Asamblarea blocurilor electronice pe plăci de circuite imprimate. Pregătirea pentru dezvoltarea procesului tehnic de asamblare a sistemelor optice electronice

Procesul tehnologic de fabricare a dispozitivului dezvoltat

este un set de acțiuni pentru executanții de echipamente pentru a transforma materiile prime și componentele în produse finite

produs. Când dezvoltați un TP, sarcina este să găsiți o astfel de opțiune,

care ar oferi cea mai economică soluție. În conformitate cu ECTS, în primul rând, ar trebui utilizate rute, procese și operațiuni tehnologice standard. Nu este recomandat să se prevadă prelucrarea pe mașini unice scumpe, cu excepția cazului în care este justificată din punct de vedere tehnologic și economic. Trebuie folosite numai instrumente standard de tăiere și măsurare. Ar trebui aplicate cele mai avansate forme de organizare a productiei: linii de productie continue si de grup, procese tehnologice de grup

setările de grup. Dezvoltarea unui proces tehnic de lucru ar trebui să fie realizată pe baza unuia tipic.

Un proces tipic de asamblare PCB constă din următoarele operații:

1. Operațiune de cules.

2. Controlul intrării microcircuitelor și ERE.

3. Controlul intrării software-ului.

4. Formarea și tăierea derivațiilor ERE.

5. Tinerea cablurilor IC și ERE.

6. Pregătirea PCB-ului pentru instalare.

7. Instalarea elementelor pe PCB.

8. Fluxare.

10. Îndepărtarea fluxului.

11. Controlul calității lipirii.

12. Protecție împotriva umezelii.

Să luăm în considerare procesul tehnologic mai detaliat.

Conform cardului de alegere, este necesar să faceți un set complet, adică să obțineți toate produsele necesare din depozit: PCB, microcircuite, condensatoare, conectori și așa mai departe. Înregistrați data emiterii ERE, IMS, tablă din depozit în cardul tehnologic. Aranjați componentele în recipientul corespunzător.

Controlul intrării constă într-o verificare amănunțită a ERE, IC și placa. Nu ar trebui să existe crăpături, lovituri, așchii sau alte daune pe suprafața elementelor. Este necesar să se verifice prezența unei mărci comerciale, a unei mărci de producător, a unei chei pentru a determina prima ieșire a IC.

P O verificare completă a performanței IC este efectuată pe standul de testare, deoarece defecțiunea oricărui IC duce la defecțiunea întregului sistem.

Verificarea performanței ERE se realizează selectiv. Calitatea redusă a pieselor individuale nu este exclusă, pe baza următoarelor considerații: 1. Control insuficient al producției; 2. Depozitarea pe termen lung a produselor finite intr-un depozit.Posibilitatea de deteriorare in timpul transportului.

PP este spălat într-o baie cu un amestec de alcool-benzină. O examinare amănunțită a aspectului PCB este efectuată folosind o lupă de mărire. Baza dielectrică a plăcii trebuie să fie monolitică, omogenă, fără blistere, delaminații, zgârieturi și incluziuni „străine”. Culoarea dielectricului trebuie să fie uniformă, fără margini ascuțite care evidențiază orice zonă a suprafeței plăcii. Stratul de metalizare trebuie să fie uniform, dens, fără pete traversante, fisuri, neregularități: margini care le reduc lățimea minimă admisă. Găurile de trecere placate trebuie să fie curate și fără incluziuni de orice fel.

Principala modalitate de a formula concluzii este flexibila. În cazul mecanizării sale, partea de lucru a instrumentului - un pumn, o matrice, o ștampilă, de regulă, corespunde formei concluziilor. La proiectarea PCB-ului, se iau în considerare dimensiunile IC, conectorul și distanța dintre picioarele elementelor. Prin urmare, pinii microcircuitelor utilizate și conectorul nu sunt turnați. Formarea conductorilor condensatorului este necesară, deoarece locația conductorilor nu corespunde cu locația orificiilor de pe PCB.

