135801 (Технологический процесс изготовления микромодуля этажерочного типа применительно к серийному производству)

Днепропетровский национальный университет

Курсовое задание

на тему:

"Технологический процесс изготовления микромодуля этажерочного типа применительно к серийному производству."

1.Техническая характеристика объекта производства.

Микромодуль этажерочного типа представляет собой набор микроэлементов и перемычек на стандартных микроплатах , собраных в виде этажерки и соединенных между собой проводниками согласно электрической схеме.

В типовом варианте микромодуль заливается эпоксидных компаундом для придания ему механической прочности и защиты микроэлементов от воздействия внешней среды (рис. 1) .

рис. 1

Микроплата предназначена для установки на ней навесных миниатюрных электро– и радиоэлементов , печатных элементов и проводников, осуществляющих соединения элементов внутри микромодуля.

Микроплаты изготовляются из специальной керамики ( имналуид , ультрафарфор) и имеют квадратную форму ( рис. 2) со стороной квадрата 9.6+_ 0.1 мм.

рис. 2

Типовая микроплата имеет толщину 0.35+_0.05 мм .Помимо типовой имеются специальные микроплаты толщиной до 1.1 мм, имеющие различные конструктивные отклонения (пазы , отверстия и т.д.).

Типовая микроплата предназначена для перемычек, печатных и объемных сопротивлений конденсаторов и диодов. На специальной микроплате крепятся тяжелые и объемные элементы : транзисторы в металлическом корпусе, трансформаторы , катушки индуктивности и т.д.

На каждой стороне микроплаты имеется по три металлизированных паза, в которые при сборке впаивают соединительные проводники.

Металлизацию осуществляют серебряными или молибдено-марганцевыми пастами с последующим облуживанием припоем ПОС-61 с добавкой 2-3 % серебра.

Для качественной пайки соединительных проводников лужение проводят на глубину 0.3 – 0.5 мм.

Толщина металлизированного слоя должна составлять не более 0.007 мм на сторону в плоскости и по торцу микроплаты.

В одном из углов микроплаты имеется ключ – прямоугольный вырез диаметром 1.0х0.5 мм для ориентации микроэлементов при сборке микромодуля.

Нумерация пазов микроплаты ведется по периметру от короткой стороны ключа.

Микроплаты должны быть механически прочными и обладать высокими диэлектрическими свойствами. Сопротивление изоляции между соседними пазами в нормальных условиях должно быть не мене 10^10 Ом.

Проводники на микроплатах выполняются методом вжигания серебра. Рекомендуемая ширина проводников 1+_ мм; величина зазора между ними не менее 0.25 мм.

Допустимый ток для проводника на микроплатах – 0.15A при сопротивлении не более 0.1 Ом.

Для механизации и автоматизации сборочных работ микроэлементы располагаются в микромодуле с определенным шагом, равным 0.25n+0.75 где n=1, 2, 3, …

2.Анализ технологичности.

Технологичной называется конструкция которая при минимальной себестоимости наиболее проста в изготовлении.

Технологичная конструкция должна предусматривать:

1. Максимально широкое использование унифицированных

деталей, а также стандартизованных и нормализованных деталей и сборочных единиц.

2. Возможно меньшее количество деталей оригинальной и

сложной формы или различных наименований, и возможно большую повторяемость одноименных деталей.

3. Создание деталей рациональной формы с легко доступными для

обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоемкости механической обработки деталей и изготовлении приборов.

4. Рациональным должно быть назначение точности размеров и

класса шероховатости поверхности.

1. Наличие на деталях удобных базирующих поверхностей или
   возможность создания вспомогательных баз.

2. Наиболее рациональный способ получения заготовки для деталей

с размерами и формами возможно более близкими к готовым, то есть обеспечить наиболее высокий коэффициент использования материала.

1. Полное устранение или возможно меньшее применение слесарно-пригоночных работ при сборке, путем изготовления
   взаимозаменяемых деталей.

2. Упрощение сборки и возможность выполнения, параллельных во
   времени и пространстве сборке, отдельных сборочных единиц,
   приборов.

3. Конструкция должна легко собираться и разбираться, а также
   обеспечить доступ к любому механизму для регулировки смазки
   ремонта.

Разрабатываемое решение является технологичным, так как в нем:

1. Производится создание деталей рациональной формы с легко доступными для обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоемкости механической обработки деталей и изготовлении приборов.

2. Полное устранение или возможно меньшее применение слесарно-пригоночных работ.

3. Упрощение сборки и возможность выполнения, параллельных во
   времени и пространстве сборке, отдельных сборочных единиц,
   приборов.

4. Возможно меньшее количество деталей оригинальной и сложной формы или различных наименований, и возможно большую повторяемость одноименных деталей.

5. Создание деталей рациональной формы с легко доступными для обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоемкости механической обработки деталей и изготовлении приборов.

3.Определение типа производства.

Тип производства можно определить по такту выпуска . Такт выпуска представляет отношение действительного фонда времени работы оборудования отнесенное к программе запуска.

t_в=F_д*60/N_з

Программа запуска:

N_з= N_b+(2..3%) N_b

Действительный фонд времени работы оборудования :

F_д=F_об.ном*K ,где K=0,95..0,97

Номинальный фонд времени работы оборудования:

F_об.ном=[(Д_г-Д_в-Д_пр)*t_см-t_сок]*m ,

Д_г - число дней в году,

Д_в- число выходных дней ,

Д_пр - число праздничных дней ,

t_см- число часов в смене ,

t_сок- сокращение числа часов,

m - число смен.

N_з=17000+(0.02)*17000=17340

F_об.ном=[(365-104-10)*8-6]*2=4004

F_д=4004x0.95=3803.8

t_в=3803.8*60/17340=13.2 - Производство серийное.

