Под электромонтажом приборов понимают ряд последовательных операций по электрическому соединению контактных выводов электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Производственный процесс – совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Тип производства – важнейшая характеристика, от которой зависит объем подготовки производства для выпуска изделия. Различают три типа производства: массовый, серийный, единичный Вид производства – это классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления изделия и наличия технологической подготовки производства. Например: литейное, сварочное, механообрабатывающее, электромонтажное, сборочно–регулировочное, и т.п. Части производства – это понятие включает в себя основное и вспомогательное производство. Основное производство – это производство, которое изготавливает изделие, а вспомогательное производство – это производство для обеспечения функционирования основного производства. К последнему относятся: изготовление и ремонт средств технологического оснащения, производство или подача сжатого воздуха, тепловой и электрической энергии и т.п. Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и /или/ определению состояния предмета труда. Под изменением состояния понимают изменение формы, размеров, физических свойств и т.п. Изготовление, контроль, испытание ППМ – это тоже технологический процесс. Виды технологических процессов могут быть: единичный (только на данное изделие), типовой (на группу конструктивно похожих изделий), групповой (на группу изделий имеющих конструктивную и технологическую общность), проектный, рабочий, перспективный, временный, маршрутный, операционный, маршрутно–операционный. Последние три определяют степень подробности в описании технологического процесса. В электромонтаже, как правило, применяются типовые технологические процессы и операции. Сборка и электромонтаж являются наиболее трудоемкой стадией производства. В среднем трудоемкость сборки механических приборов составляет 40...50% от общей трудоемкости изготовления прибора, оптических приборов – 45...55%, электромеханических – 60...70%, приборов электронной техники 70...80%. Монтаж – установка изделия или его составных частей на месте использования. Электромонтаж – монтаж электроизделий или его составных: частей, имеющих токоведущие элементы. Виды соединений в электромонтаже весьма разнообразны: пайка, накрутка, приклеивание, термосоединение, сварка, и т.п. К объемному электромонтажу, условно, можно отнести следующие его виды: 1. Объемный монтаж «объемными» электрическими проводами. Такой монтаж применяется при соединении исполнительных механизмов с достаточно большими токами, протекающими в цепях. Провода рассчитываются по допустимому значению токов. Ориентировочно можно принять удельное значение токов 10 А/мм². Более точное значение допустимых токов рассчитывается исходя из материала провода, вида изоляции, допустимого нагрева, по экономической плотности тока (отношение расчетного тока к допустимому удельному значению плотности тока для заданных условий работы) и др. Монтаж, как правило, выполняется вручную. В последнее время все шире применяются элементы для механического соединения проводов. Такая технология повышает надежность соединения. Вероятность безотказной работы для паяного соединения 0,985, а при механическом соединении 0,998.
Рис. 1. Виды элементов объемного монтажа
2. Жесткий монтаж. Сущность монтажа заключается в том, что выводные концы ЭРЭ соединяются обычными, объемными, проводниками по наикратчайшему расстоянию. При монтаже провод натягивается , припаивается и, при необходимости, закрепляется. Такой монтаж выполняется с минимальным количеством проводов малой длины. Жесткий монтаж применяется в тех случаях, когда к блоку предъявляются жесткие требования в отношении наводок и взаимовлияний. 4. Комбинированный монтаж объединяет жесткий монтаж и монтаж на расшивочных панелях. Применяется в том случае, когда схема изделия имеет в своем составе низкочастотные цепи, цепи постоянного тока и высокочастотные. Высокочастотные цепи выполняются жестким монтажом, а остальные на расшивочных панелях. 