснастки, средств механизации и автоматизации.
5. Разбивка ТП на элементы.
6. Расчет и назначение технологических режимов, техническое нормирование работ и определение квалификации рабочих.
7. Разработка ТП и выбор средств контроля, настройки и регулирования.
8. Выдача технического задания на проектирование и изготовление специальной технологической оснастки.
9. Расчет и проектирование поточной линии, участка серийной сборки или гибкой производственной системы, составление планировок и разработка операций перемещения изделий и отходов производства.
10. Выбор и назначение внутрицеховых подъемно-транспортных средств, организация комплектовочной площадки.
11. Оформление технологической документации на процесс и ее утверждение.
12. Выпуск опытной партии.
13. Корректировка документации по результатам испытаний опытной партии.
Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭА начинается с расчленения изделия на сборочные элементы путем построения схем сборки. Элементами сборочно-монтажного производства являются детали и сборочные единицы различной степени сложности. Построение схем позволяет установить последовательность сборки, взаимную связь между элементами и наглядно представить Проект ТП. Сначала составляется схема сборочного состава всего изделия, а затем ее дополняют развернутыми схемами отдельных сборочных единиц. Расчленение изделия на элементы производится независимо от программы его выпуска и характера ТП сборки. Схема сборочного состава служит основой для разработки технологической схемы сборки, в которой формируется структура операций сборки, устанавливается их оптимальная последовательность, вносятся указания по особенностям выполнения операций.
На практике применяют два типа схем сборки: «веерный» и с базовой деталью (рис. 3). Сборочные элементы на схемах сборки представляют прямоугольниками, в которых указывают их название, номер по классификатору, позиционное обозначение и количество. Более трудоемкой, но наглядной и отражающей временную последовательность процесса сборки является схема с базовой деталью. За базовую принимается шасси, панель, плата или другая деталь, с которой начинается сборка.
Состав операций сборки определяют исходя из оптимальной дифференциации монтажно-сборочного производства. При непоточном производстве целесообразными технологическими границами дифференциации являются:
· однородность выполняемых работ;
· получение в результате выполнения операции законченной системы поверхностей деталей или законченного сборочного элемента;
· независимость сборки, хранения и транспортирования от других сборочных единиц;
· возможность использования простого (универсального) или переналаживаемого технологического оснащения;
· обеспечение минимального удельного веса вспомогательного времени в операции;
· установившиеся на данном производстве типовые и групповые операции.
В поточном производстве необходимый уровень дифференциации операций в основном определяется ритмом сборки.
Оптимальная последовательность технологических операций зависит от их содержания, используемого оборудования и экономической эффективности. В первую очередь выполняются неподвижные соединения, требующие значительных механических усилий. На заключительных этапах собираются подвижные части изделий, разъемные соединения, устанавливаются детали, заменяемые в процессе настройки.
Разработанная схема сборки позволяет проанализировать ТП с учетом технико-экономических показателей и выбрать оптимальный как с технической, так и с организационной точек зрения.
Типовые и групповые процессы сборки и монтажа. Необходимость освоения в короткие сроки новых изделий в совокупности с высокими требованиями к качеству и технико-экономическим показателям работы предприятий требуют постоянного совершенствования технологической подготовки монтажно-сборочного производства. Основным направлением такого совершенствования является унификация ТП в совокупности с унификацией собираемых элементов конструкции. Различают два вида унификации ТП: типизацию и групповые методы сборки и монтажа.
Типовым ТП называется схематичный процесс сборки и монтажа изделий одной классификационной группы, включающий основные элементы конкретного процесса: способ установки базовой детали и ориентации остальных, последовательность операций, типы технологического оснащения, режимы работы, приближенную трудоемкость для заданного выпуска изделий. По типовому процессу легко составляется конкретный процесс сборки изделия и при соответствующей его подготовке эти функции передаются ЭВМ.
Предпосылкой типизации является классификация деталей, сборочных единиц и блоков по признакам конструктивной (размеры, общее число точек соединения, схема базирования и др.) и технологической (маршрут сборки, содержание переходов, оснащение) общности. При типизации приняты четыре классификационные ступени: класс, вид, подвид, тип.
Классом называется классификационная группа сборочных единиц, имеющих общий вид сборочного соединения, например: свинчивание, пайка, сварка, склеивание и др.
