4.7. Влагозащита узлов на печатных платах

Для создания высококачественной и надежной аппаратуры к влагозащите узлов на ПП предъявляются повышенные требования. Это вызвано следующими обстоятельствами:

- развитие микроминиатюризации электронных узлов аэрокосмического приборостроения привело к резкому уменьшению расстояний между проводниками. Часто соседние проводники имеют большую разность потенциалов. При повышенной влажности начинаются электрохимические процессы на поверхности ПП. Для исключения этих процессов необходима влагозащита;

- усложнение условий эксплуатации, появление изделий, работающих в солевом тумане и других экстремальных условиях, связанных с неблагополучной экологической обстановкой во многих регионах;

- появление новых кострукторско-технологических решений (использование на одной ПП различных корпусов микросхем, монтаж мощных микросхем на радиаторах, использование многоконтактных миниатюрных соединителей и др.).

То есть ПП имеет сложный и разнообразный по высоте рельеф, ЭРЭ устанавливаются вплотную к плате и с зазором – все это усложняет получение сплошного влагозащитного покрытия.

С одной стороны, для обеспечения надежной влагозащиты покрытие должно быть определенной толщины и механической прочности, с другой – для обеспечения ремонта, покрытие должно легко смываться.

Таким образом, повышение требований к защитным технологическим свойствам покрытий выдвигает этот технологический процесс на уровень одного из основных, обеспечивающих работоспособность аппаратуры в различных условиях эксплуатации.

Основным способом влагозащиты является нанесение специальных лаков (УР – 231, ЭП – 730, ЭП – 9114 и др.). Как правило, это раствор эпоксидной смолы в растворителях (ксилол, бутилацетат и др.) с добавками отвердителей. Они обеспечивают высокие защитные свойства, но токсичны и пожароопасны.

Основные способы нанесения лаков:

- окунание;

- пневматическое распыление;

- полив;

- окунание с последующим центрифугированием.

Определяющими требованиями при выборе метода являются:

- получение равномерного покрытия по всей поверхности ПП, включая участки под корпусами микросхем и других ЭРЭ;

- минимальное число контактов, участков и других элементов, подлежащих защите от лакового покрытия;

- возможность автоматизации и механизации процесса влагозащиты.

В настоящее время наиболее эффективным методом является окунание с последующим центрифугированием. Изменяя пространственное положение ПП в центрифуге, число оборотов центрифуги, вязкость лака, добиваются равномерного затекания лака по поверхности ПП и высокой эффективности влагозащиты.

Технологический процесс нанесения влагозащитных покрытий включает следующие основные операции:

- обезжиривание;

- защита мест, не подлежащих покрытию лаком;

- сушка;

- нанесение первого слоя лака;

- сушка;

- нанесение второго слоя лака;

- сушка;

- удаление защитных материалов;

- контроль качества защитного покрытия.

Число слоев лака определяется его маркой, методом нанесения, конструктивными особенностями узла на ПП, условиями его эксплуатации.

4.8. Контроль узлов на печатных платах

Контроль качества продукции – это контроль количественных и качественных характеристик свойств продукции – контролируемых признаков. Контроль качества должен быть организован так, чтобы обеспечивать активное вмешательство в производственный процесс для управления качеством. Контроль в процессе производства занимает важное место. В зависимости от характера производства контрольные операции составляют 15 – 30 % от общей трудоемкости производства и на этих операциях занято 20 – 40 % от общего числа производственных рабочих. Необходимо при этом помнить, что контрольные операции, оказывая решающее влияние на формирование качества продукции, не участвуют непосредственно в создании последней, то есть являются непроизводительными. Поэтому все затраты на контроль необходимо сводить к минимуму, но при этом обеспечивать заданный уровень качества и постоянно повышать его. Для рассмотрения задач и видов контроля на различных стадиях производственного процесса, обратимся к обобщенной структурной схеме, представленной на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Структурная схема контроля узлов на печатных платах

На вход производственного процесса поступают материалы, комплектующие изделия, полуфабрикаты, сырье и энергия. Материалы, комплектующие, полуфабрикаты проходят через технологические операции комплектации, сортирования, группирования. Чтобы не допустить обработки дефектных материалов и включения в изделие комплектующих и полуфабрикатов, не удовлетворяющих техническим требованиям, проходят входной контроль.

Входной контроль может быть сплошным, выборочным или летучим. В настоящее время в аэрокосмическом приборостроении применяется 100% входной контроль. Он выполняется различными методами, в том числе, и методами неразрушающего контроля.

Качество выполнения технологических операций получения заготовок, изготовления деталей, сборочных единиц, сборки, монтажа аппаратуры проверяется во время или после завершения операций методами операционного контроля.

Операционный контроль также имеет различный вид. Он может выполняться с помощью сплошного или выборочного контроля, технического контроля, контроля по контрольному образцу (сравнения признаков изделия с признаками контрольного образца), измерительным контролем (с применением измерительных средств).

Ход выполнения технологических процессов (операций) находится под контролем технологического процесса. В его задачи входит контроль режимов, характеристик, параметров технологического процесса, что позволяет сделать технологический процесс (операцию) управляемым. Контроль, при котором информация о контролируемых признаках процесса (операции) происходит непрерывно, называют непрерывным контролем. В противоположность ему периодический контроль происходит через установленные промежутки времени. Информацию при контроле технологического процесса получают методами измерительного или регистрационного контроля. Регистрационный - это контроль, осуществляемый на основании результатов подсчета или регистрации определенных изделий, событий или качественных признаков продукции.