5. Монтаж с применением жгутов или жгутовой монтаж широко применяется при наличии двух и более монтажных проводов, идущих параллельно в серийном типе производства. Все провода объединяются в жгут. 6. Монтаж плоскими ленточными проводами. Существуют каталоги серийно выпускаемых подобных проводов и необходимо только выбрать необходимый тип. Ленточные провода могут содержать различное количество отдельных проводников и с различным сечением. Такой монтаж сокращает трудоемкость монтажных работ. 7. Монтаж накруткой. Сущность монтажа состоит в том, что электрический провод с эмалевой изоляцией с усилием накручивается на латунный четырехгранный стержень. При этом выполняется 5-6 витков. Изоляция прорывается и имеем электрические контакты. Это единственный, экологически безопасный метод электромонтажа. Недостатком монтажа накруткой является большой объем электрического соединения. Виды объемного монтажа могут быть и другие. Перечень типовых групп операций: 1. Комплектовочная. Комплектовщица на основании перечня элементов подбирает детале - комплект. 2. Подготовительная. На данной операции обрезают, формуют и выполняют лужение выводных элементов ЭРЭ. 3. Установка механических элементов на плату. 4. Установка ЭРЭ и ИМС на плату. 5. Пайка. 6. Промывка. Промывка осуществляется раствором спирта в воде с целью устранения остатков флюса с платы. 7. Настройка и устранение дефектов. В процессе проверки, если это необходимо, выпаивают ЭРЭ специальным устройством с вытяжкой расплавленного припоя. 8. Лакировочная. Все платы и места пайки для защиты от коррозии покрывают лаком путем окунания, нанесения лака кистью, пульверизатором. После покрытия лаком обязательно выполняется сушка с повышенной температурой. 9. Контрольная. Отработка конструкции на технологичность начинается с оценки схемы. Сущность печатного монтажа заключается в том, что все контактные соединения, предназначенные для пайки, выведены в одну плоскость и роль монтажных проводов выполняет проводящий металлический рисунок, закрепленный на изоляционной плате в соответствии с принципиальной схемой. Недостатки: затруднено внесение изменений в схему, сложные схемы требуют большой площади платы. Достоинства: обеспечивает возможность механизации и автоматизации производственных процессов, повышенная прочность отдельных блоков, стабильность и идентичность взаимовлияний электрических параметров. Применение ППМ позволяет: обеспечить значительное повышение плотности соединений и возможность миниатюризации аппаратуры, стабильность электрических параметров, повышение электрических нагрузок в цепях, повышение качества и надежности аппаратуры, улучшение механической прочности, унификация и стандартизация узлов, создание условий для механизации и автоматизации монтажных работ. Сущность поверхностного монтажа заключается в том, что используется элементная база, которая унифицирована по внешним габаритам и имеет вид прямоугольников, применяется новый технологический процесс и новое технологическое оборудование. Унифицированные габаритные размеры позволяют упростить конструкции технологического оборудования для автоматизированной установки различных ЭРЭ. Выводы ЭРЭ конструктивно оформлены для установки и пайки непосредственно на плату и на рис. Даны в мм. Поэтому и применяется новый технологический процесс пайки выводов ЭРЭ под выводом. Миниатюризация ЭРЭ потребовала применить и новые материалы для пайки, а именно паяльную пасту со сложным составом. Новый технологический процесс потребовал и нового технологического оборудования. Преимущества: уменьшение габаритов устройств, повышения уровня автоматизации производственного процесса, высокая производительность установки ЭРЭ - более 18 тыс. ЭРЭ в час. Недостатки: высокая себестоимость изготовления платы. В связи с вышеизложенным, производство плат поверхностным монтажом становиться выгодным при массовом типе производства.
2. Классификация коммутационных и печатных плат. Материалы, конструктивно-технологические особенности, методы изготовления. Печатные платы могут быть:
• Односторонние без металлизированных отверстий, - «- с металлизированными отверстиями.
• Двухсторонние на диэлектрическом основании, -«- на металлическом основании.
• Многослойные с межслойными соединениями; -«- без межслойных соединений.
• Гибкие гибкие платы; -«- гибкие кабели, шлейфы.
