Отчет по практике

После покрытия платы лаком для ее защиты от механических повреждений

производят сверление отверстий и их химическую металлизацию.

Следующей операцией является гальваническое осаждение меди на

проводники и отверстия. Для обеспечения электрического контакта с катодом

создают дополнительные технологические проводники (перемычки) и прошивают

отверстия платы медным проводом.

В некоторых случаях применяют специальные рамки и другие

приспособления, обеспечивающие электрический контакт со всеми участками, на

которые медь должна наращиваться гальваническим способом.

Последовательность технологических операций при негативном комбинированном

методе изготовления печатных плат показана на рис.3, а – к.

Основной недостаток негативного метода заключается в том, что

щелочные и кислые растворы, применяемые при металлизации отверстий,

воздействуют на участки диэлектрика, незащищенные медной фольгой, что может

привести к ухудшению электрических параметров готовой платы. В то же время

негативный метод менее трудоемок, чем позитивный. Поэтому в тех случаях,

когда к платам не предъявляют повышенных требований, применяют

комбинированный негативный метод.

2.5 Методы изготовления многослойных печатных плат

Существует три метода изготовления многослойных печатных плат:

1. Металлизация сквозных отверстий

Данный метод основан на том, что слои между собой соединяются

сквозными, металлизированными отверстиями.

Достоинства:

. простой ТП;

. высокая плотность монтажа;

. большое количество слоев.

2. Попарное прессование

Применяется для изготовления МПП с четным количеством слоев.

Достоинства:

. высокая надёжность;

. простота ТП;

. допускается установка элементов как с штыревыми так и с планарными

выводами.

3. Метод послойного наращивания

Основан на последовательном наращивании слоёв.

Достоинства:

. высокая надёжность.

МПП изготавливают методами построенными на типовых операциях используемых

при изготовлении ОПП и ДПП.

Достоинства МПП:

. Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа.

. Сокращение трудоёмкости выполнения монтажных операций.

Дадим краткое описание технологического процесса.

Заготовки из фольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на

сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях,

поверхность фольги зачищают на станке и обезжиривают химически соляной

кислотой в ванне.

Рисунок схемы внутренних слоёв выполняют при помощи сухого

фоторезиста. При этом противоположная сторона платы должна не иметь

механических повреждений и подтравливания фольги.

Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с

ЧПУ. Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом

поле.

Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимися

прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксидной

смолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовым отверстиям.

Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с

пакетами слоев устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130(С.

Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 Мпа и

выдержке15…20 минут. Затем температуру повышают до 150…160(С, а давление –

до 4…6 Мпа. При этом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на

каждый миллиметр толщины платы. Охлаждение ведется без снижения давления.

Сверление отверстий производится на универсальных станках с ЧПУ. В

процессе механической обработки платы загрязняются. Для устранения

загрязнения отверстия подвергают гидроабразивному воздействию.

При большом количестве отверстий целесообразно применять

ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промывают

в горячей и холодной воде.

Затем выполняют химическую и гальваническую металлизацию отверстий.

После этого удаляют маску.

Механическая обработка по контуру, получение конструктивных отверстий

и т.д. осуществляют на универсальных, координатно-сверлильных станках

совместимых с САПР.

Выходной контроль осуществляется автоматизированным способом на

специальном стенде, где происходит проверка работоспособности платы, т.е.

её электрических параметров. Выходной контроль осуществляется по ГОСТ 10316-

78.

Типовой технологический процесс представлен блок-схемой.

6. Основы безопасности производства печатных плат

Объем аппаратуры на печатных платах и их производство в отечественной

промышленности и за рубежом неуклонно увеличивается. Именно поэтому знание

опасных и вредных факторов производства, возникающих при изготовлении

печатных плат, является одним из непременных условий подготовки

специалистов электронной промышленности.

К заготовительным операциям относят раскрой заготовок, разрезку

материала и выполнение базовых отверстий и изготовление слоев на печатных

платах.

В крупносерийном производстве разрезку материала выполняют методом

штамповки в специальных штампах на эксцентриковых прессах с одновременной

пробивкой базовых отверстий на технологическом поле. В серийном и

мелкосерийном производстве широкое распространение получили одно- и

многоножевые роликовые ножницы, на которых материал разрезается сначала на

полосы заданной ширины, а затем на заготовки. Разрезку основных и

вспомогательных материалов (прокладочной стеклоткани, кабельной бумаги и

др.), необходимых при изготовлении многослойных печатных плат в

мелкосерийном и единичном производстве, осуществляют с помощью гильотинных

ножниц.

Таким образом, выполнение заготовительных операций по раскрою

материала сопряжено с опасностью повреждения рук работающего в случае

попадания их в зону между пуансоном и матрицей, в частности верхним и

нижним ножом гильотинных ножниц, при ручной подаче материала.