Вид - это совокупность сборочных единиц, характеризующаяся степенью механизации сборочного процесса: сборка ручная, с применением механизированного инструмента, автоматизированная. Виды разделяют на подвиды, отличающиеся друг от друга конструктивными элементами, например клеевое соединение в нахлестку, с накладками, стыковое, угловое и др. Типы объединяют сборочные единицы, которые имеют одинаковые условия сборки, расположение и число точек крепления.
Рис. 4.
|
По комплексности методы типизации ТП разбивают на три группы: простые (одной операции), условно простые (одного ТП) и комплексные. К первой группе относят методы непосредственной типизации без предварительной унификации собираемых элементов, основанные на общности технологического оснащения. Вторая группа объединяет методы типизации, связанные со способами соединения ЭРЭ и деталей, с использованием общих технологических решений для различных классов, собираемых элементов, построения различных технологических маршрутов из набора нормализованных операций. К третьей группе относят методы, использующие нормализацию элементов производственного процесса с дополнительной нормализацией ЭРЭ и деталей (рис. 4).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОНТАЖУ
СОЕДИНИТЕЛЕЙ А и РП
ГОСТ 23588-79
ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Дата введения 01.07.80
1. Настоящий стандарт распространяется на электрический монтаж (далее - монтаж) радиоэлектронной аппаратуры и приборов.
Стандарт устанавливает требования к монтажу приборных частей электрических соединителей А и РП.
Термины, применяемые в стандарте, соответствуют ГОСТ 21962 и ГОСТ 14312.
2. Монтаж соединителей А и РП должен производиться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, нормативной документации (НД), конструкторской и технологической документации, утвержденной в установленном порядке.
3. Монтаж однотипных соединителей в изделии должен быть идентичным.
4. Для обеспечения идентичности монтажа соединителей следует изготовлять контрольный образец монтажа, утвержденный в установленном порядке.
Для опытных образцов изделий контрольные образцы монтажа не устанавливают.
5. Требования к монтажу приборных частей соединителей А и РП, установленные настоящим стандартом, должны быть указаны в конструкторской документации.
Пример: «Технические требования к электромонтажу приборных частей соединителей А по ГОСТ 23588».
6. Дополнительные требования к монтажу соединителей, не снижающие его качество, должны указывался в конструкторской и технологической документации.
7. Площадь сечения проводов, подводимых к контакт-деталям (далее - контакт) соединителей А и РП, не должна превышать площади сечения, установленной в технических условиях на соединители конкретных типов.
8. Если в одно отверстие контакта соединителя необходимо впаять несколько проводов меньшего сечения, то жилы всех проводов должны быть скручены вместе, а суммарный диаметр облуженных проводов должен быть меньше диаметра соответствующего отверстия в контакте соединителя.
9. Длина паяной части провода, входящего в отверстие крепежной части контакта, должна быть равна длине монтажной части внутренней полости контакта.
10. Заделка одного провода площадью сечения до 0,75 мм 2 в контакт соединителя А должна соответствовать черт. 1, 2. В этом случае на крепежную часть соединителей А трубки не надевать.
11. Заделка одного и более проводов общей площадью сечения от 0,75 до 2,50 мм 2 в контакт соединителя А без перемычки должна соответствовать черт. 3, с перемычкой - черт. 4.
12. Заделка проводов в контакт соединителя РП должна соответствовать черт. 5, 6.
13. При внутреннем диаметре хвостовика контакта свыше 2,0 мм, а также для проводов с полиэтиленовой изоляцией оголение провода от изоляции не должно быть более 3,0 мм.
14. Резервные контакты в соединителе запаивают отрезками проводов одной из марок, которыми производят монтаж. Рекомендуемая длина проводов 40 - 100 мм.
1 - припой; 2 - жила; 3 - изоляционная трубка; 4 - провод; 5 - соединитель типа РП-15
1 - провод; 2 - жила; 3 - контакт соединителя типа РП-14
Необходимость запайки резервных контактов определяет разработчик технической документации.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
15. Резервные контакты не следует запаивать в соединителях, заливаемых герметиком или работающих непродолжительное время (до 15 мин разового действия) при воздействии вибрации, соответствующей техническим условиям на соединители.
16. Концы резервных проводов следует заделать в общий жгут в соответствии с черт. 7 - 10.
17. При монтаже соединителей не допускается применять провода, у которых наружный диаметр по изоляции вместе с надеваемой на провод изоляционной трубкой больше, чем расстояние между осями контактов в соединителе.
18. Провода, заделываемые в соединители, должны быть закреплены у корпуса соединителя.