Calitatea îmbinării de lipit depinde în mare măsură de minuțiozitatea pregătirii suprafețelor de îmbinat. Pentru a obține o conexiune puternică este necesară o bună umectabilitate a suprafețelor cu fluxuri și lipituri, care depinde atât de proprietățile materialelor, cât și de forma rugozității suprafeței, prezența contaminanților organici, rugina, oxidul și peliculele grase pe suprafață. suprafețe îmbinate.

P Pregătirea suprafețelor lipite se realizează în două moduri: mecanic și chimic. Prelucrarea constă în îndepărtarea stratului superficial de metal, șlefuirea suprafeței cu paste abrazive. Cu toate acestea, acest lucru nu exclude deteriorarea suprafeței. În metoda chimică, suprafețele de lipit sunt tratate cu solvenți precum amestecuri alcool-benzină și alcool-freon. În acest caz, se formează o suprafață fără pelicule de oxid și grăsime.

Vom folosi metoda chimică, deoarece este mai satisfăcătoare pentru procesul nostru tehnic. Cel mai eficient aici este scufundarea cablurilor IC, ERE și conectorului, fixate într-un recipient special, într-o baie cu o soluție de alcool-benzină. Apoi terminalele sunt spălate în apă caldă curentă.

Pentru a asigura o lipire de înaltă calitate, este utilizată pre-cositorirea cablurilor IC și ERE. Coitorirea constă în acoperirea pieselor de îmbinat cu o peliculă subțire de lipit, care trebuie să fie continuă, fără crăpături, pori, incluziuni străine, înclinări și proeminențe ascuțite. Operația de cositorire prin metoda manuală, adică cu un fier de lipit, este ineficientă din cauza intensității ridicate a muncii și a consumului de timp. Prin urmare, cea mai eficientă este cositorirea la cald a cablurilor IC, ERE și conectorului în fluxul de lichid FKSP și apoi în baia cu lipire topită POS - 61. Trebuie luat în considerare faptul că timpul de cositorire este limitat (t< 3 сек).

Instalarea atașamentelor pe PCB constă în introducerea acestora în zona de instalare, orientarea cablurilor în raport cu orificiile sau plăcuțele de montare și fixarea ERE și IC în poziția necesară. În funcție de natura producției și caracteristicile de proiectare ale PP, instalarea se realizează manual, mecanizat sau automat. Metoda automatizată este utilizată la asamblarea unor loturi mari de produse, în timp ce numărul de componente instalate este de la 5 la 50 de milioane de bucăți pe an. Cu un volum de productie care necesita montaj pe placi de 0,5 ... 5 milioane de elemente/an si o densitate a fiecaruia pana la 500 de elemente, se folosesc echipamente cu pantografe dotate cu capete de stivuire mecanizate.

P Utilizarea asamblarii manuale este avantajoasă din punct de vedere economic în producția a nu mai mult de o sută și jumătate de plăci pe an. Un avantaj esențial al asamblarii manuale este posibilitatea inspecției vizuale constante, care permite utilizarea unor toleranțe relativ mari asupra dimensiunilor știfturilor, plăcuțelor și găurilor de montare, făcând posibilă detectarea defectelor la PCB-uri și componente. În acest caz, IC-ul și ERE sunt instalate pe placă pe rânduri, dar orientarea IC-ului pe diferite rânduri nu este aceeași din cauza diferenței de dimensiune a IC-ului instalat și ERE, numărul lor mare. Din cele de mai sus, putem concluziona că utilizarea liniilor mecanizate și automatizate nu este justificată.

Elementele sunt instalate pe PCB conform desenului în următoarea secvență: IC, rezistențe, diode, tranzistori, condensatori, conector. După instalare, concluziile sunt îndoite din partea opusă, fixând astfel elementele. La instalarea IC-ului, trebuie să fie posibilă eliminarea electricității statice de la instalator folosind o brățară cu împământare.

