lec11 Разработка технологических процессов (Лекции проф Давыдова УГГИ), страница 2

Количественная оценка технологичности электронных узлов прово­дится по системе базовых показателей (см. ниже). По базовым показателям рассчитывается комплексный показатель техноло­гичности по выражению:

К_тех = К_i _i / _i , _i = i / 2^i-1,

где _i - коэффициент весовой значимости показателя.

Базовые показатели технологичности электронных узлов

Показатель	Формула расчета	i	Примечание
Коэффициент использования ИМС и микросборок	K1 = Нимс /Н	1.0	Нимс- количество микросхем, Н- общее количество радиоэлементов
Коэффициент автоматизации и механизации монтажа	К2 = Нам / Нм	1.0	Нм- количество контактных соединений, Нам- то же, выполняемых автоматом
Коэффициент механизации подготовки к монтажу	К3 = Нап / Н	0.8	Нап- количество элементов, подготавливаемых к монтажу автоматом
Коэффициент механизации контроля и настройки	К4 = Нмк / Нк	0.5	Количество операций контроля: Нк- общее, Нмк- механизированным способом
Коэффициент повторяемости радиоэлементов	К5 = 1 - Нт / Н	0.3	Нт- количество типоразмеров элементов
Коэффициент применяемости радиоэлементов	К6 = 1 - Нор / Н	0.2	Нop- количество оригинальных типоразмеров элементов
Коэффициент прогрессивно­сти формообра­зования деталей	К7 = Дпр / Д	0.1	Число деталей: Д- общее, Дпp- изготавливаемое прогрессивными методами

Часть данных для расчета берется из технической документации на изделие. Количество контактных соединений на плате определяется под­счетом выводов навесных элементов, петель объемного проводного монта­жа, проводов-перемычек. Так как на плате все контактные соединения полу­чают пайкой, то оценивается возможность механизации пайки, с уче­том конструкции соединения (планарный вывод, штыревой вывод, и т. д.), известных способов пайки, наличия оборудования и серий­ности производства. Возможность механизации подготовки выводов навесных элементов к монтажу определяется наличием стандартных форм выводов, типом и типоразмерами их корпусов. Для их формовки применяют приспособления с ручным приводом, штампы и механизированные устройства.

Коэффициент механизации контроля и настройки относительно невелик, так как для сборки электронных узлов необходим ряд трудоемких и маломеханизированных операций контроля: проверка плат перед монтажом, качество отмывки и лакировки плат, приклейки прокладок под корпуса навесных элементов, пайки их вы­водов. Функциональные параметры платы контролируются на специальных стендах. Расчетное значение К_тех сравнивается с нормативным, который для серийного производства электронных узлов изменяется в пределах 0,5-0,8, для установочной серии 0,45-0,75 и для опытного образца 0,4-0,7.Предприятия, выпускающие РЭА на ИС частного применения, оснащены оборудованием, используемым в электронной промышленности: установки для диффузии, ионного легирования, термического окисления, оборудование для термического испарения материалов в вакууме, а также сборки и герметизации ИС.

Выбор техпроцесса сборки электронного узла. Для ТП сборки и монтажа конструктивных элементов первого уровня (модулей, ТЭЗ, узлов) типовые операции приведены в таблице ниже.

Основные операции ТП сборки

Основные этапы сборки	Объекты сборки	Основные типовые операции
Комплектация	Печатные платы, комплектующие, детали	Распаковка из тары поставщика. Входной контроль параметров. Размещение в тех­нологической тape
Подготовка к монтажу	Печатные платы	Промывка платы. Контроль печатного монтажа. Контроль паяемости платы. Маркировка платы
	Навесные элементы (ЭРЭ, ИМС)	Лакирование обозначений номиналов. Рихтовка и обрезка выводов. Флюсование и лужение выводов. Формовка выводов. Промывка и сушка ЭРЭ и ИМС. Комплек­тация. Кассетирование
Установка на печатную плату	Детали	Установка и закрепление соединителей (разъемов), контактов (штырей, лепест­ков), навесных шин, прокладок. Стопорение механических соединений
	Навесные элементы	Установка и фиксация резисторов, дио­дов, конденсаторов, транзисторов. Уста­новка и фиксация микросхем. Контроль установки элементов
Выполнение кон­тактных соедине­ний	Плата с деталями, ЭРЭ, ИМС	Флюсование и пайка соединений. Про­мывка и сушка модуля. Контроль кон­тактных соединений
Контроль модуля и защита от внешних воздействий	Модуль	Контроль и регулировка функциональ­ных параметров. Монтажные операции (дополнительные). Контроль параметров, защита модуля (лакирование), испытания и контроль. Сдача на соответствие ТУ

Этап комплектации навесных элементов и деталей, входящих в состав модулей первого уровня, трудоемок и выполняется в основном вручную. Это связано с многообразием тары, в которой поставляются ЭРЭ и ИМС. Микросхемы в индивидуальной таре-спутнике распаковываются на автома­тах с ориентацией по ключу и укладкой в технологические кассеты.

Этап подготовки к монтажу включает техпроцесс подготовки печат­ных плат, ЭРЭ, ИМС и конструкционных деталей. Операции подготовки ЭРЭ и ИМС в мелкосерийном производстве выполняются вручную на рабо­чем месте монтажника простейшими приспособлениями, с размещением элементов в технологической таре по номиналам. В крупносерийном производстве применяются автоматы рихтовки и обрезки выводов, флюсования и лужения, промывки и сушки подготовленных навесных эле­ментов. Автоматизированная подготовка требует специальных кассет для загрузки и выгрузки элементов. Для ЭРЭ с осевыми выводами, которые кассетируют путем вклеивания в ленту, формовка про­изводится на автомате непосредственно перед установкой на плату.