Наибольшую опасность представляет работа пресса в автоматическом

режиме, требующая большого напряжения, внимания и осторожности работающего,

так как всякое замедление движения рабочего может привести к травматизму.

Во избежание попадания рук рабочего в опасную зону применяют систему

двурукого включения, при котором пресс включается только после

одновременного нажатия обеими руками двух пусковых кнопок.

В прессах и ножницах с ножными педалями для предотвращения случайных

включений педаль ограждают или делают запорной. Часто, кроме этого, опасную

зону у пресса ограждают при помощи фотоэлементов, сигнал от которых

автоматически останавливает пресс, если руки рабочего оказались в опасной

зоне. При ручной подаче заготовок необходимо применять специальные

приспособления: пинцеты, крючки и т.д.

Радикальным решением вопроса безопасности является механизация и

автоматизация подачи и удаления заготовок из штампа, в том числе с

использованием средств робототехники.

Базовые отверстия получают различными методами в зависимости от класса

печатных плат. На печатных платах первого класса базовые отверстия получают

методом штамповки с одновременной вырубкой заготовок. Базовые отверстия на

заготовках плат второго и третьего классов получают сверлением в

универсальных кондукторах с последующим развертыванием. В настоящее время в

серийном и крупносерийном производстве традиционное сверление базовых

отверстий по кондуктору на универсальных сверлильных станках уступило место

сверлению на специализированных станках. Таким образом, станки в одном

цикле со сверлением предусматривают установку фиксирующих штифтов, плотно

входящих в просверленное отверстие и скрепляющих пакет из 2-6 заготовок. Во

избежание травм при работе на сверлильных станках необходимо следить за

тем, чтобы все ремни, шестерни и валы, если они размещены в корпусе станка

и доступны для прикосновения, имели жесткие неподвижные ограждения.

Движущиеся части и механизмы оборудования, требующие частого доступа для

осмотра, ограждаются съемными или открывающимися устройствами ограждения. В

станках без электрической блокировки должны быть приняты меры, исключающие

возможность случайного или ошибочного их включения во время осмотра.

Во избежание захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть

заправлена так, чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует

застегнуть, волосы убрать под берет.

Образующуюся при сверлении, резке материала заготовок печатных плат

пыль необходимо удалять с помощью промышленных пылесосов.

3 Элементы теории надежности

3.1 Основные понятия и определения

Надежность – свойство изделия (детали, компонента, элемента, узла,

блока, устройства, системы) выполнять заданные функции (являться

работоспособным) в течение требуемого промежутка времени.

Надежность современной электронной аппаратуры (ЭА) в значительной

мере определяется надежностью составляющих ее компонентов, и границы

сложности электронных систем зависят в основном от достижимого уровня

надежности составляющих их технических средств. Проблема обеспечения

надежности приобретает тем большее значение, чем сложнее ЭА. Разрешение

противоречия между сложностью устройств и их надежностью является одной из

важнейших инженерных задач.

В основе проектирования надежности ЭА лежит математическая теория

надежности, опирающаяся на статистическую теорию надежности. Обработка

статистических материалов в области надежности привела к накоплению большой

статистической информации. Разработаны статистические характеристики и

закономерности отказов ЭА. Теория надежности изучает природу и процессы

возникновения отказов в технических системах, методы борьбы с этими

отказами, вопросы прогнозирования состояния работоспособности систем.

Вероятность безотказной работы [pic] – вероятность того, что в

заданном интервале времени [pic] не произойдет ни одного отказа.

Вероятность отказа [pic] – вероятность того, что в заданном интервале

времени [pic] произойдет хотя бы один отказ.

Так как работоспособность и отказ являются несовместимыми событиями,

то

[pic].

(3.1)

При экспериментальных исследованиях опытная вероятность безотказной

работы [pic] (оценка вероятности) определяется из соотношения

[pic], где

(3.2)

[pic] – общее количество изделий одинакового типа при испытании на

надежность;

[pic] – количество отказавших изделий на интервале времени [pic].

Дифференцирование левой и правой частей соотношения (3.2) приводит к

выражению

[pic].

Поделив обе части выражения на [pic], получим

[pic], где

[pic]

(3.3)

- оценка интенсивности отказов изделия.

При увеличении количества изделий, участвующих в испытании на

надежность [pic] до уровня [pic] оценки вероятности [pic] и интенсивности

отказов [pic] стремятся к постоянным истинным значениям вероятности [pic] и

интенсивности отказов [pic]. Поэтому получаем уравнение

[pic].

Решение этого дифференциального уравнения находится интегрированием левой и

правой частей уравнения с учетом того, что [pic], имеем

[pic]

или [pic].

