135892 (Разработка программатора микросхем ПЗУ), страница 4

Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Производственная технологичность конструкции изделия заключается в сокращении затрат средств и времени на конструкторско-технологическую подготовку производства и процессы изготовления, включая контроль и испытания. Эксплуатационная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на технологическое обслуживание и ремонт изделия.

Технологичность конструкции можно оценивать как качественно, так и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя.

В данном устройстве используется двухсторонняя печатная плата, изготовленная из нефольгированного стеклотекстолита. Так как плата двухсторонняя, а плотность проводников высокая целесообразнее применить электрохимический метод ее изготовления по типовой технологии.

Изготовление программатора на печатной плате дает следующие преимущества:

- упрощает процесс подготовки к монтажу, так как в устройстве применяются стандартные и типовые ЭРЭ;

- дает возможность использования групповой пайки, поскольку все ЭРЭ имеют штырьевые выводы;

- повышает удобство ремонта и взаимозаменяемость, так как монтаж ЭРЭ выполняется на одной стороне платы;

- уменьшить массу и габариты изделия;

- обеспечивает высокие коммутационные возможности.

Программатор отличается стабильностью электрических параметров, так как все элементы прочно связаны с изоляционным основанием, механической прочностью соединений благодаря применению печатного монтажа, для изготовления которого технологически верно и обоснованно выбран метод изготовления.

Качественная оценка также предшествует количественной оценке в процессе проектирования и определяет целесообразность ее проведения.

Количественная оценка осуществляется с помощью системы базовых показателей.

4.1.1 Коэффициент использования микросхем и микросборок в блоке

Ки.мс = Нмс/Нэрэ

где Нмс - общее количество микросхем и микросборок в изделии, шт.

Нэрэ – общее количество электрорадиоэлементов, шт.

Ки.мс = 29/251 0,115

4.1.2 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий

Ка.м = На.м/Нм

где На.м - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом, Нм - общее количество монтажных соединений.

Ка.м = 310/310 = 1

4.1.3 Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу.

Км.п.эрэ = Нм.п.эрэ/Нэрэ

где Нм.п.эрэ – количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным и автоматизированным способом.

Км.п.эрэ = 251/251 =1

4.1.4 Коэффициент повторяемости ЭРЭ

Кпов.эрэ = 1 - Нт.эрэ/Нэрэ

где Нт.эрэ – общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии, шт.

Кпов.эрэ = 1 – 24/251 = 0,905

4.1.5 Коэффициент применяемости ЭРЭ

Кп.эрэ = 1 - Нт.ор.эрэ/Нт.эрэ

где Нт.ор.эрэ – количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии, шт.

Кп.эрэ = 1 - 0/24 = 1

4.1.6 Основным показателем, используемым для оценки технологичности конструкции, является комплексный показатель для технологичности конструкции изделия.

К=(К11+ К22…+ Кnn)/(1+2+…n);

Коэффициент зависит от порядкового номера основных показателей технологичности, ранжированная последовательность которых устанавливается экспертным путем.

Уровень технологичности конструкции изделия при известном нормативном показателе оценивается отношением полученного комплексного показателя к нормативному, которое должно удовлетворять условию

Нормативное значение показателя технологичности конструкции блоков электронной техники для условий опытного производства составляет 0,4…0,7, следовательно:

К/Кн=0,7/0,41,75;

Так как 1,75>1, то уровень технологичности конструкции данного изделия соответствует всем требованиям.

Вывод: На основании качественной и количественной оценок можно сделать вывод, что устройство является технологичным по своей конструкции, то есть обеспечивает минимальные затраты при заданных показателях качества производства.

1. Обоснование выбора метода изготовления печатной платы

В настоящее время насчитывают до двухсот методов, способов и вариантов изготовления печатных плат. Однако большинство из них устарело. В современном промышленном производстве печатных плат широко применяют химический, комбинированный и электрохимический методы получения печатных проводников.

Печатную плату программатора можно изготовить как электрохимическим, так и комбинированным методом.

Электрохимический метод применяют для изготовления двухсторонних печатных плат с высокой плотностью проводящего рисунка. П

2

3

ри травлении меди с поверхности платы эффект бокового подтравливания почти отсутствует, что позволяет получить очень узкие проводники шириной до 0,15 мм и с таким же зазором между проводниками.

Таким образом, технологический процесс изготовления печатных плат электрохимическим методом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики и обеспечивает повышенную плотность монтажа на платах, что обусловливает возможность в ряде случаев заменить сложные в производстве многослойные печатные платы на двухсторонние.

Комбинированный метод применяют для изготовления ДПП и ГПП (гибких печатных плат) с металлизированными отверстиями на двустороннем фольгированном диэлектрике. Проводящий рисунок получают субтрактивным методов, а металлизацию отверстий осуществляют электрохимическим методом.

Для изготовления печатной платы программатора выбран электрохимический (полуаддитивный) метод, так как он обладает рядом достоинств, в некоторых случаях и над другими методами изготовления печатных плат.

Основное отличие от комбинированного позитивного метода заключается в использовании нефольгированного диэлектрика СТЭФ.1-2ЛК ТУ АУЭО 037.000 с обязательной активацией его поверхности.

Разрешающая способность этого метода выше, чем у комбинированного позитивного. Это объясняется малым боковым подтравливанием, которое равно толщине стравливаемого слоя и при полуаддитивном методе составляет всего 5 мкм, а при комбинированном больше 50 мкм. Метод обеспечивает высокую точность рисунка, хорошее сцепление проводников с основанием и устраняет неоправданный расход меди, который доходит до 80% при использовании фольгированных диэлектриков.