Mecanismul de acțiune al fluxului este că peliculele de oxid de metal și lipire se dizolvă, se slăbesc și plutesc la suprafața fluxului. Fluxurile servesc la reducerea forțelor tensiunii superficiale ale lipitului topit la interfața metal-lipire-flux. Alegerea corectă a fluxului asigură o conexiune de calitate și afectează semnificativ viteza și gradul de finalizare a procesului de lipire. Fluxul ales trebuie să fie reactiv și să dizolve oxizii metalelor care sunt lipite, stabil termic și să reziste la temperatura de lipire fără evaporare sau descompunere.

F Lusingul se poate face prin diverse metode: periere, scufundare, tragere, rulare, pulverizare, perii rotative. În producția la scară medie, se utilizează spumă sau fluxul ondulat. Fluxurile fără acid au fost utilizate pe scară largă în implementarea conexiunilor de câmp. Fluxurile pe bază de colofoniu nu sunt corozive.

Procesul de lipire a îmbinărilor de contact include:

fixarea elementelor conectate cu suprafețe pregătite în prealabil pentru lipire;

încălzirea suprafețelor de lipit la o temperatură dată pentru un timp limitat;

introducerea de lipit în zona de flux în dozele necesare și suficiente pentru lipire;

topirea lipitului cu umezirea maximă a suprafeței de lipit;

răcirea lipitului în condiții care exclud mișcarea reciprocă a pieselor lipite.

Lipirea de cea mai bună calitate oferă lipire eutectică. Proprietatea sa importantă este un interval îngust de temperatură de cristalizare. În prezența unui interval larg de cristalizare, este necesar să se mențină suprafețele lipite într-o poziție constantă atunci când lipirea este răcită.

După lipire, este necesar să curățați temeinic nodurile și îmbinările de lipit de contaminarea care poate duce la coroziune și poate reduce rezistența de izolație a materialelor dielectrice. Alegerea metodei de curățare depinde de gradul și natura contaminării. Mediul de curățare este selectat în funcție de fluxurile utilizate. Cu volume mici de producție, unitățile EVA sunt spălate secvențial în mai multe băi cu vibratoare speciale cu o frecvență de 50 Hz și o amplitudine de 1-2 mm. În cazul nostru, este eficient să folosiți imersiunea secvențială într-o baie cu un amestec alcool-benzină, apoi într-o baie cu apă caldă și rece. Timpul de expunere în fiecare baie este de aproximativ 1 minut.

P se efectuează controlul vizual al calității lipirii. Suprafața lipită trebuie să fie lucioasă, netedă, fără bășici, cochilii și proeminențe ascuțite de lipit. Nu ar trebui să existe flux de cositor de la un conductor la altul. Defectele sunt eliminate cu un fier de lipit și flux FKSp prin aplicarea unei cantități mici de flux pe locul defectului și îndepărtarea excesului de staniu cu un fier de lipit. Inspecția se face cu lupa. Testul de rezistență la vibrații este supus la 2% plăci din fiecare lot, dar nu mai puțin de 3 bucăți. Conexiunile cablurilor de atașare în orificiile plăcii trebuie să reziste la forțe de până la 0,5 kg.

Principalele materiale electroizolante sunt lacuri de impregnare, compuși, lacuri de top și emailuri. Emailurile și lacurile de suprapunere sunt folosite pentru învelire. Sunt formate dintr-o bază și un solvent, trebuie să se usuce rapid și să formeze o peliculă strălucitoare care aderă bine la suprafața de acoperit.

Pentru a elimina influențele climatice și pentru a crește rezistența la coroziune, blocul este acoperit uniform cu un strat subțire de lac. Pentru a face acest lucru, este coborât într-o baie cu lac UR 231, apoi îndepărtat și uscat cu aer cald la t = 40 - 60 0 C. După aceea, blocul este plasat într-un recipient, ambalat și trimis clientului.

Asamblarea și etanșarea microcircuitelor și dispozitivelor semiconductoare includ 3 operațiuni principale: atașarea unui cristal la baza pachetului, atașarea cablurilor și protejarea cristalului de influențele mediului. Stabilitatea parametrilor electrici și fiabilitatea produsului final depind de calitatea operațiunilor de asamblare. în plus, alegerea metodei de asamblare afectează costul total al produsului.

