3 (Конспект из 10 лекций, преподаватель Добряков Виктор Александрович)

ТЕМА 3

Основы типовых процессов сборки и монтажа РЭС.

Одной из важнейших проблем практической реализации РЭС является поиск оптимальной технологии электрического монтажа. Большое устройство РЭС разделено на конструктивные единицы, поэтому сборка и монтаж происходят в виде последовательных этапов.

изготовление узловая сборка групповая сборка общая сборка

деталей и ком- сборка и регули- сборка и регули- сборка и регули-

плектующих из- ровка сборочных ровка сборочных ровка РЭС

делий (КИ) част- единиц с несу- единиц с общей

ного применения щим основанием несущ. конструк.

платы МСБ,ПП, МСБ, ФЯ, ТЭЗ, группы РЭС в виде

конструктив- каркасы, ФЯ, стоек, шкафов,

ные детали и корпуса. моноблоки. пультов.

т.д.

примеры объектов труда

Технологические процессы сборки и монтажа РЭС представляют собой совокупность ручных, механизированных или автоматизированных операций по ориентации, установке и механическому закреплению всех составных частей конструкции с образованием необходимых, согласно НТД, электрических соединений, электромагнитных, оптических, тепловых и иных связей. Таким образом, сборка и монтаж формируют исходные данные для функционирования радиоэлектронного устройства, в соответствии с его принципом действия.

Роль и место микроэлектронной технологии в общем цикле изготовления РЭС.

С широким внедрением в аппаратуру изделий микроэлектроники большое значение для сборки и монтажа имеет микроэлектронная технология. Микроэлектронная (интегральная) технология объединяет методы и средства группового формирования элементов физической структуры микроэлектроники (ИМС, коммутационных устройств и т.д.) в едином технологическом цикле.

Значение микроэлектронной технологии связано , по крайней мере, со следующими факторами:

Первое. Она позволяет создавать изделия с новым качеством, отсутствующим в самых совершенных конструкциях РЭС на дискретных компонентах.

На примере ИМС отметим два принципиальных момента. Обладая достаточно элементарной конструкцией, малыми размерами и массой, ИМС является сложным по схемному исполнению и реализуемым функциям компонентом. Одновременно, за счет группового характера ТП надежность (безотказность) таких ИМС слабо зависит от степени интеграции, практически равна (или выше) надежности простейшего дискретного радиокомпонента (резистор типа МЛТ), а в предельном случае - стремится к уровню безотказности одного интегрального элемента ИМС.

Второе. Микроэлектронная технология, ее особенности и возможности все в большей степени обуславливают структурное построение (алгоритм функционирования) аппаратуры, конструктивное решение не только МСБ, но и ФЯ, блоков РЭС в целом. Она предложила новые конструктивные решения:

• -многослойные монтажные платы (керамические и на полиамидной пленке);

• -жесткие основания для МСБ и ФЯ из анодированного алюминия (тонкопленочная технология), стальных эмалированных подложек (толстопленочная технология) и т.д.

Отсюда следует неизбежный рост доли частных "микроэлектронных ТП" в общем цикле производства РЭС.

Третье. Технология изделий микроэлектроники изначально является прецизионной (точной), основывается на высокой инструментальной точности соблюдения режимов работы технологического оборудования, обеспечения линейных размеров, операций совмещения , значений температур и т.д. , на каждом из этапов ТП. В то же время ей присуща гибкость, когда одно и то же технологическое оборудование используется для получения, согласно базовому процессу, различных по электрической и конструктивной структуре микроэлектронных изделий.

В настоящее время "микроэлектронные ТП" наиболее широко применяются для изготовления комплектующих изделий частного применения , а также при узловой сборке и производстве моноблоков высокой степени интеграции.

Обобщенная классификация ТП, используемых предприятиями-изготовителями РЭС.

микроэлектронная технология

ТП ТП ТП

интегральных коммутационных микромонтажа

микросхем устройств

полупров..ИМС гибких шлейфов пайки пров .выводов

сварки жестких

гибридных коммутацион. выводов

ИМС (монт.плат)

склеивания микрокорпуса

на гибкой на жёстком на металлическ. с использованием

основе диэлектр.основан. основании лент- носителей

толстопленочная тонкопленочная

технология технология.

Назначение и структура сборочно-монтажных работ.

С широким внедрением в аппаратуру сверхминиатюрных и высоконадежных ИМС и других изделий микроэлектроники резко возросло влияние процессов сборки и монтажа на параметры и эффективность производства РЭС. На них приходится до 2/3 общей трудоемкости и стоимости изделий, они определяют на 80-90% массогабаритные показатели РЭС и на 50-70% показатели надежности.

Устранение диспропорции между уровнем технологии изделий микроэлектроники и уровнем технологии сборочно-монтажных работ - актуальная задача современного производства РЭС.

