Учебник по Технологии

Нанесение полипараксилиленового покрытия происходит на специальных вакуумных установках.

Исходный продукт дипараксилилен (димер) или его хлорзамещенные производные возгоняются в вакууме при температуре 120−200 ° С и давлении ~ 0,1 мм рт. ст.

Пары димера попадают в камеру пиролиза, где происходит его разложение на активный мономер.

Конечная стадия процесса происходит в камере осаждения, где активный мономер конденсируется на поверхности изделия, при температуре окружающей среды превращаясь в твердый мономер без образования жидкой промежуточной фазы. Толщина покрытия регулируется в широких пределах изменением технологических режимов.

После нанесения покрытия производится тщательный контроль его качества с использованием систем визуального контроля.

Качество исходного материала и полученной пленки контролируется с использованием спектрофотометрической лаборатории.

Эффективность влагозащитных покрытий в некоторой степени зависит от метода нанесения, который в свою очередь влияет на тип применяемого покрытия (некоторые поставщики предлагают специальные версии одних и тех же покрытий для различных методов нанесения).

В основном существует четыре основных метода нанесения влагозащитного покрытия: погружением, селективное нанесение автоматом, распыление и нанесение кистью.

Погружение печатного узла в ванну с материалом влагозащитного покрытия − наиболее эффективный метод нанесения. Однако в этом случае требуется, чтобы конструкция печатного узла предусматривала возможность нанесения этим методом. Компоненты, на которые не наносится влагозащитное покрытие (разъемы, потенциометры, предохранители и т.д.), должны быть сгруппированы на одном участке печатного узла. В противном случае эти участки подлежат маскированию.

Погружение способствует хорошему проникновению покрытия под компоненты и полному обволакиванию труднодоступных мест. Сложные поверхности и формы (такие как кубические элементы) могут быть эффективно покрыты только методом погружения.

Вертикальное погружение печатного узла в ванну гарантирует равномерность покрытия. Основными факторами, влияющими на

271

качество покрытия погружением, являются скорости погружения и извлечения печатного узла из ванны. Обычно рекомендуется погружение со скоростью 15−30 см/мин. Такой скорости достаточно для удаления воздуха из-под корпусов компонентов и избегания образования воздушных пузырей. Это особенно важно при покрытии печатных узлов с компонентами поверхностного монтажа. Печатный узел должен быть извлечен из ванны после того, как полностью прекратится выделение пузырьков. Для образования равномерной пленки скорость извлечения должна быть ниже, чем скорость стекания материала влагозащитного покрытия в ванну (обычно 2,5−15 см/мин). Однако следует иметь в виду, что понижение скорости извлечения приведет к уменьшению толщины покрытия.

Для достижения лучших результатов температура материала в ванне должна поддерживаться на уровне 20−30 ° С.

При нанесении влагозащитного покрытия погружением относительная влажность окружающей среды не должна превышать 65 %. В противном случае могут образоваться точечные дефекты, помутнение и ухудшение структуры поверхности.

Испарение растворителя из ванны увеличивает вязкость материала влагозащитного покрытия. Поэтому вязкость нужно постоянно контролировать и при необходимости добавлять растворитель. Однако потери растворителя в случае погружения меньше, чем при других методах нанесения.

Чтобы обеспечить оптимальную безопасность оператора машины, установки нанесения влагозащитных покрытий снабжаются аргоновыми газовыми ножами, устанавливаемыми над поверхностью материала покрытия в ванной. Подача аргона позволяет:

∙снизить потери растворителя;

∙исключить образование пленки на поверхности ванны из-за контакта материала покрытия с воздухом.

Ванна также снабжается стационарным насосом перекачки для лучшей повторяемости результатов и постоянного контроля за уровнем погружения.

Наиболее популярный современный метод нанесения влагозащитных покрытий − селективное автоматизированное нанесение.

Высокоточное автоматическое оборудование выборочно наносит покрытие на печатный узел, который загружается в автомат вручную либо по конвейеру. Конвейер встраивается в оборудование для использования его в поточной линии.

272

Преимуществами селективного автоматизированного нанесения являются относительно высокая производительность, экономичность и возможность использования закрытых (герметичных) камер для предотвращения загрязнения материалов.

Главный недостаток метода − цена. Автоматы селективного нанесения более дорогие по сравнению с другим оборудованием нанесения покрытий.

Метод селективного нанесения покрытия не устраняет необходимость маскирования, а лишь помогает минимизировать его.

Некоторые автоматы используют комбинацию двух типов распылителей: игла/насадка (наносит капли материала вокруг компонентов и в труднодоступные зоны печатного узла) и распыли- тель-пульверизатор (для распыления покрытия на большие участки платы).