Atașarea cristalului la baza carcasei

Principalele cerințe pentru conectarea unui cristal semiconductor la baza pachetului sunt fiabilitatea ridicată a conexiunii, rezistența mecanică și, în unele cazuri, un nivel ridicat de transfer de căldură de la cristal la substrat. Operația de conectare se realizează prin lipire sau lipire.

Adezivii pentru montarea matrițelor pot fi împărțiți aproximativ în 2 categorii: conductivi electric și dielectrici. Adezivii constau din liant adeziv și material de umplutură. Pentru a asigura conductivitatea electrică și termică, argintul este adăugat de obicei la adeziv sub formă de pulbere sau fulgi. Pentru a crea adezivi dielectrici conductori de căldură, pulberile de sticlă sau ceramică sunt folosite ca umpluturi.

Lipirea se realizează folosind lipituri din sticlă conductivă sau metal.

Lipiturile de sticlă sunt materiale compuse din oxizi metalici. Au o aderență bună la o gamă largă de ceramică, oxizi, materiale semiconductoare, metale și se caracterizează prin rezistență ridicată la coroziune.

Lipirea cu lipituri metalice se realizează cu ajutorul plăcuțelor de lipit sau plăcuțelor de o formă și dimensiune dată (preforme) plasate între cristal și substrat. În producția de masă, pasta de lipit specializată este utilizată pentru montarea așchiilor.

Pini de conectare

Procesul de atașare a cablurilor de cristal la baza pachetului se realizează folosind sârmă, bandă sau cabluri rigide sub formă de bile sau grinzi.

Montarea firului se realizează prin termocompresie, electrocontact sau sudare cu ultrasunete folosind sârmă/benzi de aur, aluminiu sau cupru.

Instalarea fără fir se realizează în tehnologia „cristalului inversat” (Flip-Chip). Contactele rigide sub formă de grinzi sau bile de lipit sunt formate pe un cip în timpul procesului de creare a placarii.

Înainte de aplicarea lipirii, suprafața cristalului este pasivată. După litografie și gravare, plăcuțele de contact ale cristalului sunt în plus metalizate. Această operațiune este efectuată pentru a crea un strat de barieră, pentru a preveni oxidarea și pentru a îmbunătăți umecbilitatea și aderența. După aceea se formează concluziile.

Grinzile sau bile de lipit se formează prin metode de depunere electrolitică sau în vid, umplere cu microsfere gata făcute sau prin serigrafie. Cristalul cu plumburile formate este răsturnat și montat pe substrat.

Protejarea cristalului de influențele mediului

Caracteristicile unui dispozitiv semiconductor sunt în mare măsură determinate de starea suprafeței sale. Mediul extern are un efect semnificativ asupra calității suprafeței și, în consecință, asupra stabilității parametrilor dispozitivului. acest efect se modifică în timpul funcționării, de aceea este foarte important să protejați suprafața dispozitivului pentru a crește fiabilitatea și durata de viață a acestuia.

Protecția unui cristal semiconductor de influența mediului extern se realizează în etapa finală a asamblarii microcircuitelor și dispozitivelor semiconductoare.

Sigilarea poate fi realizată cu ajutorul unei carcase sau într-un design neambalat.

Sigilarea carcasei se realizează prin atașarea capacului carcasei la baza sa prin lipire sau sudură. Carcasele din metal, metal-sticlă și ceramică asigură o etanșare etanșă la vid.

Capacul, in functie de tipul carcasei, poate fi lipit folosind lipituri de sticla, lipituri metalice sau lipite cu lipici. Fiecare dintre aceste materiale are propriile sale avantaje și este selectat în funcție de sarcinile de rezolvat.

Pentru protecția fără pachete a cristalelor semiconductoare împotriva influențelor externe, se folosesc materiale plastice și compuși speciali pentru ghiveci, care pot fi moi sau duri după polimerizare, în funcție de sarcinile și materialele utilizate.