На операциях регулировки или настройки изделий применяется измерительный контроль. Информация, получаемая с помощью средств измерения, позволяет проводить регулировку параметров, настройку характеристик изделия.

Контроль качества готовой продукции выполняется методами приемочного контроля, по результатам которого принимается решение о пригодности изделий к поставке.

Все результаты рассмотренных видов контроля составляют основу производственного контроля, который представляет собой контроль производственного процесса и его результатов на стадии изготовления продукции.

Входной контроль. Цель входного контроля – проверка на соответствие ТУ поставляемых материалов, комплектующих, полуфабрикатов, отбраковка изделий с явными дефектами и выявление скрытых дефектов или потенциально ненадежных элементов.

Причинами несоответствия ТУ поставляемых изделий могут быть:

- ненадежность приемочного контроля на заводе-поставщике;

- физико-химические, механические и другие процессы, происходящие в период контроля;

- старение, связанное с длительностью хранения;

- воздействие различных факторов при транспортировке.

Дефекты, обнаруженные при входном контроле, можно классифицировать следующим образом:

- дефекты комплектации (перепутывание типов или номиналов поставляемых ЭРЭ);

- дефекты, связанные с низким качеством упаковки;

- дефекты по внешнему виду (плохая окраска, царапины, вмятины, трещины, сколы изоляции и др.);

- дефекты материалов (например, листовых: трещины, раковины, коробление, неоднородность структуры и др.);

- дефекты маркировки;

- несоответствие размеров, электрических и механических параметров элементов указанным в документации на них;

- отказы при проверке на работоспособность при климатических условиях, отличных от нормальных (но предусмотренных ТУ);

- отказы при проверке на воздействие механических факторов.

Входной контроль качества материалов и комплектующих изделий проводят с помощью карт входного контроля, которые заводятся на каждый вид поставляемых изделий.

Следует отметить, что задачи входного контроля все время усложняются. Объясняется это необходимостью управления качеством продукции на всех стадиях производства.

Операционный контроль. Необходимость операционного контроля вызывается тем, что дефект, возникший на какой либо операции, выявляется лишь при приемочном контроле и его трудно, а порой и невозможно, обнаружить и устранить. Иногда требуется серьезная разборка для устранения дефекта, в других случаях готовое изделие может пойти в брак из-за невозможности ремонта.

Можно контролировать ход выполнения каждой операции и проводить контроль изделия после завершения каждой операции. Однако выполнения такого контроля невозможно осуществить, так как необходимы огромные затраты, большое количество различной аппаратуры, дополнительные производственные площади и значительный штат ОТК.

Следовательно, как и в большинстве случаев, при поиске решения производственных задач, требуется найти компромисс, то есть минимизировать число постов операционного контроля при заданном уровне качества. Выбор решения зависит от следующих факторов:

- числа операций, на которых могут возникнуть дефекты, не выявляемые на последующих операциях или при приемочном контроле;

- числа операций, на которых могут возникнуть дефекты, приводящие к полному забраковыванию изделия или к сложной разборке и ремонту;

- отработанности технологического процесса;

- численности и квалификации контролирующего персонала;

- оснащенности автоматизированными средствами контроля;

- квалификации рабочих и др.

Безусловно, что наилучшим выходом является такое построение технологического процесса, при котором результат выполнения каждой производственной операции контролируется автоматически с выработкой управляющего воздействия на технологический процесс.

Приемочный контроль. Приемочный контроль – завершающий этап производственного процесса. Он проводится в соответствии с ТУ на основные параметры, характеризующие работоспособность изделия – объекта контроля.

Цель приемочного контроля – убедиться с заданной достоверностью в способности изделия выполнять требуемые функции в зависимости от ее целевого назначения или обнаружить неработоспособное состояние и определить, какая из частей изделия неисправна и нуждается в ремонте или замене. Если значения всех параметров соответствует установленным на них допустимым значениям, то изделие считается исправным и может быть принято заказчиком.

Приемочный контроль – наиболее сложный и трудоемкий вид контроля, делящийся на отдельные этапы с решением самостоятельных задач.

К основным таким задачам относятся:

- установление механической целостности ЭРЭ, деталей и узлов изделия, качества защитных и декоративных покрытий и др.(проверка общего вида);

- установление работоспособности изделия (проверка на функционирование);

- установление соответствия параметров изделия заданным нормативными документами;

- оценка точностных характеристик изделия;

- поиск неисправности, диагностика изделия (определение места, характера и причин появления неисправностей);

- комплексная оценка запасов устойчивости характеристик изделия (оценка качества изделия);

- прогнозирование исправной работы изделия на заданный период времени.

Повышение требований к качеству и надежности изделий аэрокосмического приборостроения, усложнение изделий и выполняемых ими функций создают дополнительные трудности в проведении приемочного контроля, увеличивают трудозатраты. Без средств автоматизации уже невозможно построить высокопроизводительный процесс контроля, обеспечивающий требуемую достоверность оценок параметров, глубину контроля, поиск неисправностей и др.