Ушаков_ТПЭВМ (562162), страница 21

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

Текст из файла (страница 21)

Схема контролирующего комплекса показана на рис. 12.25.

Для цифровой обработки изо­бражения и управления скани­рованием по заданному алгорит­му используется мини-ЭВМ, в ко­торой хранятся все необходимые программы и эталоны тех ПП, которые контролируются в дан­ное время. Описания комплекса цифровых эталонов хранятся в накопителе на НМЛ.

Новыми направлениями в проектировании и изготовлении пе­чатных плат являются рельефные и тканые платы.

Рельефная печатная плата (РПП) представляет собой диэлектрическое основание 1, на котором расположены проводники 2 в виде ме­таллизированных канавок и сквозные отверстия 3 конической формы (рис. 12.26). Канавки и переходные отвер­стия заполняют сплавом Розе 4. Обычно РПП бывают двусторонними. Рельефный проводник по ширине в 2...3 раза меньше печатного плоского проводника того же сечения, имеет более надежное сцепление с основа­нием и не выступает над поверхностью платы. Проводники на одной стороне платы располагаются только в одном направлении — перпендикулярно про­водникам на другой стороне.

Рис. 12.26. Сечение рельефной платы

Коническая форма переходных от­верстий обеспечивает хорошее сцепление металлизированного отверстия с диэлектриком. Отверстия имеют диаметр 0,2 мм и могут размещаться в любой точке пересечения трасс при минимально допустимых расстояниях между проводниками.

Малая ширина проводников, отсутствие контактных площадок и строгая ортогональность проводников позволяют в 5... 6 раз повысить плотность печатного монтажа. Двусторонние РПП пре­восходят МПП по плотности печатного монтажа.

Рельефные печатные платы изготовляют обычно электрохими­ческим методом.

Канавки получают фрезерованием на станках с ЧПУ или прессованием. Остальные операции осуществляются по типовому тех­нологическому процессу (табл. 12.1).

Рис. 12.27. Тканая (плетеная) плата

Тканые (плетеные) платы (рис. 12.27, а, б) изготовляются из провода на ткацком станке с программным управлением. Основа­ние платы 1 состоит из переплетенных проводов 3 и 4, образую­щих отверстия 5. В местах крепления элементов 2 с проводов удаляется изоляция. Провода прерываются или соединяются пайкой в соответствии с электрической схемой. Такие платы обладают высокими изоляционными свойствами. Наиболее полно их преимущество реализуется при монтаже интегральных схем с планарными выводами. Вследствие высокой производительности текстильных станков изготовление тканых плат в 5 ... 6 раз де­шевле аналогичных по структуре ПП или плат с проводным мон­тажом. При этом достигаются экономия цветных металлов, хими­ческих реактивов и снижение затрат на инструмент.

Процесс выполнения печатных плат на подложках из анодированного алюминия. Такие подложки отличаются хорошими теплопроводящими свойствами, что дает возможность увеличить элект­рические нагрузки в токопроводящих цепях. Высокие электроизо­ляционные свойства подложки обеспечиваются оксидной пленкой, создаваемой на ее поверхности. Применение алюминиевых под-. ложек позволят полностью или частично исключить устройства принудительного теплоотвода и обеспечить более надежное креп­ление электрорадиоэлементов.

ГЛАВА 13

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ И МОНТАЖА

13.1. Пайка

Пайкой называется процесс образования соединения с меж­атомными связями путем нагрева соединяемых материалов до температуры плавления, их смачивания припоем, затекания при­поя в зазор и последующей его кристаллизации. Пайку применя­ют также для получения электрического контакта с малым пере­ходным сопротивлением.

Соединение, образующееся при пайке, по составу неоднородно. Оно включает в себя паяный шов и зону сплавления. Паяный шов - это часть паяного соединения, закристаллизовавшаяся при пайке; зона сплавления - поверхность между паяным материалом и паяным швом или граница между ними в сечении паяного сое­динения. Зона сплавления состоит из диффузионной зоны и прокристаллизованного слоя, который образуется в результате выде­ления из расплава более тугоплавкой составляющей.

Диффузионная зона представляет собой слой основного материала с измененным химическим составом и микроструктурой образовавшейся в результате диффузии компонентов припоя и паяемого материала. В зависимости от физико-химических свойств основного материала и припоя, условий и режимов пайки образующийся спай может иметь различное строение.

При низкой температуре и малом времена пайки интенсивность взаимодействия на межфазовой границе снижается, в этом случае возможно образование между основным металлом и при­поем химических мегаллических связей при отсутствии диффузии или ограничении ее до весьма малых пределов. Если диффу­зией можно пренебречь, то спай называют бездиффузионным. Такой спай не изменяет физико-химических свойств основного ме­талла и широко применяется при монтаж­ной пайке.

В качестве припоя используют различ­ные цветные металлы и их сплавы. Температура плавление плавления припоя значительно ниже температуры плавления соединяемых металлов.

При высокой температуре пайки в месте контакта соединяемых материалов и припоя температура превышает 723 К (~450°С), а при низкотемпературной пайке - не превышает 723 К.

Для получения силовых соединений с высокой механической прочностью применяют высокотемпературную пайку. Ее осуществляют медными, цинковыми, серебряными и другими припоями. Для низкотемпературной пайки используют припои, имеющие температуру плавления 200 ... 300 °С (оловянно-свинцовые, висмутовые, кадмиевые и др.).