Industria modernă oferă două opțiuni pentru turnarea cristalelor cu compuși lichizi:

1. Turnare cu compus de vâscozitate medie (glob-top, Blob-top)
2. Crearea unui cadru dintr-un compus cu vâscozitate ridicată și turnarea unui cristal cu un compus cu vâscozitate scăzută (Dam-and-Fill).

Principalul avantaj al compușilor lichizi față de alte metode de etanșare cu cristale este flexibilitatea sistemului de dozare, care permite utilizarea acelorași materiale și echipamente pentru diferite tipuri și dimensiuni de cristale.

Adezivii polimerici se disting prin tipul de liant și tipul de material de umplutură.

material de lipire

Polimerii organici utilizați ca adezivi pot fi împărțiți în două categorii principale: termoplastice și termoplastice. Toate sunt materiale organice, dar

diferă semnificativ în proprietățile chimice și fizice.

În termorigide, atunci când sunt încălzite, lanțurile polimerice sunt reticulate ireversibil într-o structură de rețea tridimensională rigidă. Legăturile care apar în acest caz fac posibilă obținerea unei capacități adezive ridicate a materialului, dar întreținerea este limitată.

Polimerii termoplastici nu se întăresc. Ele păstrează capacitatea de a se înmuia și de a se topi atunci când sunt încălzite, creând legături elastice puternice. Această proprietate permite utilizarea materialelor termoplastice în aplicații în care este necesară întreținerea. Capacitatea de aderență a termoplasticelor este mai mică decât cea a termoplasticelor, dar în majoritatea cazurilor este destul de suficientă.

Al treilea tip de liant este un amestec de termoplastice și termoplastice, care se combină

avantajele a două tipuri de materiale. Compoziția lor polimerică este o rețea interpenetrantă de structuri termoplastice și termoplastice, ceea ce le permite să fie utilizate pentru a crea îmbinări reparabile de înaltă rezistență la temperaturi relativ scăzute (150 o C - 200 o C).

Fiecare sistem are propriile sale avantaje și dezavantaje. O limitare în utilizarea pastelor termoplastice este îndepărtarea lentă a solventului în timpul procesului de reflux. În trecut, îmbinarea componentelor folosind materiale termoplastice necesita un proces de aplicare a unei paste (observând planeitatea), uscare pentru a îndepărta solventul și abia apoi așezarea cristalului pe un substrat. Un astfel de proces a eliminat formarea de goluri în materialul adeziv, dar a crescut costul și a îngreunat utilizarea acestei tehnologii în producția de masă.

Pastele termoplastice moderne au capacitatea de a evapora foarte rapid solventul. Această proprietate le permite să fie aplicate prin dozare, folosind echipament standard, și să plaseze cristalul pe o pastă care nu s-a uscat încă. Aceasta este urmată de o etapă rapidă de încălzire la temperatură joasă în timpul căreia solventul este îndepărtat și se creează legături adezive după refluxare.

Multă vreme au existat dificultăți cu crearea de adezivi foarte conductivi termic pe bază de termoplastice și termoplastice. Acești polimeri nu au permis creșterea conținutului de umplutură termoconductoare în pastă, deoarece a fost necesar un nivel ridicat de liant (60-75%) pentru o bună aderență. Pentru comparație: în materialele anorganice, proporția de liant ar putea fi redusă la 15-20%. Adezivii polimerici moderni (Diemat DM4130, DM4030, DM6030) nu au acest dezavantaj, iar conținutul de umplutură termoconductoare ajunge la 80-90%.

Material de umplutură

Tipul, forma, dimensiunea și cantitatea de umplutură joacă un rol major în crearea unui adeziv conductiv termic electric. Argintul (Ag) este folosit ca umplutură ca material rezistent chimic cu cea mai mare conductivitate termică. Pastele moderne conțin

argint sub formă de pulbere (microsfere) și fulgi (fulgi). Compoziția exactă, cantitatea și dimensiunea particulelor sunt selectate experimental de fiecare producător și determină în mare măsură proprietățile conductoare de căldură, conductoare electric și adezive ale materialelor. În sarcinile în care este necesar un dielectric cu proprietăți conductoare de căldură, pulberea ceramică este utilizată ca umplutură.