Установку на плату начинают со штырей, лепестков, навесных шин и прокладок после подготовки (рихтовка, обезжиривание) их базовых поверх­ностей. Установка ЭРЭ и ИМС в зависимости от типа производства осуще­ствляется вручную, по шаблону, автоматически.

При установке вручную монтажник по схеме или маркировке на плате определяет место положения элемента, извлекает его из тары, устанавливает и, если необходимо, распаивает выводы. Первые два перехода составляют большую часть штучного времени. Для сокращения времени установки всех навесных элементов монтажное поле платы делится на зоны, в каждой из которых работает один монтажник. В этом случае может быть организована конвейерная установка элементов.

Установка по шаблону характеризуется более высоким уровнем меха­низации. Точное позиционирование монтажного стола осуществляется вручную с помощью щупа и координатных отверстий на шаблоне, а уста­новка элементов - автоматически укладочной головкой. Элементы пода­ются из кассет в последовательности установки на плату. Этот способ более производительный, но менее универсальный, так как требует сменных или переналаживаемых инструментов при изменении типоразмеров корпусов элементов.

Для автоматизированной установки применяется специализирован­ное оборудование с ЧПУ или технологические комплексы с подачей элементов из технологических кассет.

Получение контактных соединений в модулях первого уровня осуще­ствляется преимущественно пайкой, расплавленным или расплавляемым припоем под действием постоянного или импульсного нагрева зоны соеди­нения. При одностороннем монтаже навесных элементов на плате и фикса­ции их положения (подгибка, приклеивание и т.п.) применяется механизированная пайка волной припоя. Групповая пайка планарных выво­дов ИМС проводится припоем с нагревом па­яльником или расплавляемым припоем с импульсным нагревом электрода­ми, роликами, лучом лазера, струей газа. Импульсный нагрев локализует тепловое воздействие в зоне выводов, но требует подачи припоя в зону пайки и качест­венного лужения. Операции промывки и сушки модулей необходимы для удаления флюса, продуктов пайки и прочих загрязнений. Они выполняются на механизированных конвейерных линиях. Качество контактных соедине­ний оценивается визуально.

Этап контроля модулей наиболее ответственный и трудоемкий. Он выполняется в отладочном, диагностическом и контрольном режимах с по­мощью специальной аппаратуры, стендов и автоматических систем контро­ля. Замена неисправных ИМС требует дополнительных монтажных опера­ций и повторного контроля параметров. Годные модули проходят операции лакирования и сушки и, если необходимо, испытания с контролем параметров.

Рис. 11.2.1.

Разработка схемы сборки. Технологическая схема сборки ТЭЗ, приведенная на рис. 11.2.1, опреде­ляет последовательность установки деталей и сборочных единиц на базовую деталь (или сборочную единицу). На схеме должны быть указаны операции получения механических соединений (свинчивание, расклепка, развальцов­ка, склеивание, сварка); операции электрического монтажа (пайка, сварка, накрутка, раскладка проводов); операции контроля и герметизации (про­мывка, сушка, лакирование, нанесение компаунда).

При разработке схемы сборки необходимо выбрать базовую деталь. Для модулей первого уровня это - ПП. Для модулей второго уровня базо­вой деталью может быть конструкционная рамка или каркас блока, пред­ставляющий сборочную единицу. Детали и сборочные единицы изобража­ются в виде прямоугольников (см. рис. 11.2.1), в которых указывается номер по спецификации, наименование и количество. От базовой детали к готовой сборочной единице проводится главная линия сборки, а от устанавливаемых деталей или сборочных единиц — линии до пересечения с ней. Расположе­ние точек пересечения на главной линии говорит о выбранной последова­тельности сборки. Операции сборки и монтажа указываются текстом в пря­моугольных рамках в том месте, где они осуществляются. Для упорядоче­ния схемы сборки по одну сторону от главной линии изображаются устанавливаемые детали и сборочные единицы, по другую — крепежные детали и монтажные операции. Если текст занимает много места, то опера­ции могут быть пронумерованы, а расшифровка их сделана вне схемы сборки.

Разработка маршрутного ТП сборки. Исходными данными для разработки маршрутного ТП являются: схе­ма сборки с базовой деталью, типовой ТП, объем выпуска N, шт/год, коэффициент закрепления операций К_зо - отношение количества операций к количеству рабочих мест: К_зо=1 - массовое производство, К_зо=2-10 - крупносерийное, К_зо=11-20 - среднесерийное, К_зо=21-40 - мелкосе­рийное. Для заданных N и К_зо определяется среднее штучное время опера­ции: T_шт = T_в / К_зо, где Т_в = 60Ф/N, Ф – годовой фонд времени. Расчетное значение T_шт обеспечи­вается дифференциацией или концентрацией операций, подбором оборудо­вания определенной производительности. Маршрутный ТП корректируется после разработки операционного ТП, нормирования операций и технико-экономического обоснования структуры операции. По приведенному ниже образцу составляется маршрутная карта техпроцесса сборки и монтажа, где Т_пз — подготовительно-заключительное время.

№п/п	Наименование операции	Оборудование, оснастка	Тшт.расч	Разряд рабочего	Тпз

Рассмотрим разработку маршрутного ТП сборки и монтажа модуля первого уровня при объеме выпуска N = 15 000 шт/год и Т_в = 6 мин. Если в смену на сборку выделить 6 ч чистого рабочего времени, то объем партии составит 60 шт/смену.