4. Технологический маршрут изготовления микромодуля этажерочного типа применительно к серийному производству.

Технологический маршрут изготовления микромодуля этажерочного типа применительно к серийному производству представляет собой следующую последовательность операций:

1. Подготовительная.

2. Комплектация микроэлементов.

3. Изготовления перемычек.

4. Лужения проводников.

5. Лужения проволоки.

6. Сборка.

7. Пайка.

8. Резка выводов.

9. Визуальный контроль.

10. Контроль технических параметров

11. Приготовление компаунда.

12. Герметизация.

13. Тренировка.

14. Визуальный контроль.

15. Контроль технических параметров.

5.Детальное описание операций.

Подготовительная операция.

В целях повышения надежности микромодулей и уменьшения процента брака все микроэлементы и микроплаты подвергают полному входному контролю. Контроль начинается с проверки упаковки и наличия документации. Далее микроплаты и микроэлементы проверяют по внешнему виду на отсутствие сколов, трещин, царапин (не глубже 0.1 мм). Проверка ведется на микроскопе МБС-2. Габаритные размеры микроплат, высота заполнения металлизированного паза припоем проверяют с помощью микрометра и специальных шаблонов в объеме 10 от партии.

Все операции входного контроля контроллеры должны проводить в резиновых или хлопчатобумажных напальчниках воизбежании загрязнения и “засаливания” печатных проводников и металлизированных пазов микроплат.

Контроль микроэлементов на соответствие техническим условиям по электрическим параметрам осуществляется в специальном приспособлении, обеспечивающем одновременное контактирование со всеми двенадцатью пазами микроплаты. Приспособление подключено к соответствующим контрольно-измерительным приборам и стендам.

На каждую проверенную партию, а в некоторых случаях на отдельные микроэлементы, выписывается паспорт с указанием фамилии контролера и даты контроля.

После проверки микроплаты и микроэлементы укладываются в спецтару с отдельными ячейками, которая заваривается в полиэтиленовую пленку и хранится в эксикаторах или в герметичных шкафах.

Операция комплектации микроэлементов.

Операцию комплектации целесообразно производить сразу же после входного контроля. Операция комплектации заключается в раскладке микроэлементов в спецтару, в последовательности, обусловленной схемой сборки микромодуля. Спецтара с укомплектованными микромодулями вновь заваривается в полиэтиленовую пленку и передается на операцию сборки и пайки.

Операция изготовление перемычек.

В конструкцию микромодуля входят микроплаты с соединительными проводниками. Количество и разводка проводников определяются для каждого микромодуля после составления карты сборки.

Нанесение проводников осуществляют методом вжигания серебряной пасты. Состав пасты: окись серебра 66.8 % , окись висмута 2,4 % , борнокислый свинец 1,2 % , касторовое масло 6.4 % , канифольно-скипидарный лак 24,2 %.

Для приготовления серебряной пасты компоненты в необходимых количествах смешивают и растирают до однородного состояния, периодически добавляя скипидар.

Керамические платы ,подлежащие металлизации , промывают в теплом содовом растворе ,затем в проточной воде и помещают в термостат , где сушат при температуре t=150 C в течении 20 мин.

Высушенные платы обезжиривают спиртом , после чего сушат на воздухе в течении 15 мин или в термостате при температуре 100 С – 5 мин.

Проводники наносят серебряной пастой на керамическую микроплату с помощью сетчатого трафарета. Платы с проводниками укладывают на шамотные подставки и загружают в муфельную печь. Вжигание производится по следующему режиму :

По достижению 800 C печь выключают и охлаждают детали вместе с печью до 60 С.

Качество вжигания серебра проверяется визуально. Недопустимо наличие чешуйчатости и стягивания серебра в капли. Сопротивление каждого проводника проверяется мостом постоянного тока (не должно превышать 0.1 Ом) и подвергается испытанию на пятикратную перегрузку током 2.5A в течении 5-10 сек.

Операция лужения проводников.

Микроплаты с нанесенными проводниками облуживают для уменьшения сопротивления печатных проводников и для уменьшения времени пайки соединительных проводников с пазами микроплат. Облуживание производится, как правило, с помощью вибропинцета с пружинным зажимом. Амплитуда колебаний вибропинцета устанавливается автотрансформатором в пределах 0.005 – 0.1 мм. Правильность выбора амплитуды определяется по отсутствию сосулек и наплывов в пазах микроплат. Процесс облуживания протекает следующим образом : Вибропинцет с микроплатой на 0.3-0.5 cек. погружают в флюс ТС-1 и затем быстро переносят к тиглю с припоем ПОС-61 с 3% - ной добавкой серебра. Микроплату в припой погружают на 0.3-0.5 сек и плавно извлекают из припоя вертикально вверх. Во избежании растворения в расплавленном припое серебряного покрытия пазов и проводников не допускается выдержка более 2 сек. Облуженные микроплаты промывают в спирте-ректификате и сушат на воздухе.

Операция лужения проволоки.

Для соединительных проводников в этажерочных микромодулях применяется медный провод марки ММ или МТ диаметром 0.38 мм. Провод перед сборкой облуживают. Толщина слоя припоя 20-30 мкм. Таким образов, диаметр облуженного проводника 0.4+_0.001 мм. Для получения заданной толщины припоя на проводе применяется принцип принудительного формирования с одновременным охлаждением формирующей фильеры сжатым воздухом. Обезжиренный провод, намотанный на питающую катушку 1,пропускается через ванну с флюсом 2 , ванну с припоем 3 , формирующую фильеру 4 , механизм подачи провода 5 и закрепляется на катушке 6 (рис.23). Прибор с автоматическим регулированием поддерживает температуру ванны припоя в предех 250-260 С.