Диссертация (1090183), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Со временем зернорастет,этотпроцесстермоциклическойускоряетсянагрузке.сПроцессувеличениемростатемпературызерна—иприпровоцируетнакапливающуюся усталость. Усталостные разрушения часто провоцируютсятермомеханическими нагрузками, вызванными значительными различиями вкоэффициентах термического расширения материалов подложки и компонентов.Циклические напряжения сдвига, возникающие, например, при включении ивыключении аппаратуры, вызывают укрупнение зерна припоя и его ослабление.Поскольку межкристаллитные прослойки и вакансии, образующие поры имикротрещины, формируются из посторонних для припоя элементов, надежностьпаяных соединений прямо связана с загрязнениями припоя: собственных ирастворяющихся в припое покрытиях плат и компонентов.Термомеханические нагрузки на пайках возникают при наличии различий вкоэффициентах температурного расширения (КТР) сочленяемых материалов из-затепловыделений на активных компонентах, вызывающих тепловые градиенты,приходящиеся на пайки.По мере роста зерна увеличиваются межкристаллитные прослойки, в которыеотторгаются чуждые для кристаллов всевозможные загрязнения припоя ивакансии в виде пустот.

Из-за этих диффузионных процессов укрупнениякристаллов прочность припоя падает.134После того, как уровень вакантных микропустот достигает 25%, присоответствующих механических нагрузках, происходит разрушение паяногосоединенияпограницамзерен.Этимикропустотыпревращаютсявмикротрещины, если их объем достигает уже 40%. Вакансии микропустотувеличиваются в объеме, микротрещины растут и соединяются в макротрещины,ведущие к полному разрушению паяного соединения.На надежность паянного соединения влияют и механические нагрузки,которые характерны для кораблей (работает движитель, происходят пуски ракет иторпед, проводятся маневры, меняется морское волнение).На рис.

3.6 приведены сравнительные результаты по накоплениям разрушенияпаянных соединений при воздействии знакопеременных механических нагрузок.Как видно, результат сравнения расчетов и испытаний достойный. Дляопределения оптимального соотношения температуры и длительности пайкицелесообразно воспользоваться методом «ортогонального проектирования» наоснове результатов испытаний [88].99,9999,9997918070609791807060а)SnPb5040302050403020106106432432100200300400500600б)SnPb5060708090100200Рис. 3.6 - Результаты расчетов (а) и испытаний (б)Так выглядит схема отказа паянного соединения.Как видно, процесс разрушения паянного соединения неизбежна. Ставитсяактуальная задача о временном растяжении этого процесса для обеспеченияпоказателей долговечности радиоэлектронной аппаратуры.Прежде всего необходимо требование к помещению, где производитсямонтаж модулей:135 температура воздуха 2024С; влажность воздуха 4060% (причем накопление влаги недопустимо); давление 8001100 мБар; освещение рабочих мест – не менее 1000 лм/м2 (без образования теней ипрямого попадания солнечного света); класс чистоты – 8 (ГОСТ Р ИСО 14644-1-2002 по взвешенным в воздухечастицам).Далее излагаются предложения по организации статистического контролявнешних условий процесса пайки, влияющих на ее качество: температура t,время нагрева Т и влажность , причем t и Т в части влияния на качествопайки явно коррелируемые параметры.

В последнем и заключается новаторствопредложения..Статистические методы управления качеством производства могут успешноприменяться в условиях стабильного производства высокой культуры. Можноутверждать, что в условиях комплексного предприятия по разработке и выпускуинформационных систем управления морским оружием производство являетсяотлаженным и стабильным по нескольким причинам: изготовление даже различных по назначению электронных модулейсводится к однотипной технологии – сборка и монтаж модулей; объем выпуска различных модулей по типовой технологии монтажа исборки составляет 50 штук и более в месяц (по производству предприятия«Агат»), наличие военной приемки продукции, необходимость выполнения международных стандартов при внешнейпоставке оружия.В связи с указанным принято считать, что процесс монтажа находится встатистически управляемом состоянии, так как источником его изменчивостиявляются только обычные случайные причины, которые имеют стабильное и136повторяемоераспределениевовремени,причемпоразнымзаконамраспределения.В частности, изменение t в рабочихпределах – по закону равнойвероятности; изменение  (влажности) относительно нормальных условий – понормальному закону; погрешность изменения отрезков времени Т – по законуСимпсона (треугольника).В результате анализа проведено формирование контрольных карт (КК) соследующим распределением:контроль влажности  - одномерный показатель с контролем по ККУ.Шухарта;контроль t и отрезка времени на пайку T как коррелированных междусобой с многократной мгновенной выборкой – многомерный контрольпо КК Г.Хотеллинга.Коэффициент корреляции между t о и Т определяется по практическиснятому графику  (Т , t о ) .Общий вид этой зависимости выглядитТкак ниспадающая группа точек – рис.