• Проводные с печатным рисунком; -«- без печатного рисунка. По геометрическим размерам платы подразделяются на: - особомалогабаритные менее 60х90 мм, - малогабаритные менее 120х180 мм, - среднегабаритные менее 200х240 мм, -крупногабаритные менее 240х360 мм. Рекомендуемое соотношение сторон: 1:1; 1:3 ; 2:3 ; 2:5. По плотности монтажа ППМ делятся на 5 классов, см. ГОСТ. Например, по ширине проводников и расстояния между проводниками от 0,5 мм до 0,1мм. В качестве материалов для плат печатного монтажа применяют: гетинакс, стеклотекстолит, полиамидные материалы, фторопласт, керамику и другие материалы. Медная фольга используется для нанесения ее на диэлектрик в качестве проводников толщиной 20-50 мкм, при этом чистота состава не менее 99,5%. При изготовлении многослойных печатных плат применяют специальные склеивающие прокладки, например: стеклоткань, пропитанная эпоксидной смолой; толщина прокладок 25-100мкм. В производстве ШМ применяют жидкие фоторезисты. Это светочувствительные составы для получения рисунка печатного монтажа. Жидкие фоторезисты могут быть негативные и позитивные. Для получения рисунков печатного монтажа необходимы фотошаблоны, изготовляемые большей частью с фотооригиналов. Фотооригиналом называют графическое изображение элементов печатного монтажа, выполненное, как правило, с увеличением масштаба на малоусадочной основе и предназначенное для последующего фотографирования с целью получения рабочих фотошаблонов. Механическая обработка ППМ предусматривает обработку в них всех видов отверстий, а также контурную обработку. Изготовление отверстий методом штамповки производится специальным многопозиционным штампом, позволяющим получить сразу все отверстия или группу отверстий. Данный метод высокопроизводителен, но применяется только в массовом и серийном производстве и, кроме того, невозможно получить отверстия малого диаметра. Как правило, все отверстия изготавливаются путем сверления. Конструктивно-технологические характеристики плат печатного монтажа(ППМ) определяют технологический процесс их изготовления. В зависимости от сложности реализуемой электрической схемы и применяемой элементной базы выбирают конструктивное исполнение платы, число слоев и плотность проводящего рисунка схемы. ППМ в зависимости от плотности рисунка делят на три класса. Технологический процесс изготовления основания ППМ зависит от класса ППМ. Химический метод применяется для односторонних плат и внутренних слоев МПП. Электрохимический метод применяется для изготовления ДПП третьего класса и наружных слоев МПП. Комбинированный метод применяется для изготовления ОПП и ДПП первого и второго классов. Аддитивный метод применяется для ОПП и ДПП первого класса. Ориентировочно соотношение трудоемкости изготовления ОПП без металлизированных отверстий, ДПП и МПП составляет 1:4:20. По геометрическим размерам ППМ подразделяются на особо малогабаритные (80х90 мм); малогабаритные (120х180 мм); среднегабаритные (200х240 мм); крупногабаритные(240х360мм), при этом соотношение сторон выбирается из следующих величин 1:1, 2:3, 2:5. Существует достаточно большое количество различных технологических процессов получения оснований ППМ: 1. Химический метод заключается в том, что на фольгированный диэлектрик с одной стороны наносят защитный слой позитивного рисунка схемы. Последующим травлением в растворе хлорного железа или хлорной меди удаляют медь с незащищенных участков и на диэлектрике получается требуемая электрическая схема проводников. Химический метод подразделяется по методам нанесения защитных покрытий на: фотохимический, сеточнохимический, офсетнохи-мический. Метод применяется для односторонних плат и внутренних слоев МПП. 2. Электрохимический (полуаддитивный) метод заключается в предварительном химико-гальваническом меднении отверстий и поверхности нефольгированного диэлектрика, гальванического наращивания токопроводящих участков и химического травления слоя предварительного меднения с незащищенных мест. В зависимости от способа получения защитного рисунка схемы существуют варианты: фотоэлектрический, сеточнохимический, электрохимический. Метод применяется для изготовления двухсторонних печатных плат 3 класса и наружных слоев МПП. 3. Комбинированный метод заключается в получении проводников путем травления фольгированного диэлектрика и