На рисунке показана обобщенная структура сборочно-монтажных работ с указанием основных групп технологических процессов.

ТП механической сборки и герметизации

корпуса рамки, ПП корпуса мик- стойки, шка-

МСБ МПП,КУ роблоков фы ,панели

платы МСБ МСБ ФЯ моноблок МЭА

установка и мон- установка и мон- установка и мон- установка и мон-

таж компо- таж МСБ и ком- таж КУ. МСБ. таж КУ. ФЯ

нентов понентов ФЯ блоков

ТП крепления и обработки электрических соединений.

ТП механической сборки и герметизации призваны обеспечить механическую целостность конструкций с приданием им установленной НТД формы, необходимой прочности, жесткости и надежности элементов конструкции.

Неразъемные механические соединения образуются пайкой, сваркой, расклепыванием, развальцовкой, запрессовкой, склеиванием.

Разъемные механические соединения выполняются с помощью резьбовых деталей (винты, гайки, болты), в виде вариантов замкового сочленения , шпонками и т.д.

ТП герметизации, а также защитных покрытий обеспечивают необходимую защиту рабочих объемов или поверхностей конструкций от дестабилизирующих (прежде всего климатических) факторов среды.

ТП образования электрических соединений формируют всю заданную НТД структуру электрических, электромагнитных и иных энергетических связей.

Неразъемные электрические соединения выполняют пайкой, сваркой, накруткой, склеиванием токопроводящими составами (контактолами).

Разъемные электрические соединения - с помощью электрических разъемов (соединителей).

Многообразие приемов электромонтажа обусловлено многообразием конструктивных исполнений элементной базы и применяемых коммутационных устройств: гибких и жестких, пленочных и печатных монтажных плат, МПП, тонкопленочных и печатных шлейфов, плоских кабелей , объемных жгутов. Электромонтаж часто оказывается органически связанным с механическим закреплением соединяемых деталей (ИМС, компонентов, устройств). Например, монтаж ИМС со столбиковыми выводами, приклеивание компонентов контактолом, некоторые варианты пайки и сварки компонентов, предварительное закрепление на жестком основании полиамидной платы, кабеля (жгута) и т.д.

Сборка и монтаж конкретной РЭС, как правило, сопровождается удовлетворением специфичных именно для нее требований, связанных с реализованным конструктивно-технологическим решением.

Например, при механической сборке должны обеспечиваться требования по электро- и теплопроводности соединений, радио- или оптической прозрачности среды или материалов, требуемые уровни электромагнитной совместимости и т.д. Чаще всего, к сожалению, это вызывает дополнительное ухудшение технологичности конструкций РЭС применительно к этапам ее сборки и монтажа, что в свою очередь приводит к отмеченной в начале "диспропорции технологий" при изготовлении РЭС.

СБОРКА И МОНТАЖ МИКРОСБОРОК.

Сборка и монтаж МСБ входят составной частью в ТП их изготовления , что подтверждается обобщенной структурной схемой ТП изготовления тонкопленочной МСБ.

1 2 3 4 6 7 8 9

5

• 1.-подготовка подложек

• 2.-изготовление платы МСБ, ТК

• 3.-подгонка номиналов R и С, ТК

• 4.-резка подложек, ТК

• 5.-входной контроль компонентов

• 6.-установка компонентов на плату

• 7.-электрический монтаж, ТК

• 8.-герметизация(защита), маркировка, испытание, ТК

• 9.-приемочный контроль, установка

Решающую роль в обеспечении требуемого ТУ качества МСБ играют операции технического контроля (ТК), которые на рис. условно совмещены с основными операциями ТП.

Для сборки и монтажа тонкопленочных МСБ характерны два основных этапа:

1. -установка на подложку МСБ и закрепление навесных компонентов (бескорпусных ИМС, R, С и т.д.)

2. -образование электрических соединений (микромонтаж).

Различают проволочный микромонтаж и микромонтаж на основе жестких организованных выводов.

Проволочный микромонтаж.

Компоненты с мягкими проволочными выводами подвергаются специальному креплению. Для этого применяют эпоксидные (МК-400, ВК-9), силиконовые (КВК-68) и некоторые другие виды клеев. Они наносятся на плату капельным способом (шприцем, лопаточкой) или наиболее производительным приемом - трафаретной печатью.

Для этого используется (наиболее современный) полуавтомат трафаретной печати ПТП-2(Россия). Имеет следующие технические характеристики :

• -производительность до 600 шт/час

• -размеры обрабатываемых подложек 11/11 - 60/48

• -скорость перемещения ракеля 10-200 мм/с

• -давление ракеля на трафарет 0 - 4 кгс/см

• -точность установки трафарета относительно подложки 0.01 мм

• -привод рабочих органов - электромеханический

• -габаритные размеры 850х650х1150 мм

• -масса 150 кг

Стандартная толщина нанесения слоя адгезии 100+ 20 мкм