Лабораторная работа № 8 Технологический процесс сборки и монтажа поверхностно - монтируемых компонентов (пмк)

Цель работы:

изучить специфику компонентов поверхностного монтажа (ПМ) и конструктивные требования к печатным платам (ПП) применяемым при ПМ;

изучить основные технологические схемы изготовления узлов ПМ;

изучить различные технологические операции ПМ.

1. Краткие теоретические сведения

1.1. Преимущества тмп

Технология поверхностного монтажа (ТПМ) появилась как альтернатива монтажу при котором выводы микросхем и других компонентов монтируются в отверстия печатной платы. ТМП перенесла конструктивно-технологические принципы монтажа ГИС на технику монтажа и присоединения к контактным площадкам на поверхности коммутационной платы ГИС.

Использование ТМП имеет массу преимуществ при конструировании узлов на ПП, в первую очередь связанных с миниатюризацией и увеличением функциональной плотности. Это обусловило бурное развитие ТМП, начиная с 60-х годов, когда она начала применяться в специальных устройствах военной и аэрокосмической техники.

В конце 70-х начале 80-х окончательно сложилась инфраструктура, позволяющая характеризовать поверхностный монтаж, как конструктивно-технологическое направление, которое кроме миниатюризации, позволяет реализовать технологический процесс с весьма низкой трудоёмкостью и высокой степенью автоматизации.

В настоящее время ТПМ используется при производстве всех типов электронных узлов, начиная от простейших товаров народного потребления, до сложнейшей техники профессиональной и промышленной электроники, а также специальной военной аппаратуры повышенной степени надёжности.

Уменьшение размера и веса узлов на ПП. Компоненты, даже корпусированные, значительно меньше по занимаемой площади, так как при монтаже на КП расположенные на поверхности ПП, появляется возможность использовать компоненты с шагом выводов 1,25; 0,625; 0,5 мм (сравните шаг выводов DIP-корпусов – 2,5 мм).

Диаметр сквозных отверстий ПП может быть уменьшен до (0,5 – 0,3) мм, поскольку нет необходимости монтировать в них выводы компонентов. Это позволяет прокладывать более двух проводников между сквозными отверстиями и существенно повышает трассировочную способность ПП и надёжность межслойных переходов:

становится возможным двухстороннее расположение компонентов;

общее уменьшение габаритов ПП может достигать 70 %;

сокращается стоимость – до 10 %;

при постоянных размерах ПП, возможно уменьшение числа слоёв платы;

уменьшение количества соединительных элементов (разъемов , кабелей, жгутов), что повышает надежность системы, снижает ее стоимость.

Улучшение потребительских (тактико-технических) характеристик узлов:

уменьшение длины сигнальных проводников и выводов компонентов приводит к снижению паразитных индуктивностей, ёмкостей и увеличению надёжности работы приборов;

повышается устойчивость к механическим воздействиям (ударам и вибрациям).

Автоматизация сборочных процессов обеспечивает:

высокую производительность сборки;

высокий процент выхода годных изделий, как результат упрощения процесса размещения;

использование групповых процессов пайки оплавлением;

возможность эффективного контроля и управления технологическими процессами.

Указанные выше преимущества ТПМ, могут быть реализованы только при комплексном подходе, заключающемся в совокупном выполнении нескольких условий:

Необходимость увязки вопросов технологичности на этапах конструкторского проектирования изделия, и чёткой реализации при проектировании, нормативно-технических документов с учётом конкретного технологического маршрута и используемых технологических материалов. Наличие и организация поставки компонентов в соответствующей упаковке и отвечающих требованиям автоматизации сборочных процессов.

Наличие специальных технологических материалов:

припойных паст;

адгезивов (клеев) ПМ;

материалов для трафаретной печати (сеток, материалов масок, спецклеев, красок, и т. п.);

рабочих жидкостей для конденсационной пайки;

материалов паяльной маски;

отмывочных сред.

Освоение специальных технологических процессов, присущих ТПМ:

нанесение припойной пасты (доз припоя);

автоматическая комплектация и размещение компонентов;

групповая пайка оплавлением (в ИК, конвекционных печах, паровой фазе);

модифицированная пайка волной припоя;

импульсная групповая пайка выводов компонентов;

автоматический контроль топологической правильности монтажа;

контроль качества паяных соединений.

Наличие оборудования, позволяющего реализовывать новые технологические процессы с высоким качеством воспроизводимости режимов и высокой производительностью.

Отсутствие или неполная реализация какого-либо из условий приводит к резкому снижению эффекта от использования ТПМ, в первую очередь экономического.

Естественное внедрение ТПМ в реальные конструкции происходит по пути создания промежуточных вариантов, содержащих как компоненты поверхностного монтажа, так и монтируемые в отверстия. Это не выгодно с точки зрения теории ТПМ, но обусловлено реальной практикой и связано, как с ограниченной номенклатурой ПМК.