металлизации отверстий химико-гальваническим способом. Может быть позитивный и негативный. Метод применяется для изготовления односторонних и двухсторонних плат 1 и 2 класса. Метод применяется также для металлизации сквозных отверстий для многослойных плат. 4. Аддитивный метод заключается в химическом осаждении меди в зоне токопроводящих участков на нефольгированный диэлектрик с введением катализатора и с адгезивным слоем. Метод применяется для изготовления одно и двухсторонних плат невысокой точности. Комбинированный и электрохимический методы наиболее трудоемки. Технологический процесс состоит из ряда типовых операций. Для примера рассмотрим один из вышеупомянутых технологических процессов. ГОСТ 24322-80. Последовательность выполнения типового технологического процесса изготовления односторонних печатных плат химическим методом должна быть следующей: 1. Входной контроль фольгированного диэлектрика. 2. Получение заготовок и фиксирующих отверстий. 3. Подготовка поверхности при получении рисунка фотоспособом. 4. Получение защитного рельефа проводящего рисунка сеткографией или получение защитного рельефа проводящего рисунка фотоспособом. 5. Травление меди. 6. Удаление защитного рельефа. 7. Получение защитной маски. 8. Нанесение знаков маркировки. 9. Лужение контактных площадок сплавом Розе. 10. Получение монтажных отверстий штамповкой или получение монтажных отверстий сверлением. 11. Обработка контура платы. 12. Контроль печатных плат на чистоту отмывки и соответствие технической документации, утвержденной в установленном порядке. 3. Область применения, материалы, конструктивное исполнение и типовая технология изготовления СВЧ волноводов.
Волноводные направляющие системы широко применяются для передачи высокочастотной энергии в радиоэлектронной аппаратуре. Конструктивно-технологические особенности изготовления волноводов. Для передачи энергии СВЧ колебаний миллиметрового, сантиметрового и дециметрового диапазонов используются волноводные системы или волноводные тракты, которые сокращенно называются волноводами. Обычно волноводное звено состоит из отрезка трубы с соединенными фланцами на концах.
Рис.2. Волновод
Все звенья должны иметь хорошо проводящие внутренние поверхности. По форме поперечного сечения волноводные звенья из труб разделяются на прямоугольные, эллиптические и круглые. По конструкции стенок звенья подразделяются на жесткие и гибкие. Жесткие звенья делятся на прямые и изогнутые.
Рис. 2.1. Волновод прямоугольного сечения
Рис. 2.2. Волновод круглого сечения
Рис. 2.3. Сечение П-образного и Н-образного волновода
Основная технологическая задача при изготовлении элементов СВЧ –трактов передачи энергии: • высокая чистота внутренней поверхности волноводов и резонаторов и наружной отражательной поверхности антенных излучателей; • их высокая электропроводность; • защита поверхности проводящего слоя от коррозии. Материалы, конструкция и изготовление волноводов. При выборе материалов для волноводов, работающих на высоких частотах, исходят, в первую очередь, из условия достижения минимального затухания. При больших длинах волн затухание волновода весьма мало, и выбор материала для волновода определяется обычно механическими требованиями. Для волноводов следует применять, главным образом, немагнитные материалы с малым удельным сопротивлением, такие, как медь, алюминий, латунь, серебро. Для волноводов малых сечений применяется в основном латунь марки Л96, а больших сечений — медь марки МЗ. Учитывая, что потери в волноводах происходят лишь в очень тонком слое на внутренней поверхности стенок и что материалы с малым удельным сопротивлением являются или дорогими, или недостаточно механически прочными, применяют посеребренные волноводы. В этом случае внутреннюю поверхность, стального волновода покрывают вначале медью, а затем серебром. Большое влияние на затухание волноводов на высоких частотах оказывает коррозия внутренних стенок. Окислы, образуемые на поверхности в процессе коррозии, имеют большое удельное сопротивление, что вызывает увеличение глубины проникновения тока в металл. На качество передачи по волноводу может оказать существенное влияние вода, если она проникнет внутрь волновода. Вода, имеющая высокую диэлектрическую проницаемость (порядка 80) и значительный коэффициент потерь, вызывает существенное увеличение