Материал, наносимый с помощью дозирующей иглы, имеет форму капель (не распыляется). Однако дозирование − процесс медленный. Существует и еще один недостаток. Большинство дозаторов имеет склонность к капанию, так как клапаны, управляющие процессом дозирования, располагаются далеко от иглы. Капание − неконтролируемый процесс. При этом появляется риск попадания капли на непокрываемые области печатного узла (например, разъемы) или на конвейер, приводя к снижению качества нанесения и загрязнению автомата.

Нанесение из распылителя-пульверизатора имеет свои недостатки. Этот процесс может приводить к образованию избытка материала покрытия на отдельных участках печатного узла. Во время нанесения большинство частиц осаждается в требуемой области, но некоторый процент частиц будет оседать и за ее пределами. В результате получаются неравномерные или неровные края, которые могут быть недопустимыми в некоторых случаях.

Общим правилом при проектировании печатных узлов, подлежащих влагозащите, является установка допуска ±2 мм между покрываемыми и непокрываемыми участками.

Распыление используется в тех случаях, когда конструкция печатных узлов не позволяет наносить влагозащитное покрытие погружением. Обычно это печатные узлы с беспорядочным расположением непокрываемых участков.

Распыление − более дорогой метод, требующий больших затрат времени и маскирования. Несмотря на это, на сегодняшний

273

день этот метод наиболее распространен в мире. Этот метод нанесения влагозащитного покрытия обеспечивает наиболее привлекательный внешний вид печатного узла.

По сравнению с погружением распыление − более медленный процесс. Кроме того, необходимы дополнительные затраты на организацию обязательной местной вытяжной вентиляции. К тому же можно столкнуться с проблемой образования теневых эффектов и недостаточным проникновением покрытия под корпуса компонентов.

Метод распыления может быть разделен на три альтернативных метода:

∙автоматическое распыление;

∙ручное распыление;

∙аэрозольное распыление.

Нанесение покрытия с помощью автоматов более эффективно по сравнению с любыми ручными методами, которым свойственны невысокая точность и низкая повторяемость. Использование автоматизированного оборудования имеет смысл, если объемы производства достигают 350−700 плат/ч.

Автоматы наносят покрытие через совокупность дозирующих игл и распылительных головок по одной из стандартных программ или программе, составленной пользователем.

Все методы распыления обеспечивают лучший результат, когда печатный узел находится в горизонтальном положении. Благодаря этому:

∙исключается образование подтеков и скопление излишнего материала на границах компонентов;

∙исключается эффект затенения.

Автоматическая система фирмы Concoat, встраиваемая в линию, оборудована специальным конвейером с регулируемой скоростью от 5 до 30 см/мин. Печатный узел загружается на конвейер и автоматически подается в распылительную камеру. Распылительная камера снабжена четырьмя распылительными головками, расположенными под углом для эффективного объемного нанесения. Головки смонтированы на раме, совершающей возвратно-поступа- тельное движение посредством шарико-винтовых пар.

Распылительная камера также оборудована системой вентиляции и улавливания избытка материала, а также имеет фильтры.

Сушка материала влагозащитных покрытий производится в специальных инфракрасных и конвекционных зонах.

274

Эти системы идеально пригодны для малых объемов производства с широкой номенклатурой изделий и обычно на 50 % дешевле, чем автоматы для селективного нанесения.

Это популярный метод нанесения, который применяется при малых объемах производства. Ручное распыление имеет следующие недостатки:

∙необходимо два-три нанесения для получения желаемого результата;

∙не может быть гарантирована 100 %-я повторяемость;

∙теневые эффекты и недостаток покрытия под компонентами;

∙безопасность операторов и пожарная безопасность должны быть обеспечены на очень высоком уровне;

∙необходимость обеспечения вентиляции рабочей зоны;

∙вертикальное распыление горизонтальных поверхностей затруднительно и не рекомендуется;

∙процесс нанесения очень медленный и трудоемкий.

Вследствие повышенного содержания растворителя при ручном распылении содержание твердых частиц обычно составляет 15−20 %. Поэтому для получения гарантированной толщины пленки 25−75 мкм требуется два-три нанесения на каждую сторону платы.

Этот метод удобен, но непригоден для массового производства, так как содержание твердой составляющей очень низкое (иногда менее 5 %) по сравнению с методами ручного и автоматизированного нанесения. По этой причине для формирования покрытия требуемой толщины необходимо не менее четырех нанесений.

Применение этого метода не оправдано в массовом производстве. Нанесение кистью очень удобно при ремонте и при обработке опытных образцов.

Важно обратить внимание на то, что чем толще покрытие, тем выше вероятность брака вследствие захвата пузырьков воздуха.

