Технология сборки и монтажа печатных плат

припою і теплоти виконує ще й функцію активізації флюсу. Флюс наноситься на

сторону паяння зануренням, розбризкуванням, намазуванням або валиками.

Летючі компоненти під час сушіння при попередньому підігріві випаровуються.

Активна частина флюсу – каніфоль – рівномірно вкриває паяну поверхню. При

зануренні в розплавлений припой флюс стає активним, відновлюються окисли і

витісняються припоєм разом з продуктами відновлення з паяних з’єднань. На

металевій очищеній поверхні здійснюється процес паяння.

Методи паяння зануренням поділяються на методи зі спокійною та

переміщуваною поверхнею ванни (додаток 2):

. паяння зануренням з вертикальним переміщенням;

. паяння зануренням з нахилом плати;

. паяння з використанням коливальних рухів;

. поверхневе паяння і паяння протягуванням;

. маятникове паяння;

. струменеве паяння (спосіб sylvania);

. каскадне паяння;

. паяння хвилею припою.

1.3.2 Паяння хвилею припою

Паяння хвилею припою найбільш придатне при контактуванні стержневих

ЕРЕ з друкованою платою. Переважна більшість всіх односторонніх друкованих

плат і друкованих плат з металізованими отворами в масовому виробництві

контактують за допомогою хвилевого паяння.

Принцип методу полягає в тому, що плата прямолінійно рухається через

гребінь хвилі припою. Хвиля припою залишається вільною від окислів завдяки

постійному рухові, і друкована плата теоретично занурюється тільки на

невеликій площі. Для якості паяння важливий кут входу і виходу, а також

форма хвилі припою. Завдяки цьому в основному вирішується питання,

утворяться чи ні перемички й висячі краплини. На заповнення металізованих

отворів впливає форма хвилі, яка формується завдяки геометричному виконанню

хвилеутворюючих сопел в широких межах (додаток 5).

Доведено, що найбільш сприятливою умовою паяння є рух друкованої

плати назустріч припою і при цьому витримується кут від 0( до 10( відносно

хвилі припою. Злегка навпроти текуче дзеркало припою запобігає утворенню

перемичок. Вторинною хвилею, яка підтримується трохи нижче, ніж основна

хвиля розплавляються висячі краплини, так що паяні з’єднання не перевищують

встановленої довжини.

Плоска хвиля забезпечує більш довгочасний контакт з друкованою

платою. Завдяки цьому забезпечується паяння металізованих отворів, але

підвищується теплове навантаження.

Сучасні машини паяння хвилею припою є комплексними нормалізованими

вузлами, котрі розміщуються в кінці складальної лінії. Вони виконують одна

за одною наступні етапи (рисунок 2):

1 Флюсування. Під час цієї операції на сторону паяння наноситься флюс. При

хвилевому флюсуванні у відповідному пристрої створюється хвиля флюсу

заввишки біля 1 см та шириною 30-35 см, над якою проходить друкована

плата. При цьому флюс змочує поверхню і на основі капілярної дії проникає

на сторону установки ЕРЕ.

При продуванні повітрям певного тиску через вузькі сопла флюс

запінюється. Якщо із хвилі рідини виходить пінна хвиля, то говориться про

пінне флюсування. Товщина плівки флюсу, що наноситься, не повинна

перевищувати 3-4 мкм. Якщо товщина плівки велика, то в процесі паяння для

її видалення необхідно багато тепла і це може стати передумовою

недоброякісних паяних з’єднань.

Фіксація змонтованої

плати в транспортній рамі

Флюсування

Підігрів

Пайка на хвилі припою

Промивання та сушіння

вузла (після пайки з маслом)

Рисунок 2 – Технологічні етапи процесу хвильової пайки

2 Сушіння й попереднє підігрівання. Після флюсування друкована плата злегка

підігрівається і частково продувається гарячим повітрям. При

підігріванні з флюсу вивітрюється розчинник. Після цього друковані плати

потрапляють на ділянку, де вони підігріваються зі сторони паяння за

допомогою нагрітої шляхом теплової радіації плити. Це підготовлює

відновлювальну дію флюсу, що починає плавитися при температурі вище

130(С. Друга мета попереднього нагріву – уникнути теплового удару

друкованої плати.