коэффициента затухания. В конструктивном отношении волноводы изготовляются или в виде цельнотянутых труб, или составными с одним-двумя продольными швами. Составные трубы пригодны только для сравнительно низких частот (ниже 2ГГц). При передаче более коротких волн следует применять только бесшовные трубы. По технологическому признаку жесткие волноводы разделяют на две подгруппы: 1) изготовляемые из металлических труб; 2) изготовляемые способом: электролитического осаждения материалов. Гибкие волноводы можно разделить на четыре подгруппы: а) собираемые из отдельных деталей; б) изготовляемые способом электролитического осаждения металлов; в) сворачиваемые из ленты; г) изготовляемые методом металлизации диэлектриков. Изготовление волноводов из металлических труб не представляет особых трудностей. Однако требуется, чтобы используемые трубы были чистыми (без пленок, раковин, трещин, расслоений, забоин, вмятин, борозд и рисок). Трубы, используемые для изготовления волноводов, должны быть подвергнуты термической обработке для снятия внутренних напряжений. Способ изготовления жестких и гибких волноводов электролитическим, осаждением металла требует наличия моделей. Модели могут быть возвратимые. и невозвратимые. Примером возвратимой модели может быть стекло. На стекло наносится слой серебра методом вакуумного испарения. Затем электролитическим способом наносится слой меди, на который повторно наносят слон серебра толщиной 10—20 мк в целях защиты меди от коррозии. После этого стеклянную модель вынимают, предварительно произведя подогрев в минеральном масле, и получают волновод с внутренней зеркальной поверхностью, что весьма важно для получения малого затухания. Невозвратимые модели изготовляются из легкоплавких сплавов, например сплава, состоящего из 25% олова; 12,5% свинца; 50% висмута и 12,5% кадмия- (температура плавления порядка 70° С). На эту модель электролитическим способом наносятся необходимые металлы (например, серебро, медь), из которых изготовляется волновод. После этого модель с осажденным на нее металлом подогревается (например, опускается в кипящую воду). В результате нагревания металл модели расплавляется и освобождает готовое изделие. Гибкий волновод прямоугольного сечения может быть собран из отдельных деталей. Такой волновод состоит из вкладышей, соединенных диафрагмами. Вкладыши нарезаются на фрезерном станке из труб прямоугольного сечения. Поверхности вкладыша, на которых крепятся диафрагмы, обрабатываются на фрезерном станке. Диафрагмы штампуются из твердой листовой латуни. Каждая диафрагма имеет две отбортовки — внутреннюю и наружную. Сборка волновода происходит в следующем порядке: на вкладышах точечной или шовной электросваркой укрепляются две диафрагмы — правая и левая. Собранные секции покрываются в электролитической ванне серебром, слой которого на внутренней поверхности вкладыша полируется до зеркального блеска. Для соединения звеньев используются отбортовки по внешнему периметру диафрагмы. Эта операция выполняется при помощи штампа. Применение отправки, на которую надеваются вкладыши во время сборки, обеспечивает постоянство оси собираемого волновода. За счет упругих свойств диафрагм собранный волновод может изгибаться во всех направлениях. Волноводы, свернутые из ленты, характеризуются малой массой и большой гибкостью. Изгибание волновода в любую сторону осуществляется в силу наличия зазоров между краями ленты и огибающей части звена, а также зазором между отдельными звеньями. Изготовление таких волноводов требует специального оборудования и большого количества инструмента. Процесс изготовления волноводных звеньев складывается из следующих этапов: – нарезка заготовок; – изгибание и скручивание (по мере надобности) заготовок; – изготовление фланцев; – пайка фланцев к трубам; – обработка проводящих поверхностей; – сборка волноводных звеньев в волноводы.
4. Список литературы.
1.Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник/ Под общ. ред. А.П.Достанко.- Мн.: Выш. шк., 2002.- 415 с. 2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для вузов / Под ред. С.Е.Ушаковой.- М.: Радио и связь, 1986.- 256 с. 3. Технология электромонтажа. Методические указания по разработке курсового проекта и подготовки к занятиям по технологии электромонтажа. Соболев С.Ф. – СПб СПбГУ ИТМО-2008-76с.