При использовании этого метода рекомендуется использовать кисти со щетиной из натуральных материалов во избежание скопления электростатического заряда. Ручка кисти должна быть не окрашенной, чтобы предотвратить загрязнение покрытия краской.

Дефекты с наибольшей вероятностью могут быть перекрыты при нанесении покрытий в несколько слоев. Каждый метод нанесения имеет свои преимущества и недостатки. Комбинация погружения и распыления дает лучшие результаты, чем любой из методов в отдельности.

275

Г л а в а 4

Методы выполнения монтажных соединений

4.1. Технология жгутового монтажа

Внутри- и межблочный навесной электромонтаж РЭС выполняется одиночными проводами, экранированными и плоскими кабелями, жгутами и коммутационными жесткими и гибкими платами (печатными, проводными, ткаными). Выбор метода монтажа определяется требованиями, предъявляемыми к изготавливаемой аппаратуре, ее сложностью, с учетом величины помех, которую обеспечивает система проложенных проводников.

Монтаж одиночными проводами выполняется обычно путем их прокладки по кратчайшим расстояниям. В результате этого достигаются минимальные паразитные связи между электрическими цепями. Его применяют при изготовлении высокочастотной РЭС. Процесс монтажа выполняется в самом приборе пайкой вручную или накруткой на программированном оборудовании. Он характеризуется большой трудоемкостью и малой производительностью из-за последовательного проведения подготовительных и монтажных операций.

Жгутовой монтаж представляет собой электрическое соединение узлов и блоков РЭС с помощью одиночных изолированных проводов и экранированных кабелей, объединенных в жгут. Это позволяет вести подготовительные операции параллельно со сборкой, использовать автоматизированное оборудование или линии изготовления жгутов, обеспечивать механическую прочность и стабильность параметров при повышенных вибрационных и ударных нагрузках.

Монтаж с помощью коммутационных плат обеспечивает самую высокую производительность и низкую себестоимость, так как выполняется групповыми способами на автоматически работающем оборудовании. Одновременно достигаются высокая плотность соединений, идентичность и стабильность емкости, индуктивности и волнового сопротивления между монтажными элементами, экономия материалов.

275

При выполнении внутри- и межблочного монтажа должны быть выполнены следующие требования:

∙минимальная длина электрических связей и ее стабильность при механических испытаниях;

∙высокая помехоустойчивость за счет применения экранирующих оплеток проводов, экранирующих слоев и заземления каждого экрана в отдельности;

∙обеспечение надежности и долговечности электрических и механических соединений;

∙оголенные участки электромонтажных материалов должны иметь антикоррозионное и технологическое покрытие под пайку;

∙соблюдение допустимых расстояний между оголенными участками монтажных проводов и металлическими деталями каркасов; выполнение монтажных соединений, расположенных в непосредственной близости от сильно нагретых деталей, проводами в термостойкой изоляции;

∙подключение к каждому контакту не более трех монтажных соединений; возможность доступа к отдельным элементам с целью проведения контроля, настройки и регулировки аппаратуры;

∙монтажные элементы не должны располагаться на острых кромках несущих конструкций.

Под термином «проволочный объемный монтаж» понимают электрическое соединение отдельных элементов схемы с помощью кабельных линий. Чаще проволочный объемный монтаж называют жгутовым монтажом.

Жгуты делят на межблочные и внутриблочные, которые в свою очередь бывают как плоскими, так и объемными.

По степени сложности жгуты подразделяют на: простые неразветвленные, простые с одним или несколькими ответвлениями; сложные без замкнутых ветвей, но имеющие на основном стволе или на ответвлениях закрытые участки; сложные с замкнутыми ветвями или замкнутым основным стволом жгута.

Требования к жгутовому монтажу:

∙должна обеспечиваться минимальная длина связей;

∙необходимо обеспечить надежные электрические и механические контакты и создать максимальные удобства при настройке и ремонте;

276

∙использование разноцветных проводов для упрощения монтажа и особенно для облегчения отыскания неисправностей;

∙заземление каждого экрана в отдельности;

∙одинаковая плотность монтажа и единообразие внешнего вида монтажа для всех элементов изделия;

∙применение ПОС61, ПОС40, ПОС30, ПОС18 (с тем, чтобы обеспечить температуру пайки в пределах 183–227 ° С);

∙расстояние между оголенными монтажными проводами и металлической поверхностью на менее 5 мм при напряжении более 250 В и более 3 мм для напряжения менее 250 В;

∙пересечение высокочастотных электрических цепей, монтируемых неэкранированным проводом должно быть под углом 90°;

∙подключать не более 2–3 проводов под один зажимный контакт;

∙недопустимость подпайки концов выводов полупроводниковых элементов, конденсаторов и резисторов;

