Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Овнов основание; Ь вЂ” ширина печатного проводника иа трафарете (фотоашабло иеи ел — подтравливанне; и — вввпсание 1Э Рис. 3-6. Операции, выполняемые укладочной головкой робота нри иадппдм г — пайка провода пэвтлк-е,г2 еез зачистки нзолацни; 2 — перемещение иа новую позицию; 2 — пайка на сведующей «оитвктной площадке; 4 — донолиигелвнсе перемещение головки при Отрезке провода; а — отрезка провода с подъемом го- ловки па ПЭВТЛК (диаметр меди 0,12 мм).
Этот провод не тре' бует механической зачистки изоляции, она оплавляется от импульсно нагреваемого электрода головки и выполняет флюсующую роль при одновременно протекающей пайке провода к контактной площадке. Манипулятор робота имеет цифровое программное управление и перемещается по программе от одной контактной площадки к другой. Контактные площадки для дополнительного проводного монтажа в печатном рисунке ДПП должны быть размером 0,8уС0,5 мм. Благодаря наличию изоляции на проводе при укладке допускается пересечение проводов друг с другом и с печатными проводниками платы.
Доза припоя, необходимая для пайки„ должна быть заранее нанесена на контактные площадки (путем сеткографического нанесения паяльной пасты) и затем оплавлена инфракрасным облучением. Укладочная головка робота выполняет следующие операции: прокладывает провод и закрепляет его путем натягивания между заданными точками, осуществляет пайку с одновременным освобождением провода от изоляции в месте пайки, отрезает провод (рис. 3-6). Производительность робота при выполнении проводного монтажа на ДППдм составляет 200 шт. за смену для платы размером !70Х!50 мм, рассчитанной на 20 перемычек (эквивалент по тополо- гни, выполненный на МПП, содержит четыре слоя, и его производственная технологичность, приведенная к трудоемкости изготовления, в три раза ниже). После укладки весь дополнительный, проводной монтаж„ располагаемый с одной стороны платы, лакируется, что превращает его в монолитный слой толщиной около 0,4 мм, связанный с основанием ДПП в единое целое.
Технологичность конструкции МПП зависит главным образом от межслойных соединений. Неудовлетворительные контакты в межслойных соединениях могут снизить выход годных изделий до нуля, что свидетельствует о недостаточной технологичности конструкции МПП. Другим недостатком МПП является неприспособленность конструкции к внесению изменений в топологию.
Трудоемкость разработки топологии МПП достигает в среднем 250 нормо- часов. После завершения топологических работ, изготовления оригиналов, рабочих фотошаблоиов, программных перфолент для сверлильных станков сложно вносить какие. либо, даже самые незначительные изменения в топологию МПП. Изменение одной печатной соединительной линии поч: ти равносильно новой разработке технологической оснастки.
- РЭА средней сложности содержит около 50 наименований МПП. Можно представить, к какой дополнительной трудоемкости и задержкам по срокам приводит такая неприспо,'".','. —,собленность конструкции МПП к внесению изменений. Тем '': более отчетливо вьшвляются преимущества конструкции ':."ДППдм, где изменения требуют, как правило, лишь смены перфоленты робота, выполняющего укладку проводного монтажа.
3-3. БЕЗОТКАЗНОСТЬ И СОХРАНЯЕМОСТЬ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ ПРИ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Безотказность при температурных воздействиях. Безотказность частей РЭА 1-го структурного уровня, находящихся под защитой кожуха и других несущих конструкций высших уровней, сводится, по существу, к безотказности в условиях воздействия двух главных факторов: тепла (холода) и влаги. Действие температуры проявляется не только :;:~!::;;!"' во время эксплуатации, но и при сборке печатных узлов с :;~,.:-"::,";:;":-пайкой на волне припоя при температуре до 250'С.
Во вре- мя эксплуатации перепады температуры 0=80 К с мед- ТЬ"..:,:,"..;,".:, ленным прогревом или охлаждением печатного узла являются обычным явлением. '9 — 690 $: Наиболее слабым местом, вызывающим отказы под воздействием температуры, является соединение металла с металлом в слоистой структуре ПП, особенно металла внутренних слоев МПП со слоем металлизации в отверстии. Температура оказывает разрушительное действие из-за существенного различия в температурном коэффициенте расширения (ТКР) металла и пластмассы, входящих в струк- ТУРУ ПП. Действительно, ТКР стеклотекстолита 46.
10-з К-', меди 16. 1О-в К-1 В результате получаем в паре медь в стеклотекстолит Ь ТКР=ЗО 10-з. На длине 170 мм при температурном перепаде 9=80 К смещение слоев меди и стеклотекстолита относительно друг друга составит М=Л ТКРЮ=ЗО 10-зХ ~(170 80=0,4 мм. Если принять во внимание, что в печатном узле соединитель большим числом выводов впаян в плату посередине ее длины !70 мм, то естественно представить указанное- расширение распространяющимся от центральной оси влево и вправо. Тогда смешение концов длинной стороны ПП будет по 0,2 мм. )В действительности смешения слоев не произойдет благодаря высокой адгезии между слоями и текучести материала. Однако текучесть материала сопровождается (точнее, вызывается) внутренними механическими напряжениями, которые, локализуясь у неоднородностей (например, у сквозных контактных узлов), могут вызывать их разрушение.