3 Паяння. При цій операції плата проводиться через гребінь хвилі. При цьому

в першій фазі флюс стає активним. Утворюється металева поверхня, і після

цього флюс разом з продуктами реакції витісняється припоєм. На очищеній

металевій поверхні проходить бажаний процес зв’язку. Паяння проводиться

при температурі 240-270(С. Вибрана температура підтримується постійною.

При швидкості переміщення від 0,5 до 3,0 м/хв час паяння становить від 1

до 7 секунд. Залежність часу паяння від температури зображена на рисунку

3. В залежності від довжини друкованих плат можна контактувати

відповідно за годину від 200 до 800 плат.

t,c

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 (C

200 220 240 260 280

Рисунок 3 – Залежність часу паяння від температури пайки

Важливою проблемою є окислення олово-свинець. Швидке переміщення припою

відкриває доступ кисню повітря до вільної від окислів поверхні, тобто

оксидний шар збагачується, а ванна, внаслідок цього, збіднюється оловом,

тому в паяльну ванну необхідно додавати припой, збагачений оловом.

Іноді, при хвилевому паянні для гальмування окислення і зменшенні

шкідливої дії окислів на паяні з’єднання до рідкого припою додають жири

(олія з земляного горіха, пальмова олія з незначною кількістю води).

Добавляється жир накладанням олійної хвилі на хвилю припою чи

безпосередньо змішуванням в припої. Завдяки цьому досягають деяких

переваг (більш низька температура паяння, незначні витрати припою,

блискуча поверхня паяних з’єднань). Після паяння необхідне якісне

промивання, при якому жир видаляється без залишку, в гіршому разі

утворюється поживна основа для всіляких грибкових колоній та знижується

кліматична стійкість виробу. При перемішуванні жиру з припоєм в паяних

з’єднаннях спостерігається вміст олії. Тому в більшості випадків працюють

без жирів і підтримують хорошою фільтрацією незначний вміст окислів у

ванні з припоєм.

4 Охолодження. Після проведення хвилевого паяння необхідне часткове чергове

оброблювання. Воно може бути складовою в процесі промивання і очищення

(жирове паяння). Залишки флюсу в основному не потребують видалення, так

як застосовуються флюси, що не спричиняють корозії. Раптового охолодження

необхідно уникати, так як із-за різноманітності коефіцієнтів лінійного

розширення базового матеріалу і металевої фази (мідь, припой) можуть

утворитися тріщини.

1.4 Перевірка паяних з’єднань

Процес хвилевого паяння закінчується візуальним контролем паяних

друкованих плат. Огляд є важливою операцією для дотримання певних

параметрів методу. Накопичення характерних дефектів (перемички, висячі

краплини, незмочені місця) повинне приводити до термінової перепровірки і

доналагоджування певних технологічних параметрів.

На рисунку 4 показано позицію процесу паяння хвилею у загальній

технології виготовлення вузла. Рентабельність машинного паяння вимірюється

процентом наступного допаювання. Паяння хвилею є ефективним, якщо менше 1%

паяних з’єднань будуть підлягати наступному допаюванню.

Якісні паяні з’єднання мають всебічно замкнений конус припою, в якому

неозброєним оком чітко проглядаються контури виводів ЕРЕ. Припой на виводах

ЕРЕ повинен проглядатися по всій поверхні і бути вільним від дефектів.

Поверхня паяного конуса повинна бути гладкою. При нормальному зорі на

відстані до 25 см не повинні бути помітні пори і раковини. Ці вимоги

відносяться до односторонніх плат і плат з металізованими отворами.

1.5 Повторне паяння

При повторному паянні виникає небезпека руйнування чутливих елементів

із-за повторної дії тепла. Міцність зчеплення міді також обмежена, в

основному при допаюванні відшаровуються контактні площадки. Зменшення

високого проценту допаювання є важливим фактором в ефективності загального

процесу. Тому повинні видалятися тільки такі дефекти, які знижують

надійність вузлів чи однозначно не дають контакту. Такими дефектами є:

. холодні паяні з’єднання;

. невидимі контури провідників у паяному конусі;

. щілинні пори при переході паяного конуса до виводу;

. багаточисленні дрібні, круглі пори при переході паяного конуса до

виводу;

. окремі великі, не круглої форми отвори в паяному конусі;

. непроникнення на складальну сторону припою;

. паяння після механічних навантажень.