∙выбор сечения монтажных проводов в зависимости от проходящего по ним тока;

∙жгут не должен лежать на крепежных деталях и затруднять доступ к ним;

∙жгут не должен касаться контактных лепестков, выводов и острых ребер деталей;

∙жгут не должен затруднять доступ к узлам и деталям для их проверки и замены;

∙внутренние радиусы изгиба жгута должны быть не менее 1,5 его диаметра;

∙концы проводов должны подходить к элементам их монтажа без натяжения и изломов;

∙раскладку начинать с коротких проводов и заканчивать наиболее длинными;

∙экранированные провода, не заключенные по всей длине в полихлорвиниловую трубку, помещать в середине жгута;

∙в жгуте должно быть два запасных провода, которые укладывают с самого верха на наибольшую длину жгута. Сечение запасных проводов должно быть равным наибольшему сечению проводов в жгуте;

277

∙неэкранированные провода, по которым пропускаются токи высокой частоты, должны быть при параллельном расположении максимально разнесены, а их пересечение следует производить под прямым углом. Экранированные и неэкранированные провода, несущие токи высокой частоты, в общий жгут не связываются;

∙в местах прохода жгута через станки в отверстия устанавливают изоляционные втулки, у входа и выхода жгут скрепляют скобами.

При выборе цвета изоляции проводов и их обозначении в схемах рекомендуется следующая цветовая кодировка проводов

(рис. 55).

Маркировка проводов

Цвет		Шифр		Примечание
провода	число		буква
Красный			К	Провода, находящиеся
Розовый	1		Р	под высоким положительным
				напряжением
Голубой			Г	Провода, находящиеся
Синий	2		С	под высоким отрицательным
				напряжением
Черный			Ч	Провода цепей с нулевым
	3			потенциалом относительно
Фиолетовый			Ф
				корпуса
Желтый			Ж	Провода цепей питания
	4			переменным током и цепей
Оранжевый			О
				накала ЭВП
Белый	5		Б	Провода, используемые
Серый			Ср	для остальных цепей

Рис. 55. Цветовое кодирование проводов

Применение жгутов обеспечивает высокую механическую прочность и виброустойчивость монтажа, значительно упрощает технологию монтажа.

Раскладку проводов в зависимости от числа выпускаемых изделий выполняют индивидуальным или жгутовым способом.

278

Применение электрифицированных шаблонов исключает возможность ошибки, облегчает труд монтажника и повышает производительность труда. В последнее время применяют конвейерный способ изготовления жгутов – расположены на тележках и периодически перемещаются от одного рабочего к другому. Этот способ более производителен. Дополнительно оснащены стационарными приспособлениями для снятия изоляции, установкой для лужения, пистолетами для вязки жгутов капроновой нитью и лентой.

Подготовку проводов перед связкой их в жгуты начинают с правки провода, поступающего на завод в бухтах. После этого провод разрезают на заготовки необходимой длины, указанной в технической документации. Способ заготовки монтажных проводов зависит от масштаба производства. В серийном производстве для мерной резки применяют приспособления и станки, значительно повышающие производительность труда и точность этой операции. Резку и очистку концов монтажных проводов в условиях массового производства выполняют на специальном автомате. Способ заделки концов зависит от ряда факторов: марки применяемого провода или кабеля, условий эксплуатации аппаратуры, а также от масштаба производства.

Текстильную, пластиковую и пленочную изоляции удаляют с проводов одним из следующих способов:

∙с проводов МГВ, МГВЛ, МГВСЛ, МПТ-20, ТМ-250, ПВМ, МЦСЛ-способом надреза на автомате;

∙с проводов МГВ, МГВЛ, БПВЛ, ПВЛ, ПМВ, ПМВГ, МГШВ, МТЛ, МОТ-способом электрообжига на автомате одновременно с мерной резкой заготовок или электрообжигом изоляции на специальном приспособлении, устанавливаемом на столе монтажника;

∙с одиночных проводов МГВ, МГВЛ, БПВЛ, БПТ-250, ПВЛ, ПМВ, ЛПЛ, МОТ – специальными щипцами.

Для изготовления жгутов применяют монтажные медные провода с различным типом изоляции: волокнистой из капроновых нитей (МШДЛ, МЭШДЛ, МГШ, МГШД) или стекловолокна (МГСЛ, МГСЛЭ); полихлорвиниловой (ПМВ, МГВ) и волокнисто-поли- хлорвиниловой (МШВ, МГШВ, БПВЛ). При повышенной температуре (до 250 ° С) и влажности используют провода с фторопластовой изоляцией (МГТФ), для аппаратуры, работающей при 70 ° С, – провода в шланговой оболочке из морозостойкой резины марок РПД и РПШЭ.

279