Atunci când alegeți un adeziv conductiv electric, trebuie luați în considerare următorii factori:

• Conductivitatea termică, electrică a adezivului sau lipiturii utilizate
• Temperaturi admise pentru procesul de montare
• Temperaturile operațiunilor tehnologice ulterioare
• Rezistența mecanică a conexiunii
• Automatizarea procesului de instalare
• mentenabilitatea
• Costul operațiunii de instalare

În plus, atunci când alegeți un adeziv pentru montare, trebuie să acordați atenție modulului elastic al polimerului, aria și diferența de CTE a componentelor conectate, precum și grosimea liniei de adeziv. Cu cât modulul de elasticitate este mai mic (cu atât materialul este mai moale), cu atât suprafețele componentelor sunt mai mari și diferența de CTE a componentelor conectate este mai mare și cu atât linia adezivă este mai subțire. Valoarea mare a modulului de elasticitate limiteaza grosimea minima a liniei de adeziv si dimensiunile componentelor ce trebuie imbinate datorita posibilitatii unor solicitari termomecanice mari.

Atunci când decideți cu privire la utilizarea adezivilor polimerici, este necesar să se țină cont de unele caracteristici tehnologice ale acestor materiale și ale componentelor care trebuie îmbinate, și anume:

• lungimea cristalului (sau a componentei). determină cantitatea de sarcină pe linia de adeziv după ce sistemul s-a răcit. În timpul lipirii, matrița și substratul se extind în funcție de CTE-urile lor. Pentru cristale de dimensiuni mari, trebuie utilizați adezivi moi (modul scăzut) sau materiale cristale/substrat potrivite CTE. Dacă diferența CTE este prea mare pentru o anumită dimensiune a cristalului, legătura poate fi ruptă, ceea ce face ca cristalul să se dezlipească de pe substrat. Pentru fiecare tip de pastă, producătorul oferă de obicei recomandări cu privire la dimensiunile maxime ale cristalului pentru anumite valori ale diferenței CTE cristal/substrat;

• lățimea matriței (sau componentele conectate) determină distanța pe care o parcurge solventul conținut în adeziv înainte de a părăsi linia de adeziv. Prin urmare, trebuie luată în considerare și dimensiunea cristalului pentru îndepărtarea corectă a solventului;

• metalizarea cristalului și a substratului (sau a componentelor conectate) nu este necesar. În general, adezivii polimerici au o bună aderență la multe suprafețe nemetalizate. Suprafețele trebuie să fie lipsite de contaminanți organici;

• grosimea liniei adezive. Pentru toți adezivii care conțin un material de umplutură conductiv termic, există o limitare a grosimii minime a liniei de adeziv dx (vezi figura). O îmbinare prea subțire nu va avea suficient adeziv pentru a acoperi tot materialul de umplutură și pentru a forma legături pe suprafețele de îmbinat. În plus, pentru materialele cu un modul mare de elasticitate, grosimea cusăturii poate fi limitată de diferite CTE pentru materialele de îmbinat. De obicei, pentru adezivii cu modul mic, grosimea minimă recomandată a îmbinării este de 20-50 µm, pentru adezivii cu modul înalt 50-100 µm;

• durata de viață a adezivului înainte de instalarea componentei. După aplicarea adezivului, solventul din pastă începe să se evapore treptat. Dacă adezivul se usucă, atunci nu există umezire și lipire a materialelor care trebuie îmbinate. Pentru componentele mici, unde raportul dintre suprafața și volumul adezivului aplicat este mare, solventul se evaporă rapid și timpul de la aplicarea până la instalarea componentei trebuie redus la minimum. De regulă, durata de viață înainte de instalarea unei componente pentru diferiți adezivi variază de la zeci de minute la câteva ore;

• durata de viață înainte de întărirea termică a adezivului se măsoară din momentul instalării componentei până la introducerea întregului sistem în cuptor. Cu o întârziere lungă, poate apărea delaminarea și răspândirea adezivului, ceea ce afectează negativ aderența și conductibilitatea termică a materialului. Cu cât dimensiunea componentei și cantitatea de adeziv aplicată sunt mai mici, cu atât se poate usca mai repede. Durata de viață înainte de întărirea termică a adezivului poate varia de la zeci de minute la câteva ore.