На практике выполняется ограничение, когда [pic] не зависит от

времени на достаточно большом интервале времени и равна [pic]. Тогда

[pic].

(3.4)

Это соотношение устанавливает связь вероятности безотказной работы изделия

[pic] с интенсивностью отказов данного изделия [pic].

Используя соотношение (3.1) и (3.4), получим

[pic].

Определим плотность вероятности отказов изделия

[pic], (3.5)

которая подчиняется экспоненциальному закону распределения. Для любого

закона распределения отказов [pic] справедливы соотношения

[pic], [pic].

В качестве показателя надежности ЭА используют только среднее время

безотказной работы [pic] (математическое ожидание случайной величины [pic])

[pic].

Для экспоненциального закона распределения отказов (3.5)

[pic].

(3.6)

При экспериментальной оценку среднее время безотказной работы изделия [pic]

определяется следующим образом

[pic], где

[pic] – время исправной работы i-го изделия,

[pic] – число изделий в партии, над которой производится испытание.

Используя соотношение (3.6) для вероятности безотказной работы (3.4)

получим

[pic].

Положим [pic]. Тогда [pic], т.е. на интервале времени [pic] отказали

63% изделий и сохранили безотказность 37%.

Дисперсия времени безотказной работы [pic] определяется из выражения

[pic]

и при экспоненциальном законе распределения отказов равна

[pic].

Отсюда среднеквадратическое отклонение времени безотказной работы изделия

будет

[pic].

Интенсивность отказов любого изделия определяется выражением (3.3).

Для небольших интервалов времени [pic] справедливы приближения [pic],

[pic], [pic], поэтому из (3.3) имеем

[pic].

Эта оценка интенсивности отказов может быть использована при опытном

определении интенсивности отказов. Физически интенсивность отказов изделий

определяет относительное число отказавших изделий в единицу времени.

Единицей измерения интенсивности отказов обычно является величина [pic].

Интенсивность отказов изделия на большом интервале времени

описывается качественной кривой [pic] (рис.4). Она характеризуется тремя

явно выраженными периодами: приработки I, нормальной эксплуатации II и

износа III.

На участке приработки [pic] наблюдаются внезапные приработочные

отказы. Они возникают вследствие того, что часть элементов, входящих в

состав изделия, являются либо бракованными, либо имеют низкий уровень

надежности. Период приработки составляет обычно доли и единицы процента от

времени нормальной эксплуатации изделия.

На втором участке [pic] интенсивность отказов изделия имеет

минимальный, примерно постоянный номинальный уровень [pic]. Для этого

периода работы изделия характерны внезапные отказы, вследствие действия

ряда случайных факторов. Предупредить их приближение практически

невозможно, тем более, что к этому времени в изделии остаются только

полноценные компоненты, срок износа которых еще не наступил.

Третий участок [pic] кривой характеризуется увеличением интенсивности

отказов. На этом интервале времени наблюдаются как внезапные, так и

постепенные отказы, связанные с износом (старением) элементов. При износе

происходит частичное разрушение материалов, изменение их физико-химических

свойств. Период износа завершается в точке [pic], когда интенсивность

отказов изделия приблизится к максимально допустимой [pic] для данного

изделия.

При расчетах изделий на надежность с учетом внезапных отказов обычно

принимают интенсивность отказов изделий, равную [pic], т.е. расчет

производят для нормального участка эксплуатации изделий.

Средние значения номинальной интенсивности отказов для элементов

[pic] приведены в таблице 1. Эти значения даны для нормальных лабораторных

условий эксплуатации изделий (температура – [pic], относительная влажность

– 60%, атмосферное давление – 1013 гПа). В реальных условиях эксплуатации

внешние воздействия на ЭА могут существенно отличаться от нормальных.

Изменение действующих реальных интенсивностей отказов элементов [pic]

учитывается путем введения поправочных коэффициентов.

При ориентировочных оценках надежности особенности эксплуатации ЭА

учитываются следующим образом

[pic], где

[pic] – поправочный коэффициент.

[pic] всегда больше единицы. Коэффициент [pic] учитывает воздействия

на ЭА механических факторов (вибраций, ударных нагрузок), [pic] –

климатических (температуры, влажности), [pic] – условия работы при

пониженном атмосферном давлении. Значения этих коэффициентов для

полупроводниковой ЭА приведены в таблицах 2, 3, 4 соответственно.

При окончательном расчете надежности ЭА расчетные интенсивности

отказов элементов уточняются с поправкой на электрические режимы элементов

и определяются выражением

[pic], где

[pic] – поправочный коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды

[pic] и коэффициент электрической нагрузки [pic]. Значения [pic] для

различных типов элементов приведены в таблице 5. Величина [pic]для [pic] и

Страницы: 1, 2, 3