Підготовка Перевірка виводів Перевірка

компонентів компонентів на друкованих плат на

(гнуття, обрізування) здатність до паяння здатність до паяння

Зборка

Пайка хвилею

припою

Перевірка паяних

з’єднань (візуально)

Випробовування Наступне

вузла допаювання

Ремонт вузла

Рисунок 4 – Процес пайки хвилею припою при виготовленні вузлів

Не повинні допаюватися друковані плати при таких дефектах:

. поглиблені пайки (кільце припою видно на обох сторонах і замкнене);

. при потовщенні паяного з’єднання (провід знаходиться в припої так,

що контур чітко видно);

. при надлишку припою на провідниках;

. при наявності окремих маленьких пор в паяному конусі чи біля

переходу до виводу з проводу (величина пор менше перерізу проводу).

Виконання вимог по усуненню тільки технічно обгрунтованих дефектів, а

також однозначне визначення дефектів припускає високу кваліфікацію

контролюючого і ремонтуючого персоналу. Всі труднощі повинні припадати на

постійне розпізнавання і оцінку всіх виявлених дефектів з тим, щоб усувати

їх за допомогою контролю і зміни окремих ступенів процесу паяння чи

загального технологічного процесу.

2 Основи розробки технологічного процесу складання і

монтажу радіоелектронної апаратури

Технологічний процес складання та монтажу апаратури включає наступну

етапи:

. заготовку монтажних проводів, зачистку, вирівнювання і лудження їх

кінців, попереднє розташування і в’язку джгутів, підготовку до пайки

виводів радіодеталей і т.ін.;

. складання шасі, тобто підготовку його до монтажу (кріплення на шасі

деталей та вузлів);

. закріплення монтажних проводів та кінців радіодеталей на контактних

пелюстках;

. пайку або електрозварювання з’єднань;

. контроль якості виконаних робіт.

В умовах серійного та масового виробництва широко застосовується

ескізно-операційна технологія складання і монтажу радіоелектронної

апаратури.

Ескізно-операційна технологія передбачає розділення всього процесу

складання і монтажу радіоелектронної апаратури на окремі прості операції,

на яких використовуються виконавці більш низької кваліфікації, ніж

виконавці всього процесу. Вона дає змогу підвищити виробництво праці,

якості продукції, а також знизити розрядності праці.

При розробці ескізно-операційної технології на кожну операцію

складається технологічна карта, яка включає ескіз, короткий опис праці,

перелік деталей і використовуваних матеріалів.

Ескіз повинен показувати ту частину складання чи монтажу, яка

виконується на даній операції. Він включає необхідність користування

складальними кресленнями, монтажними схемами, а також детальним описом

роботи.

Короткий опис праці, який дається в технологічній карті, повинен

вказувати об’єм та послідовність її виконання.

Крім того, опис праці пояснює і уточнює деякі деталі складально-

монтажного процесу, який важко показати на ескізу.

При розробці ескізно-операційної технології, операції процесу роблять

рівними або кратними по тривалості, що дає змогу швидкому переходу на

серійний або масовий поточний метод виробництва.

Проектуванню ескізно-операційної технології передує розробка

розгорнутої технологічної відомості послідовності складання і монтажу на

ряд послідовних елементарних робіт – технологічних переходів.

Технологічна відомість дозволяє швидко формувати технологічні операції

необхідної трудомісткості, визначати номенклатуру необхідного обладнання,

інструменту, допоміжних матеріалів, а також полегшує визначення загальної

трудомісткості складально-монтажних робіт.

Проектування технологічного процесу складання і монтажу

радіоелектронної апаратури ділять на такі етапи:

1. вивчення приладу і технологічне доопрацювання його конструкції і схеми;

2. складання і монтаж еталонного зразка приладу;

3. розділення процесу складання і монтажу на операції;

4. розробка ескізно-операційних технологічних карт складання і монтажу.

