Лекции по курсу - Технология и автоматизация производства электронной аппаратуры

Подождите немного. Документ загружается.

221

здесь

вызвана несоответствием действительного значения

ее стандарт-

ным значением

ст

, тогда

дст

ρρ

−

(24.9)

Погрешность

обусловлена удлинением провода, формой и диаметром

каркаса и скоростью намотки (рис. 24.9)

Рис. 24.9. Диаграмма растяжения провода ПЭЛ диаметром 0, 35 мм.

За счет изгиба провода его

возрастает на 1÷3 %, за счет изгиба по фор-

ме каркаса, за счет скорости намотки

- на 1÷2 %, в зависимости от натяже-

ния

−

возрастает на 2÷3 %, за счет разброса диаметра провода

воз-

растает на 1÷3 %. Тогда по ГОСТ 2112-82

dddR

/)(2

−

приблизительно

0,03. (для диаметра менее 0,1 мм),

0,05. (для диаметра 0,1÷0,25 мм),

0,1. (для

диаметра 0,26÷1,0 мм), а так как

)(

КН

DfR

- диаметр каркаса, допуск на со-

противление обмотки должен быть больше суммы погрешностей, возникающих

в процессе наматывания:

ПНCГ

RRRRRR

+++≥Δ

(24.10)

222

ЛЕКЦИЯ 25

СБОРКА ЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКОВ НА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ

Операции сборки и монтажа являются наиболее важными в ТП изготовления

электронных блоков, поскольку они оказывают определяющее влияние на тех-

нологические характеристики изделий и отличаются высокой трудоемкостью

(до 50-60 % общей трудоемкости изготовления). При этом для подготовки из-

делий электронной техники (ИЭТ) к монтажу составляет около

10 %, установка

– более 20 %, пайка – 30 %. Автоматизация и механизация этих групп операций

дает наибольший эффект в снижении трудоемкости изготовления изделий. Ос-

новными путями повышения эффективности являются: применение автомати-

зированного оборудования, групповая обработка ИЭТ, внедрение новой эле-

ментной базы, например, поверхностно-монтируемых элементов.

ТП автоматизированной сборки состоит из подачи компонентов и

деталей к

месту установки, ориентации выводов относительно монтажных отверстий или

контактных площадок, фиксации элементов на плате. В зависимости от харак-

тера производства, сборка может выполняться в ручную с индексацией и без

индексации адреса; механизировано на пантографе; автоматизировано парал-

лельно на автоукладчиках и последовательно на автоматах или автоматических

линиях с управлением

от ЭВМ.

Подача элементов к месту установки при автоматизированной сборке осу-

ществляется путем загрузки кассет с ИЭТ и платами в магазины и накопители

автомата, захвата ИЭТ установочной головкой и позиционирования. Как прави-

ло, загрузка кассет осуществляется вручную, и только в ГАП эта операция вы-

полняется с помощью автоматических транспортных средств. Основные

опера-

ции на сборочном автомате осуществляются без участия оператора. Платы со

смонтированными (набитыми) ИЭТ снимаются с автомата вручную или авто-

матически, например, роботами-манипуляторами, и направляются на полиме-

ризацию клея. Затем плата поступает на светомонтажный или обычный стол,

где устанавливаются ИЭТ малой применяемости. После пайки, отмывки остат-

ков флюса и

устранения дефектов собранную плату визуально и функциональ-

223

но контролируют. Заключительной операцией процесса сборки является ее вла-

гозащита.

Применение ручной сборки экономически оправдано при изготовлении не

более 15÷200 тыс. шт. в год партиями по 100 шт. При этом на каждой плате

может быть расположено до 100 элементов, в том числе до 20 ИМС. Достоин-

ствами ручной сборки являются: высокая гибкость при смене объектов

произ-

водства, возможность постоянного визуального контроля, что позволяет свое-

временно обнаруживать дефекты плат или компонентов и устранять причины

брака. Недостатки – низкая производительность, значительная трудоемкость

ТП, необходимость в высококвалифицированного рабочего персонала.

При объеме выпуска 100÷500 тыс. шт. в год с количеством расположенных

на ПП элементов до 500 шт. экономически целесообразно использовать меха-

низированную

сборку с пантографом. При этом высокая гибкость сочетается с

большей, чем при ручной сборке, производительностью. В условиях массового

выпуска однотипных изделий бытовой ЭА (0,5÷5,0 млн. шт. в год) целесооб-

разно использовать автоматизированное оборудование (автоматы) или автома-

тические линии с управление от ЭВМ.

Структура типового процесса сборки изделий ЭТ на ПП приведена на

рис.25.1.

Рис.25.1

В производстве ИЭТ применяют следующие виды контроля:

• входной – дополнительная проверка элементов по параметрам, опреде-

ляющим их работоспособность и надежность с целью исключения дефектных

элементов вследствие ошибок поставщика, продолжительного хранения на

складах, повреждений при транспортировке и др.;

224

• операционный – контроль продукции после завершения какой-либо опе-

рации;

• приемочный – контроль готовой продукции по окончании всех техноло-

гических операций.

При входном контроле брак установить проще, чем в готовом изделии, по-

этому все комплектующие элементы подвергают как визуальной, так и элек-

трической проверке. При визуальной проверке обращают внимание на наличие

на элементе отчетливо видимой надписи (тип, номинал, допуск, клеймо про-

верки ОТК), а также на отсутствие механических повреждений – царапин, ско-

лов, трещин, вмятин и коррозии.

При электрической проверке уточняют соответствие электрических пара-

метров элементов данным, указанным в ТУ или ГОСТах.

Входной контроль может быть сплошным (100 %) или выборочным. Объем

выборки

определяется по формуле

n=t

/ε,

(25.1)

где t

- коэффициент, зависящий от принятой вероятности P бездеффектности и

определяемый по табл.25.1;

σ - среднеквадратическое отклонение значений

контролируемых параметров;

ε - заданная точность определения математиче-

ского ожидания работоспособности элемента.

Значения коэффициентов

. Таблица25.1

0,80 0,85 0,90 0,95 0,9973 0,999

1,382 1,439 1,643 1,960 3,000 4,200

В зависимости от закона распределения σ принимает следующие значения:

при нормальном законе

σ=∆A/6=δ/3;

(25.2)

при равновероятностном

σ=∆A/(2√3);

(25.3)

при дельта-распределении

σ=∆A/2,

(25.4)

где ∆A - разность между максимумом и минимумом исследуемого параметра по

ТУ.

225

Пример: Для партии резисторов МЛТ-0,125 10 кОм±10% при вероятности годности

P=0,95 и заданной точности ε=5% объем проверки n=1,96*3,33

/5=4,35, т.е. 4,5% МЛТ.

Правило контроля гласит, что если выборочной проверке ЭРЭ бракованным

окажется большее количество элементов, чем приемочное число, то проверке

подлежит удвоенное количество ЭРЭ. В случае выявления при проверке удво-

енного количества изделий хотя бы одного бракованного проверке подлежит

100% изделий.

Надежность входного контроля Н зависит от метода и характера контроля. В

общем

случае вероятность ошибки контроля Р

зависит от скорости испытаний

и срока службы Т контрольного оборудования, т. е.

∫

,dn)T,V(PP

(29.5)

где Р

– вероятность ошибки метода контроля; V=N/t – скорость испытаний; n –

число испытываемых изделий; t – время контроля.

Зависимость вероятности ошибки контроля в ручном (1) или автоматиче-

ском (2) режиме от времени Т приведена на рис. 25.2.

Рис. 25.2.

Начальный период контроля Т

характеризуется повышенной вероятностью

ошибок, что объясняется пусковым периодом для автоматического контроля и

226

освоением процесса контроля оператором для ручного метода. Основной пери-

од контроля Т

для автоматического метода контроля близок к постоянству ве-

роятности ошибки, а для ручного – возрастанием вероятности ошибки. Заклю-

чительный период Т

обладает резким возрастанием Р

из-за выработки срока

службы средств контроля и утомляемости оператора, причем

″

′

При сложном (100%) контроле надежность операции контроля оценивается

по

.dn)T,V(P1P1H

0kk

∫

−=−=

(25.6)

Надежность выборочного контроля определяется из соотношения

),P1)(P1(HHH

BKÂKBK

′

−−=

′

(25.7)

где

′

- надежность контроля выборки, а

′

- вероятность наличия брака в

выборке.

Для автоматического контроля на участке Т

кривой Р=f(Т) имеет место

(V,T)≈const≈P

. При 100% контроле значение Н

=1-Р

n, а для ручного контро-

ля P(k)=bn, где b – коэффициент характеризующий наклон P=f(T) на участке Т

b=k/(Tm); k – число ошибок за последний промежуток времени, m – общее чис-

ло ошибок за время T, т. о. H

=1-(bN

/2).

Зоны надежности, справедливые как для автоматического (1), так и для руч-

ного (2) контроля, при выборочном или сплошном контроле приведены на рис.

25.3.

Рис. 25.3.

227

В зоне I большей надежностью обладает 100%-й контроль, в зоне II – выбо-

рочный, Н

кр

определяется из условия Н

к max

. Для автоматического контроля

00Bkp

P/aP2N =

, а для ручного b/a3N

= , где а=0,25÷1,0 в зависимости

от выбранной надежности испытаний; Р

во

– вероятность брака (отказа) при дан-

ной методике испытаний; Р

во

=f(n), где n – объем выборки.

На практике используют следующие статистические методы выборочного

контроля:

1) однократной выборки, когда из партии N выбирается m изделий. По ТУ

для каждой выборки n известен норматив браковки С. Если число браковок

m>C, то партия бракуется, при m<C партия признается годной;

2) двукратной выборки, когда из выборки n

изделий оказывается m

брако-

ванных изделий, тогда если m

– партия бракуется, а при C

≥m

≤C

бе-

рется партия n

изделий, и если (m

)/(n

)≤C

– партия принимается, в

противном случае – партия бракуется. Значения C

, C

и C

– см. в таблицах по

вероятности;

3) последовательного анализа, когда по результатам испытаний партии n

строят график зависимости числа m=f(n), на котором наносят зоны приемки,

браковки продолжения испытаний. В соответствии с координатами точки (m,n)

принимают решение о пригодности или браке партии.

Экономическая оценка С входного контроля дает возможность решить во-

прос о целесообразности

применения того или иного метода контроля. Так при

отсутствии контроля сумма затрат определяется по

=РNC

(25.8)

где С

– полная стоимость, равная затратам на устранение брака; Р – вероят-

ность брака, N – общее число элементов, С

– затраты на замену (ремонт) одно-

го элемента (детали).

При 100%-ом контроле полная стоимость затрат на контроль и замену бра-

кованных элементов

′=NC

PNC

(25.9)

228

где С

– стоимость контроля одной детали; К

– доля брака, пропущенного при

100% контроле, а при выборочном контроле

″=P

+(N-n)PC

+nK

]+[nC

(1-P

)]/P

, (25.10)

где Р

– вероятность приемки партии из N деталей по контролю выборки n де-

талей; (N-n)PC

– стоимость замены бракованных изделий из неконтролируе-

мой части партии; nK

– стоимость замены бракованных деталей из подкон-

трольной части партии, пропущенных контролем; nC

– стоимость контроля

выборки из n элементов; (1-P

) – вероятность отбраковки.

По (25.8 ÷ 25.10) зависимость полной стоимости различных методов контро-

ля от доли брака представляет вид (см. рис. 25.4);

Рис. 25.4.

из него можно найти оптимальный по стоимости контроль. Критические точки

, P

пересечения кривых 1 (для отсутствия контроля), 2 (для выборочного

контроля) и 3 (для сплошного контроля) полной стоимости.

=nC

[N-P

(N-n-nK

)],

(25.11)

(1-K

)],

(25.12)

= [P

(N-nP

+n)-nC

]/{P

[(N-n)+nK

-P

N],

(25.13)

При этом если задана доля брака Р

≥Р, то экономичным оказывается выбо-

рочный контроль, при Р

>Р

– сплошной контроль.

ЭРЭ и ИМС подлежащие установке на ПП подвергаются контролю паяемо-

сти выводов, их обрезке, лужению и размещению в технологической таре.

229

Изготовитель ЭРЭ должен обеспечить сохранение паяемости в течение ус-

тановленного срока. Однако только в Японии (с ее малыми расстояниями и вы-

сокой дисциплиной поставок) монтажу с «колес» подлежит не более 70% ЭРЭ,

в других странах срока поставки часто перекрывают гарантийные.

С завода-изготовителя ЭРЭ поступают в разнообразной таре. Чаще – в таре,

рассчитанной

на загрузочные узлы сборочных автоматов, а ИМС в индивиду-

альной таре – спутниках из антистатического термостойкого материала.

Автоматы распаковки ИМС (см. табл. 25.2) из тары перегружают в прием-

ную кассету, а после ориентации подвергают формовке выводы. ЭРЭ с осевыми

выводами поставляют вклеенными в липкую двухразрядную ленту на тканевой

основе, смотанную в катушку,

выводы подвергают формовке.

Характеристики автоматов для распаковки ИМС. Таблица 25.2

Параметры Модель 141-411 Модель АД-901 Модель АД-902

Тип корпуса ИМС 401.14 - 1, 2, 3 401.14 - 1, 2, 3 402.16

Производительность,

шт/ч

1200 1800 1800

Число кассет 18 12 12

Число ИМС в кассете 50 30 26

Потребляемая мощ-

ность, Вт

500 120 120

Габариты, мм 990×450×1600 600×685×1700 600×685×1700

Масса, кг 300 200 200

Типы моделей корпусов ИМС см. по Справочнику (например Тарабрина).

С появлением безвыводных ЭРЭ и ИМС предложены ленточные носители с

внутренними гнездами, герметизированными полиэфирной пленкой в горячем

состоянии.

Варианты формовки ЭРЭ и их установка на ПП должны соответствовать

ОСТ 4010.030-81 (рис. 25.5).

Варианты:

а – для ЭРЭ с осевыми выводами на односторонних ПП;

б –

для ЭРЭ с «зиг» формовкой выводов на двухсторонних ПП;

в – для плотной компоновки на ПП;

г – для межплатной конструкции блока;

230

д – для транзисторов;

е – для ИМС с планарными выводами;

Установочный размер должен быть кратным шагу координатной сетки (2,5

или 1,25 мм).

а б

в г

д е

Рис. 25.5.

Предельные отклонения размеров инструмента: отверстий по Н12, Н13; ва-

лов по Н12, радиусов гибки – 0,3 мм; остальные по IT 14/2.

Усилие формовки-гибки планарных выводов оценивается по

P=1,25kbδσ

пр

(25.14)

где k – коэффициент, определяющий состояние поверхностей пуансона и мат-

рицы (1,0÷1,2); b – ширина вывода, мм; δ – толщина вывода, мм;

– предел

прочности вывода, МПа; P

пр

– усилие прижима выводов – (0,25÷0,30) Р; для

корпусов типа 4 Р

пр

=(15±1,5)Н на вывод.

Тр