При монтаже соединителя типа РП-14 каждый провод, подпаиваемый в контакт, следует крепить отдельно.
1 - жгут; 2 - изоляционная лента; 3 - резервные провода
1 - жгут; 2 - нитяной бандаж; 3 - изоляционная трубка; 4 - провод
1 - провод; 2 - нитяной бандаж
1 - провод; 2 - изоляционная трубка
19. Рихтовка проводов после пайки не допускается.
20. Провода жгута должны быть связаны по рядам контактов соединителей в соответствии с черт. 11, 12, при этом допускается перекрещивание отдельных проводов.
21. Перемычки в соединителе, выполненные монтажным проводом, следует выводить петлей в жгут. Петли перемычек следует располагать ступенчато. Длина петли перемычки в этом случае не должна превышать 100 мм от крепления жгута у соединителя.
Необходимость введения перемычек петлей в жгут определяет разработчик конструкторской документации.
22. При большом количестве перемычек в соединителе и малом количестве цепей (до 10 цепей) перемычки следует вводить ступенчато в ствол жгута. Длина части перемычки в стволе жгута не должна превышать 100 мм.
23. Провода к контактам соединителей должны подходить свободно без натяжения, быть отрихтованы и иметь запас по длине на одну перепайку. При заливке компаундом запас может отсутствовать.
24. Зачистку проводов от изоляции следует производить на длину 10 - 12 мм.
25. Жилы проводов следует скрутить в сторону повива, облудить и отрезать в размер.
26. При заделке в соединители экранированных проводов, разделанных по ГОСТ 23585, не допускается, чтобы оплетка экранов этих проводов входила в изоляционные трубки, надеваемые на контакты соединителей.
27. Перед пайкой концы проводов жгута следует продеть в отверстие специального шаблона (имитатор контактного поля соединителя) для предупреждения перекрещивания проводов в зоне монтажа.
28. Перед пайкой в контакты соединителей на провода должны быть надеты изоляционные трубки диаметром, обеспечивающим плотную посадку их после пайки на контакте и (или) проводе (проводах).
Если соединители подлежат заливке или обволакиванию, возможны два варианта:
а) с трубками;
б) без трубок.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
29. Длина изоляционных трубок, надеваемых на контакты соединителей, должна быть 10 - 12 мм.
1 - соединитель; 2 - жгут
1 - изоляционная трубка
30. Соединитель при монтаже следует установить в положение, исключающее затеки флюса внутрь соединителя, так, чтобы срезанная часть контактов была направлена в сторону электромонтажника.
31. Пайку проводов к соединителю следует производить по рядам контактов, начиная с нижнего ряда в направлении слева направо.
32. В расчлененном состоянии контактная сторона соединителя должна быть закрыта технологической крышкой.
33. При пайке жил проводов в соединители выбор мощности паяльника следует производить в соответствии с указаниями НД на соединители.
34. Время пайки жил проводов в контакты соединителей устанавливают в соответствии с указаниями НД на соединители.
33, 34. (Измененная редакция, Изм. № 2).
35. Время пайки провода в контакт соединителя типа РП-14 не должно быть более 3 с.
36. Пайку в соединителях РП следует производить так, чтобы под припоем был виден контур подпаянных жил проводов.
37. Паяная поверхность монтажных соединений должна быть блестящей или матовой без темных пятен, трещин, раковин, острых выпуклостей и посторонних включений. Припой должен заливать место соединения со всех сторон, заполняя щели и зазоры между жилами проводов и контактами, с незначительными наплывами припоя на наружной поверхности контакта.
Количество припоя, необходимого для пайки, должно быть минимальным.
Качество пайки в соединителях следует проверять после пайки каждого ряда контактов.
38. При выполнении монтажа не должно нарушаться защитное покрытие деталей соединителя, а также покрытие деталей, на которых производится монтаж соединителей.
39. По окончании монтажа соединители должны быть очищены от остатков монтажных материалов и загрязнений.
Требование не распространяется на монтаж с применением флюсов, допускающих не производить очистку.
40. Качество пайки соединителей проверяется при межоперационном контроле до надевания на контакты изоляционных трубок.
41. После монтажа и проверки качества пайки изоляционные трубки должны быть надвинуты на контакты до упора в изолятор соединителя.
42. Прозвонку соединителей следует производить с применением технологической ответной части.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Минобщемашем СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26.04.79 № 1534
3. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