Эффективным направлением конструировании с целью повысить безотказность печатных узлов при температурных воздействиях является, во-первых, ограничение габаритных размеров ПП типоразмером 170Х160 мм и„во-вторых, переход от МПП, где это возможно, к ДППдм. Зашита от влаги с помощью покрытия. Второй климатический фактор, воздействующий на печатный узел и приводящий к отказам,— влага. Если конструктор не примет защитных мер, то через несколько месяцев хранения во влажной атмосфере незащищенный печатный узел будет поврежден и вскоре после включения его возникнет отказ.
Причиной будет чувствительный к влаге элемент — нелакированная ПП. Механизм повреждения ПП под действием влаги вызван планарностью конструкции, где промежутки между отдель. ными проводниками заполнены материалом основания. В условиях незначительной влажности и постоянной температуры, предотвращающих адсорбцию влаги на поверхности, и при отсутствии пыли такая поверхность обладает вы- соким сопротивлением изоляции н малыми токами утечки. При повышенной влажности, перепадах температуры, прн наличии пыли и спор плесневых грибов изоляционная поверхность покрывается адсорбированным слоем влаги и загрязнений. Слой характеризуется ионной проводимостью, и уже он, а не исходный диэлектрический материал основания определяет электрическую прочность межэлектродного промежутка, токи утечки, диэлектрические потери.
После пайки с флюсом его следы на поверхности ПП, самые незначительные, сохранившиеся после промывки в порах основания, растворяются постепенно в адсорбционпом слое, увеличивая токи утечки на три-четыре порядка. При включении такого печатного узла под напряжение возникает электролитическнй процесс, приводящий к отказу аппаратуры ~6~. После нанесения золотого или серебряного покрытия на 3: печатные проводники, что часто практикуется зарубежными фирмами с целью улучшить коррознонную стойкость и паяемость, опасно образование дендритов на проводнике, играющем роль катода, при наличии ионов хлоридов и друйр'-;;;: гих галогенов.
Рост дендритов, опасных возможностью замыкания в узком промежутке, сопровождается образованием комплексов ионов золота и серебра с группой ОН, коллоидных сгустков размером около ! нм и электролитичес:;-:!,;:-;."-: ким растворением металла покрытия со всеми вытекаюгцими отсюда последствиями. Защита от влаги, а также от опасных механических повреждений (рис. 3-7) предусматривается конструктором в виде покрытия печатного узла после сборки слоем лака. Органическое покрытие создает барьер воздействию влаги и загрязнений на межэлектродный диэлектрик, предохраняет тонкие печатные проводники от разрушающих цара- Рис.
3-7. Мсханичесиие поврехсденин печатных проводников / — рвврыы у царапнна~ Э вЂ” вааупрнна; а — пера (препону , ,$в пин, полезно влияет на резонансные механические свойства ПП как упругой пластины (см. 3 3-4). Такое зашитное покрытие неизбежно повышает собственную емкость на 20— 30 %, и это следует учитывать при расчетах схем. Слой лака или органического компаунда проницаем для влаги в неблагоприятных условиях при длительном (30 суток) воздействии. Неблагоприятными условиями являются наличие на поверхности компаунда ионных примесей, термоциклирование, приложение питающего постоянного напряжения. В таких условиях сквозь слой медленно диффундируют молекулы влаги и ионы галогенов.
Диффузия длится десятки суток и поэтому опасна преимущественно при длительном воздействии влаги. Если влага воздействует непрерывно не более нескольких часов и этот период сменяется прогревом с полным удалением влаги с поверхности зашитного лакового слоя, то диффундирующие молекулы НаО не успевают достичь поверхности изделия и не возникает условий для осмоса. Решающее значение перед лакировкой имеет подготовка поверхности, состоящая из двух операций: тшательной отмывки от остатков флюса н загрязнений, появившихся при сборке, и сушки, причем сушка должна производиться непосредственно перед нанесением покрытия, чтобы исключить образование адсорбционного слоя влаги под покрытием и повысить адгезию.
Для влагозащитного покрытия печатного узла конструктор должен назначать материалы без растворителей, наносимые однократно путем распыления расплава или порошка с последуюшим оплавленнем. При использовании лака с растворителем пленка после сушки имеет повышенную микропористость, вызванную улетучиванием растворителя. Лак с растворителем должен наноситься дважды с промежуточной сушкой, чтобы перекрыть поры„что удваивает трудоемкость операции влагозащиты печатного узла, т. е. снижает технологичность. Материал покрытия должен обеспечивать высокую адгезию и эластичность (большое относительное удлинение) пленки после нанесения, Если адгезия лака к материалам, входящим в состав печатно~о узла, окажется слабой (хотя бы к одному из материалов), то со временем под действием температурных перепадов и влаги окружаюшего воздуха в отдельных местах покрытия образуются макропоры и щели. Они будут капиллярно засасывать влагу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