Пайка возможна только в том случае, если припой смачивает соединяемые детали. Смачивание представляет собой молекулярное взаимодействие жидкости с поверхностью твердого тела. Оно происходит в том случае, если силы притяжения между атомами припоя и металла больше, чем между атомами самого припоя.

Рис. 13.1. Схема равновесия капли припоя на поверхности твердого тела

На рис. 13.1 показана капля жидкого припоя, находящаяся на поверхности твердого тела в равновесии с окружающей газовой средой. В момент равновесия в системе имеются три фазы: 1 - газовая (флюс); 2 - жидкая (припой); 3 - твердая (основной металл).

Поверхностное натяжение (вектор γ₁₂) действует по касательной к поверхности жидкого металла. Это натяжение стремится уменьшить поверхность капли припоя. При отсутствии других сил поверхностное натяжение придало бы капле сферическую форму, так как из всех тел равного объема шар имеет минимальную по­верхность. Напряжения на поверхности раздела между жидкостью и окружающей средой противодействуют этому натяжению, и капля припоя принимает форму, отличную от шара.

Натяжение γ₂₃ представляет собой силу, действующую между жидким припоем и твердым металлом, а натяжение γ₁₃ - между основным металлом и газом.

Для поверхностных сил справедливо соотношение:

γ₁₃= γ₂₃ + γ₁₂ cos , где cos = (γ₁₃+ γ₂₃)/ γ_12, (13.1)

где - краевой угол, или угол смачивания.

Рис. 13.2. Смачиваемость поверхности металла припоем:

а - отсутствие смачиваемости; б - полное смачивание; в - частичное смачивание; г - хорошее смачивание; д - определение угла смачиваемости

Степень смачиваемости припоя характеризуется значением краевого угла (рис. 13.2).

Предельными состояниями являются отсутствие смачивания, когда =180° (рис. 13.2, а), и полное смачивание, когда =0° (рис. 13.2, б).

При 75°< <90° имеет место частичное смачивание (рис. 13.2, в), а при <45° - хорошее смачивание (рис. 13.2, г). Если капля не смачивает поверхность, то она имеет приблизительно сфериче­скую форму. Сила сцепления припоя с поверхностью детали в этом случае очень мала и капля припоя легко стряхивается, не оставляя следов на поверхности. Капля смачивающей жидкости в том же объеме имеет большую поверхность соприкосновения с поверхностью детали, сила ее сцепления значительная, и припой нельзя полностью удалить стряхиванием.

Паяемость (рис. 13.2, д) можно определить по углу смачивае­мости. Для этого медную луженую проволоку. 1 припаивают к испытываемому образцу 2. Затем делают срез образца и замеря­ют краевой угол,

Важными свойствами припоя являются растекаемость и спо­собность затекать в узкие зазоры под действием капиллярных сил.

Растекаемость определяют путем расплавления установленного количества припоя при заданном режиме нагрева на металличе­ской пластине с применением заданного флюса. Растекаемость характеризуется коэффициентом К_р, представляющим собой от­ношение площади S_р, занятой припоем после расплавления или растекания, к площади S₀, занимаемой дозой припоя до расплавления:

К_р = S_р /S₀ (13.2)

Для определения способности припоя затекать в узкие зазоры замеряют высоту подъема расплавленного припоя между двумя закрученными стандарт­ными проволоками или между двумя пластина­ми, установленными с не­большим зазором.

Для монтажной пайки применяют низ­котемпературные припои на основе сплава «оло­во - свинец». Анализ и выбор припоя можно осу­ществить, используя диа­грамму состояния этой системы (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Диаграмма состояния сплава «олово-свинец»

Кривая АВСЕО пред­ставляет собой линию солидуса, т. е. линию наивысшей температуры, при которой припой полно­стью затвердевает и ниже этой линии находится в твердой фазе. Самая низкая температура, при которой металл или сплав оста­ются жидкими, характеризуется линией ликвидуса (кривая АСD). Чистый свинец (точка А) имеет температуру плавления 327°С, чистое олово (точка D) - 232 °С. Припои, содержащие от 19,5% (точка В) до 97,5% олова (точка Е), имеют одинаковую темпе­ратуру солидуса (183 °С). На участке, ограниченном замкнутой кривой АВСА, находчтся кристаллы твердого раствора олова в свинце (a) и жидкий раствор олова в свинце; на участке, ограниченном линией DСЕD, - кристаллы твердого раствора свинца в олове ( ) и жидкий раствор свинца в олове. В интервале тем­ператур между линиями АСD и АВСЕ сплавы находятся в пасто­образном состоянии. Точка С обозначает эвтектику, которой соот­ветствует сплав 61,8% олова и 38,2% свинца. При плавлении (t=183°С) этот сплав полностью становится жидким.

Сплавы, составы которых находятся в области между твердым раствором олова в свинце и эвтектикой (припой ПОС40, ПОС61 и др.), по своему строению характеризуются мелкозернистой ос­новой с включенными в нее отдельными зернами твердого раст­вора.

Интервал температур между линиями солидуса и ликвидуса называется интервалом кристаллизации. Температурный интервал кристаллизации влияет на качество соединения и ход процесса пайки.

При наличии широкого интервала кристаллизации необходимо поддерживать неизменным положение паяемых поверхностей при охлаждении припоя. В случае относительного их смещения жид­кость не сможет заполнить все промежутки между кристаллами. Поэтому наилучшее качество пайки обеспечивает эвтектиче­ский припой.

Характеристики

Список файлов книги