3.7,что привело к значению коэффициентакорреляцииt oCРис. 3.7 – График корреляциипараметров T , t     0,6.В общем случае это эллипс, в этомслучае ρ вычисляется по (2.10).процесса пайкиВ общем случае методика контроля показателей технологического процессапайки включает пять основных этапов:анализ характеристик входных данных и самого процесса для выявленияпоказателейконтролируемыхнадежности в эксплуатации;параметроввчастиобеспечения137 проведение обучающей выборки на стадии отлаженного процесса сцелью определения статистических характеристик процесса, выборсредств контроля и определения их параметров, оценка точноститехнологии; мониторинг технологического процесса по оперативным данным(результатам наблюдений) с использованием выбранных статистическихпоказателей; диагностика процесса на наличие нарушений, определение виданарушения и показателей качества, с которыми связано нарушение; принятие решения, т.е.

требуется остановка процесса для наладки иливозможно продолжение работы.К указанному исходному положению перечислим директивы, принятые приформировании контроля процесса пайки в данном исследовании: малые смещения (сдвиги) процесса не анализируем, отсюда методыкумулятивных сумм и регрессий не применяем [89]; виды контролируемых показателей, используемых при контроле –одномерные и многомерные коррелированные; оценка показателей – количественная; на выходе сборки модулей – сплошной (не выборочный) контроль; параметры выборки, т.е. объем замеров, интервалы и их количество –планируется, отсюда применение метода последовательного анализаВальда [90] не рационально; выборка измеряемого параметра процесса – “мгновенная”,т.е. винтервале, в течение которого свойства процесса заведомо неизменяются.Контроль влажностиВ данном процессе контроля  используются одномерные КК Шухарта вупрощенном варианте.138Важнейший элемент построения таких контрольных карт – определениеположения контрольных и предупреждающих границ.

Контрольная картастроится как результат обучающей выборки, при этом фиксируются параметрыраспределения контролируемого параметра – рис. 3.8.выходитРис. 3.8 – Определение контрольных границ на контрольной карте Шухартапо результатам статистики измерения параметра X (обучающей выборке),где CL – центральная выборка;LCL – нижняя контрольная граница;UCL – верхняя контрольная граница;2 и 4 – предупреждающие границы;Параметр Δ – допустимый диапазон изменения контролируемого параметра по нормативной документации. Ситуация считается стабильной, если на карте нетточек, выходящих за контрольные границы.Наэтапеанализатехнологическогопроцессамонтажаоцениваетсясоотношение рассеяния величины  с допуском на контролируемый показатель.Пусть LCL и USL - нижняя и верхняя граница установленного допуска дляпоказателя X () при контроле (рис. 3.8), причем USL  LSL  6 .Для количественной оценки отклонения величины  используют индексвоспроизводимости [91]:139Сp 1,11,3 требует внимательного наблюдения>1,33 параметр имеет удовлетворительное значение1неудовлетворительная ситуация,6где 6 - производственно-статистический разброс (обучающаяся выборка),  ширина поля допуска по документации.

Индекс С р предполагает точноецентрирование процесса. При смещении центральной линии ЦЛ оценку проводятпо наименьшей смещенной линии до края границ допуска. При одностороннемнормативном допуске оценку проводят по величине 3.ПРис. 3.9 – Пример контрольной карты измерения влажности где П - значение контролируемого параметраN – номер выборки (измерения)Реализация контроля процесса пайкиОбеспечениекачествапаяныхсоединенийвпечатныхплатахприпроизводстве радиоэлектронной продукции в значительной мере связано собеспечением соблюдения заданной температурно-временной характеристики(термопрофиля) в зоне пайки.

Планирование термопрофиля осуществляется наосновании данных о типах паяемых компонентов, паяльной пасты, количестве зоннагрева, и т. д. В первую очередь контролируется максимальная температураплавления и время выдержки при этой температуре. На эти параметры задаютсядопуски, обеспечение которых - один из важнейших факторов качества паяногосоединения.140Опытный технолог знает, что разная номенклатура компонентов на одном итом же размере печатной платы требует подстройки термопрофиля пайки [92].Особенно это актуально для многономенклатурных производств, где выпускаютсяизделия с широким спектром различного типа элементов на печатной плате,которые нужно одновременно и качественно пропаять.

Выбор максимальнойтемпературы в зоне пайки, чтобы качественно пропаялись как легкие, так итяжелые компоненты на одной плате, скорость конвейера - это элементы,определяемые на этапе предварительного исследования процесса.Сначала определяют критические точки на печатной плате, в которыхнеобходимо провести измерения. Затем устройство для записи температурновременной информации подключают к выбранным точкам измерений. Измерениярекомендуется проводить, по крайней мере, в трех точках: в точке сильного нагрева (где установлен тяжелый элемент); в точке слабого нагрева (где установлен легкий элемент); в точке повышенной температурной чувствительности.На рис.

Характеристики

Список файлов диссертации