2.1 Вивчення приладу та технологічне доопрацювання його

конструкції і схем

Перед розробкою технології складання і монтажу необхідно вивчити

принцип дії, призначення окремих деталей, вузлів та ланцюгів передбаченого

до запуску в серійне виробництво радіотехнічного устаткування. Це дозволить

правильно вирішити питання, які виникають при проектуванні технології,

наприклад, розташування монтажних проводів, об’єднання проводів в джгути,

правильне використання корпусних пелюстків і т.ін.

При вивченні зразка приладу необхідно проаналізувати особливості

конструкції, розташування і кріплення вузлів у деталей, особливості монтажу

з точки зору придатності до виробництва, при цьому слід виявити можливість

спрощення складення та монтажу і поліпшення технологічності конструкції.

Необхідно ретельно перевірити монтаж, користуючись таблицями з’єднань,

монтажною і принциповою схемами, звернув увагу на марки проводів,

використовуваних для монтажу. Слід рекомендувати найбільш технологічні

марки проводів. Рекомендується об’єднувати проводи в один загальний джгут,

або ж в декілька окремих джгутів, причому об’єднання проводів в джгути

роблять у випадку простого монтажу. Заготовка джгута може бути виділена в

самостійну технологічну операцію з використанням спеціальних шаблонів,

значно спрощуючих цей процес, а також сприяючих постійності і акуратності

монтажу.

В тому випадку, коли важко розрізнити монтажні проводи в джгуті по їх

кольоровій ізоляції, рекомендується наносити на кінці проводів кольорові

мітки фарбою, або використовувати хлорвінілові кольорові або пронумеровані

наконечники. Таку наконечники добре закріпляють кінці ізоляції, замінюючи

собою ізоляцію нитками.

Часто для спрощення технології монтажу та складення апаратури і її

вузлів вводять деякі зміни конструкції: змінюють місця розташування окремих

деталей або спосіб їх кріплення, а також установлюють на шасі допоміжні

прохідні гумові втулки, пелюстки і т.ін.

Необхідно звернути увагу на маркування деталей та вузлів, встановлених

на шасі. Вони повинні мати маркування з боку монтажу згідно схеми.

В тому випадку, якщо маркування відсутнє, його необхідно ввести. Після

конструктивно-технологічного аналізу радіоапаратури необхідно погодити все

з серійно-конструкторським відділом, припускаючи зміни, а вже потім вносити

ці зміни в креслення і схеми.

2.2 Складання та монтаж еталонного зразку шасі приладу

Еталонний зразок виготовляють з врахуванням затверджених конструктивно-

технологічних змін. Ця робота повинна виконуватися висококваліфікованими

складальниками і монтажниками апаратури.

На цьому етапу раніше всього вирішують питання про виділення на

самостійні операції складання і монтажу таких вузлів, як субпанелі,

розшивні планки, галетні перемикачі, штепсельні розетки з підпаяними

проводами або джгутом, а також включають заготовку монтажних проводів

(різку, зачистку і луження кінців), заготовку ізолюючих трубок і підготовку

виводів резисторів і конденсаторів до монтажу (різку кінців виводів,

зачистку, луження і надання їм необхідної форми).

Перераховані трудомісткі роботи повинні виконуватися окремо з

використанням високовиробничого обладнання.

Після цього визначають найбільш технологічну послідовність виконання

загального технологічного процесу складання і монтажу апаратури, враховуючи

звичайно застосовувану послідовність монтажних робіт, зручне виконання

робіт, технологічну однорідність праці, виключаючи можливість ушкодження

монтажних з’єднань і встановлюваної деталі або вузла наступними операціями

і, на кінець, приймають спрямування виконання робіт.

Під звичайно застосовуваною послідовністю виконання монтажних робіт

розуміють такий порядок, при якому спочатку монтують короткі перемички із

оголеного дроту, потім більш довгі перемички з ізольованого дроту, далі

виконують монтаж проводів, які йдуть від розшивних планок та інших вузлів,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5