Рисунок 1 - Схема получения печатных проводников электрохимическим методом:

а – заготовка платы из нефольгированного диэлектрика с технологическими отверстиями; б – негативный рисунок схемы проводников; в — плата с печатными проводниками; 1 — основание платы; 2 — резист; 3 — печатные проводники платы.

Электрохимический метод заключается в нанесении на плату фоторезиста и получение негативного рисунка схемы. Незащи­щенные участки платы, соответствующие будущим токоведущим проводникам, металлизируются химическим, а затем электрохимическим способами в соответствии с рисунком 1.

При этом металлизируются все монтажные отверстия, предназначенные для установки навесных элементов и электрической связи проводников при их двусторон­нем расположении.

Этот метод осуществляется посредством следующих операций:

1. Входной контроль листа диэлектрика;

2. Резка заготовок;

3. Сверление базовых технологических отверстий;

4. Сверление монтажных отверстий на станке с ЧПУ;

5. Подготовка поверхности;

6. Химическое меднение;

7. Усиление меди гальваническим меднением;

8. Получение защитного рисунка на пробельных местах;

9. Гальваническое меднение;

10. Гальваническое покрытие сплавом олово-свинец;

11. Удаление защитного рельефа;

12. Травление меди с пробельных мест;

13. Обработка по контуру;

14. Контроль по ТУ.

1. Установка нанесения сухого пленочного фоторезиста

В настоящее время разработаны новые способы и устройства нанесения сухого пленочного фоторезиста, обеспечивающие высокую точность нанесения и исключающие потерю фоторе­зиста.

Возрастающие требования к точности и качеству схем, необ­ходимость автоматизации процессов и рост объемов выпуска плат привели к замене жидких фоторезистов сухим пленочным фото­резистом (СПФ). В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом разработаны и внедрены сухие пленочные фоторезисты.

Рисунок 2 - Принцип работы установки для дву­стороннего нанесения пленочного фоторе­зиста:

1 – стол; 2 – заготовка платы с нанесенным фоторезистом; 3 – металлизированная заготов­ка платы; 4 – прижимные протягивающие валки; 5 – нагревательные плиты; 6 – бара­бан с фоторезистам; 7 – барабан с защитной пленкой.

На рисунке 2 показан принцип работы установки, предназначенной для двустороннего нанесения пленочного фоторезиста в усло­виях серийного изготовления плат. Адгезия СПФ к металлической' поверхности заготовок плат обеспечивается разогревом пленки фоторезиста на плите до размягчения с последующим прижатием при протягивании заготовки между валками. Установка снабжена термопарой и прибором контроля температуры нагрева пленки фоторезиста. На установке можно наносить СПФ на за­готовки шириной до 600 мм со скоростью их прохождения между валками 1,0-3,0 м/мин. Фоторезист нагревается до температуры 110-120 С.

1. 4.4 Анализ дефектов фотопечати

Таблица 3.

Вид дефекта	Причины дефекта	Способы устранения
Складки и вздутия в пленке	Плохая намотка рулона Не отрегулировано натяже­ние в пленке	Ровно намотать рулон Отрегулировать натяжение в пленке
Отслаивание пленки с за­готовки	Плохая подготовка поверх­ности заготовок Нарушение режимов нанесе­ния	Улучшить качество подго­товки поверхности Нанести пленку в соот­ветствии с технологией
Механические включения	Загрязненность фоторези­ста или воздушной среды помещения	Очистить фоторезист и воздух помещения от при­месей
Плохое отделение лавсано­вой пленки при проявлении	Повышенная температура или увеличенное время при экспонировании	Понизить температуру либо уменьшить время при экс­понировании
Набухание, приподнятые края, разрушение защит­ного рисунка	Недостаточное экспониро­вание Передержка при про­явлении Нарушение режимов нанесе­ния	Продолжить процесс экспо­ниро­вания Контролировать время вы­держки Нанести пленку в соот­ветствии с технологией
Прилипание фотошаблона к пленке при экспонировании	Завышена температура в зоне экспонирования Несо­ответствие времени вы­держки характеристикам ламп	Понизить температуру в зоне экспонирования Выдержать время, соот­ветствующее характери­стикам данных ламп
Фоторезист не удаляется	Избыточная толщина ме­таллического покрытия Загрязненный раствор для удаления Недостаточное давление, под которым подается рас­твор	Уменьшить толщину метал­лического покрытия Очистить раствор от при­месей Увеличить давление

1. Исследовательская часть

   1. Методика работы с прибором

Программатор подключается к компьютеру типа IBM PC через параллельный порт с помощью стандартного кабеля от принтера. Если на компьютере только один параллельный порт и к нему подключен принтер (это наиболее типичная ситуация), то для подключения программатора к компьютеру надо отсоединить кабель от принтера и подсоединить к программатору. При переключениях кабеля питание программатора и принтера обязательно должно быть выключено (компьютер можно не выключать) во избежание выхода из строя параллельного порта.

По умолчанию для программатора и для принтера задан порт LPT1. Если какое-либо из этих устройств подключено к другому порту (LPT2 или LPT3), то после запуска программы надо задавать этот порт (с помощью соответствующей команды из меню «Сервис»). Для принтера порт можно не задавать, если не предполагается печать дампа памяти.

В комплект программатора входят также 4 кроссовые платы с панельками, в которые устанавливаются программируемые микросхемы. К программатору подключается одна из кроссовых плат, в зависимости от типа микросхемой ПЗУ, с которой предстоит работать. Переключать кроссовые платы, а также вставлять микросхемы в панельки и вынимать их оттуда можно при включенном питании программатора, т.к. питание на панельки поступает только на время выполнения команды (чтение с ПЗУ, прожигание, сравнение с буфером и т.д.).

Программное обеспечение программатора состоит из следующих файлов: