Лекции по курсу - Технология и автоматизация производства электронной аппаратуры

Подождите немного. Документ загружается.

231

Сведения об оборудовании для подготовки ЭРЭ и ИМС см. таб. 25.3.

Таблица 25.3.

Наименование, тип Тип ЭРЭ, ИМС

Про-

изво-

ди-

тель-

ность,

шт/ч

Привод,

мощность,

Вт

Габариты, мм

Полуавтомат подготовки

резисторов и диодов

ГГ-2420

МЛТ-0,125;

0,25; 0,5; 1,0;

2Д503; -509

3000

Электроме-

ханический,

600×500×800

Установка рихтовки и об-

резки выводов транзисторов,

ГГ-2293

МП 42,

МП 416,

ГТ 309

300 –“– 295×215×275

Автомат П-образной фор-

мовки выводов ЭРЭ,

ГГ-1611

МЛТ-0,125,

0,25, 0,5

3600

–“–,

180

330×380×405

Автомат формовки ИМС,

ГГ-2629

101МС14-

1404.14-3

1200

–“–, пневма-

тический,

500

900×400×

×1500

Полуавтомат,

РСМ2.230.000

КМ варианты

III, IV

1500

–“–,

800

2200×1000×

×1500

Полуавтомат,

ГГ-2125

Корпус

301.12-1; -401,

-143

300

Электроме-

ханический,

180

335×300×305

Размещение дискретных ЭРЭ в технологической таре позволяет повысить

производительность сборки (механизация установки ЭРЭ на ПП). Для вклейки

ЭРЭ в липкую ленту применима установка ГГ-1740, шаг вклейки 6 мм или 9

мм. Полярные ИЭТ вклеиваются в ленту в однозначно ориентированном поло-

жении (см. рис.25.6.а). ЭРЭ с однонаправленными выводами вклеиваются в од-

норядную

перфорированную ленту шириной 18 мм с шагом вклейки 15 мм.

Транзисторы типа КТ и ИМС поставляются в специальных одноручьевых тех-

нологических кассетах (см. рис.25.6.б)

Установка ЭРЭ и ИМС на ПП является этапом, на котором дефекты данной

операции неблагоприятно отражаются на качестве монтажных соединений. Оп-

тимальное выполнение операций установки ЭРЭ на ПП

требует согласования

допусков на выводы и диаметры отверстий, выбора приемлемого метода фик-

сации компонента, а также определение оптимального варианта расположения

ЭРЭ и ИМС на ПП.

232

Рис. 25.6.

При автоматизированной сборке односторонних и многосторонних ПП не-

обходимо выполнение следующих требований:

• исполнение минимального числа типоразмеров ЭРЭ и ИМС;

• размещение корпусных ИМС на ПП рядами или в шахматном порядке с

шагом установки 2,5 мм, корпуса ИМС с планарными выводами допустимо

размещать с шагом 1,25 мм, зазоры между ИМС должны быть не

менее 1,5 мм;

• установка ИМС со штыревыми выводами – только с одной стороны ПП, а

ИМС с планарными выводами – с двух сторон.

Компоненты на ПП должны фиксироваться загибкой, расплющиванием, де-

формацией выводов, под действием упругих сил или трения. ИМС с планарны-

ми выводами приклеивают к ПП.

Очередность установки компонентов определяется вращением

тарельчатого

магазина и оптического указания (при ручной сборке), максимальная произво-

дительность – до 500 элементов в час.

Механизированная сборка требует применения сборочной головки, прини-

мающей компонент из подающего устройства, рихтующей и обрезающей выво-

ды, ориентирующей элемент по контактной площадке, вставляет в отверстия и

загибает выводы. На работу сборочной головки значительное влияние оказы-

вают

допуски всех элементов.

Так допуски на механизированную установку ИМС приведены в табл. 25.4.

233

Таблица 25.4.

Вид Обозначение Значение, мм

На ширину выводов

∆b

±0,05

На ширину направляющей

∆b

±0,01

На положение направляющей

±0,02

На колебания машины

±0,02

На возвратно-поступательное движение

±0,025

На позиционирование

±0,01

На положение монтажного отверстия

±0,1

При установке на устройстве позиционирования

уст

±0,1

Допуски δ

А1х

, δ

А1у

на отклонение направляющей, а также на позиционирова-

ние δ

А4

и допуск на положение монтажного отверстия позволяют рассчитывать

необходимый диаметр монтажного отверстия по

d=2Vδ

A1x

+δ

+0,5(b

+∆b

)

+Vδ

A1y

+δ

+0,5(b

+∆b

) (25.15)

234

ЛЕКЦИЯ 26

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА КОМПОНЕНТОВ

НА ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ.

Установка ЭРЭ и ИМС на платы является первым этапом монтажа, и дефек-

ты данной операции неблагоприятно отразятся на качестве монтажных соеди-

нений. В зависимости от технической реализации различают ручную и механи-

зированную сборку плат, причем в качестве критерия выбора оборудования

принимают вариант исполнения выводов (штыревые, планарные). Оптимальное

выполнение операции установки ЭРЭ

на платы требует согласования допусков

на выводы и на диаметры отверстий, выбора наиболее приемлемого метода

фиксации компонента, определения оптимального варианта расположения ЭРЭ

и ИМС на плате.

При автоматизированной сборке однослойных и многослойных плат должны

выполняться следующие технические требования:

• использование минимального числа типоразмеров ЭРЭ и ИМС;

• размещение корпусных ИМС

на ПП рядами или в шахматном порядке с

шагом установки 2,5 мм; корпуса с планарными выводами допускается разме-

щать с шагом 1,25 мм, зазоры между корпусами ИМС должны быть не менее

1,5 мм;

• установка ИМС со штыревыми выводами только с одной стороны ПП, а

ИМС с планарными – с двух сторон.

Положение

компонентов, полученное при сборке, не должно изменяться до

момента контактирования, т. е. формирования монтажного соединения. Поэто-

му компоненты должны быть зафиксированы на плате. Фиксация должна: быть

легкой в исполнении, не допускать применения дополнительных элементов,

выдерживать собственную массу элементов, осуществляться при обратном ходе

рабочего инструмента. Существуют различные варианты фиксации выводов

элементов в

отверстиях плат (рис. 26.1): загибка (а), расплющивание (б), де-

формация (в), под действием упругих сил (г) или трения (д).

235

Рис. 26.1. Фиксация выводов компонентов в отверстиях ПП.

Загибка создает большую опасность замыканий с близлежащими проводни-

ками, чем расплющивание. Пружинные выводы ИМС не требуют загибки, так

как фиксация происходит за счет трения о внутренние стенки отверстий. Для

фиксации ИМС с планарными выводами применяют их предварительное при-

клеивание к плате.

Установка ЭРЭ и ИМС на платы проводится вручную или

с помощью полуав-

томатов и автоматов. Для повышения производительности ручной сборки приме-

няют держатели плат, печатание с обратной стороны платы способом шелкогра-

фии позиционного обозначения ЭРЭ. В мелкосерийном производстве применяют-

ся сборочные столы типа «Трек-М», на которых обслуживающему персоналу вы-

дается с диапозитивов или перфоленты информация о расположении элемента и

последовательности сборки. На основании этой информации на краях плат заго-

раются координатные лампы, определяющие место установки ЭРЭ, вращается та-

рельчатый магазин, подавая в лоток нужную деталь.

Программирование сборки осуществляют также подсветкой с применением

светодиодов и стекловолоконных световодов, подключаемых к платам. По мере

выполнения программы световоды высвечивают те позиции, которые должны

быть заполнены элементом из очередной ячейки. Производительность установки

500 элементов в час.

При механизированной установке элементов основную роль играет сборочная

головка, которая выполняет следующие функции (рис. 26.2): принимает компо-

нент из подающего устройства, ориентирует компонент, рихтует и обрезает вы-

236

воды, вводит выводы в соответствующие отверстия или совмещает их с контакт-

ными площадками и при необходимости загибает.

Рис. 26.2. Механизированная установка дискретных ЭРЭ.

а – изгиб выводов, б – обрезка выводов, в – загибка выводов.

Варианты позиционирования зависят от конструкции компонентов (рис. 26.3).

Рис. 26.3. Варианты позиционирования ЭРЭ сборочными машинами.

а – по двум выводам, б – по трем выводам, в – по корпусу.

Компоненты с боковыми выводами (резисторы) позиционируются по двум вы-

водам, элемент подводится под легким внешним воздействием к плате. Для ком-

понентов с несколькими штыревыми выводами (транзисторы) не применяют пря-

мые направляющие, а позиционируют несколько выводов, что требует больших

допусков на отверстия платы. Для ИМС выводы фиксированы по отношению к

корпусу и

не формуются. Тогда устанавливают элемент, удерживая его за корпус,

что является менее надежным способом.

237

На работу установочной головки значительное влияние оказывают допуски

всех элементов. При установке компонентов со штыревыми выводами на эффек-

тивное отклонение конца вывода влияет ряд допусков.

При условии, что минимальная ширина b

направляющей 2 одинакова с мак-

симальной шириной b

вывода 1 (нет заклинивания вывода в направляющей) (рис.

26.4), в результирующей цепочке допусков получается сдвиг середины вывода

компонента от идеального шага δ

А1

в направлении х.

Рис. 26.4. Позиционирование выводов относительно направляющей.

А1

=δ

А2

+δ

А3

+δ

А4

+∆b

(26.1)

Эффективные допуски при механизированной установке интегральных микро-

схем с двухрядным расположением выводов определяются из таблицы 26.1.

Допуски на механизированную установку ИМС. Табл. 26.1.

Вид допуска Обозначение

Значение, мм

На ширину вывода

∆b

±0,05

На ширину направляющей

∆b

±0,01

На положение направляющей

Д2

±0,02

На колебания машины

Д3

±0,02

На возвратно-поступательное движение

А4

±0,025

На позиционирование

А5

±0,01

На положение монтажного отверстия

+0,1

При установке на устройстве позиционирования

уст

±0,1

Так как для направляющей в направлении у не может быть заклинивания, то

238

А1y

А2

+1/2(Ab

+Ab

). (26.2)

Допуски δ

АiХ

, δ

Аiy

на отклонение направляющей, а также на позиционирование

А4

и допуск на положение монтажного отверстия позволяют рассчитывать необ-

ходимый диаметр монтажного отверстия:

d=2 [δ

А1x

+δ

А4

+0,5(b

вх

+∆b

вх

М)

]+ [δ

А1y

+δ

А1

А4

+0,5(b

вх

+∆b

вх

М)

(26.3)

Автоматическое оборудование для сборки.

В условиях многономенклатурного и мелкосерийного производства ЭА при-

менение специализированных автоматов и полуавтоматов экономически невы-

годно, поэтому за последние 20 лет получило развитие новое направление в тех-

нологии монтажа – программированная ручная сборка на светомонтажных сто-

лах, где световыми средствами указывают ячейку неподвижного накопителя и

участок ПП, где нужно установить элемент. Это

значительно повышает произво-

дительность сборки и уменьшает количество ошибок. Вручную, без специальных

средств, обычный темп сборки до 200 элементов в час, на светомонтажном столе

он может достигать (500÷600) шт/ч. Не требуется обращение к чертежу, исклю-

чаются ошибки размещения элементов, снижаются требования к квалификации

рабочих.

Светомонтажный стол — довольно сложное устройство, в котором

могут

применяться различные принципы подачи ИЭТ, указания мест расположения на

ПП, управления перемещением платы (рис. 26.5).

Рис. 26.5. Схема светомонтажного стола.

239

Указание посадочных мест может быть выполнено путем проецирования со

слайдов, «световой указкой», либо использования световодов (рис. 26.6).

Рис. 26.6. Схема проецирования изображения через световод.

1 – плата, 2 – шаблон, 3 – световод, 4 – программная панель, 5 – осветитель.

В первых светомонтажных столах модели УПСП-904 (СССР) и фирмы Streck-

fuss (Германия) указание посадочных мест осуществлялось проецированием со

слайдов в диапроекторе, закрепленном под столом. Число и расположение пятен

света на ПП зависели от расположения отверстий в носителе информации – ла-

тунной фольге или кинопленке толщиной 0,1 мм, вставленной в рамку слайда.

Недостатками являлись

высокая трудоемкость подготовки программ, низкий темп

сборки.

Указание с помощью световодов путем подсветки отверстий в ПП снизу ис-

пользовалось в установках «Свет» и «Цвет». Полярность элементов указывалась

миганием. Недостатками являлись значительная трудоемкость подготовки про-

грамм (до 2 ч. на 50 ЭРЭ), ограниченные возможности передачи дополнительных

символов.

Более гибкая система с использованием «

световой указки», в которой пятно

светового луча от проектора перемещается по ПП со скоростью 300÷400 мм/с с

разрешением 0,15÷0,3 мм. Луч может формировать разные символы, указывать

место установки. Характеристики столов приведены в таблице 26.2.

240

Светомонтажные столы программной сборки. Табл. 26.2.

Модель Устройство

управления

Емкость ОЗУ Средства ото-

бражения

Тип внеш-

них

ОЗУ

ПМПП-902 (СССР)

МП-901

16 К Табло 3-х

знаковое

НМЛ

ТС-1409 (СССР) «Электроника-60» 16 К Тоже НМЛ

3D-TS, Polytronik 2-80

32 К (энерго-

независимое)

Табло 32-х

знаковое

НГМД 64 К

62-35 Logpoint (Англия)

Z-80

64 К Дисплей НГМД 64 К

V-T-AS (США) Микропроцессор 86 К (энерго-

независимое)

Тоже НМЛ

Светомонтажный стол модели Log-point состоит из светолучевой головки, ра-

бочего стола, микро-ЭВМ, дисплея, клавиатуры и элеваторного накопителя. Про-

граммирование осуществляется в пошаговом режиме, и все данные выводятся на

экран дисплея.

Сборка на полуавтоматах ведется с помощью пантографа. Перемещение пла-

ты в направлении осей х и у производится персоналом вручную, пантограф рабо-

тает в основном масштабе 1:1, поэтому в качестве образца используют просвер-

ленную печатную плату. Пантограф имеет копирный щуп с конусной головкой,

которая вставляется в отверстие шаблона или несмонтированной платы. Устано-

вочная

головка при этом выполняет следующие действия: захватывает элемент,

изгибает выводы, вставляет их в отверстия, обрезает и фиксирует выводы. Пре-

имуществом полуавтоматов с пантографами является более высокая производи-

тельность по сравнению со светомонтажными столами, возможность быстрой пе-

реналадки на другие изделия. Недостатки – более жесткие допуски на монтажные

отверстия, невысокий уровень автоматизации.

Полуавтомат ГГ-2482 для установ-

ки ИМС в корпусах DIP с одновременной групповой подрезкой выводов имеет

время цикла укладки 5 с, производительность 1200 шт/ч.

Сборочные автоматы, выполняющие основную технологическую операцию

установки ИЭТ на плату, отражают более высокий, по сравнению со светомон-

тажными столами, уровень автоматизации сборочно-монтажных работ. Их при-

менение становится

оправданным в условиях серийного производства либо при

сборке ИЭТ массового применения в любом производстве. Они могут быть узко-

специализированными, рассчитанными на установку одного типа ИЭТ, или гиб-