Alegere de sârmă, benzi

Fiabilitatea unei conexiuni fir/bandă depinde în mare măsură de alegerea corectă a firului/bandei. Principalii factori care determină condițiile de utilizare a unui anumit tip de sârmă sunt:

Tip de coajă. Carcasele sigilate folosesc numai sârmă de aluminiu sau cupru, deoarece aurul și aluminiul formează compuși intermetalici fragili la temperaturi ridicate de etanșare. Cu toate acestea, numai sârmă/bandă de aur este folosită pentru carcasele neetanșate, deoarece acest tip de carcasă nu asigură o izolare completă la umiditate, ceea ce va coroda firele de aluminiu și cupru.

Dimensiuni fir/bandă(diametru, lățime, grosime) conductoare mai subțiri sunt necesare pentru circuitele cu plăcuțe mici. Pe de altă parte, cu cât curentul care trece prin conexiune este mai mare, cu atât se prevăd secțiunea transversală a conductorilor mai mare.

Rezistență la tracțiune. Sârma/panglicile sunt supuse unor solicitări mecanice externe în etapele ulterioare și în timpul funcționării, prin urmare, cu cât rezistența la tracțiune este mai mare, cu atât mai bine.

Extensie relativă. O caracteristică importantă atunci când alegeți un fir. Valorile prea mari de alungire fac dificilă controlul formării unei bucle atunci când se creează o conexiune prin cablu.

Alegerea metodei de protecție a cristalelor

Sigilarea cu așchii poate fi realizată folosind o carcasă sau într-un design fără pachet.

Atunci când alegeți tehnologia și materialele care vor fi utilizate în etapa de etanșare, trebuie luați în considerare următorii factori:

• Nivelul necesar de etanșeitate al carcasei
• Temperaturi admise ale procesului de etanșare
• Temperaturi de funcționare a cipului
• Prezența metalizării suprafețelor de îmbinat
• Posibilitatea de a utiliza flux și atmosferă specială de montaj
• Automatizarea procesului de etanșare
• Costul operațiunii de etanșare

Articolul oferă o privire de ansamblu asupra tehnologiilor și materialelor utilizate pentru formarea denivelărilor pe plăcile semiconductoare în producția de microcircuite.

SISTEME DE PRODUCȚIE FLEXIBILE PENTRU MONTAREA ȘI MONTAREA MODULELOR ELECTRONICE ALE NIVELULUI I DE DIGOSION MEA

Asamblarea și instalarea este una dintre etapele finale ale producției MEA, care constă în conectarea mecanică și electrică într-un singur întreg în conformitate cu documentația tehnică a unui set de piese, ansambluri, dispozitive (atât achiziționate, cât și producție internă) pentru scopul producerii MEA.

Pentru un MEA proiectat corespunzător, asamblarea și instalarea este ultima etapă a producției sale, într-un astfel de MEA nu există lucrări de reglare și reglare, iar controlul parametrilor de inginerie electrică și radio a produselor asamblate este o parte integrantă a asamblarii și instalării. proces (TP).

Intensitatea forței de muncă la lucrările de asamblare și instalare este de 40–60% din intensitatea totală a forței de muncă a MEA de producție. Intensitatea muncii la fabricarea modulelor electronice de nivelul 1 (EM-1) de dezagregare a MEA-EM-1 pe plăci de circuite imprimate (PCB) este de aproximativ jumătate din intensitatea muncii tuturor lucrărilor de asamblare și instalare. În acest sens, creșterea productivității muncii în asamblarea și instalarea EM-1 datorită automatizării TP este cea mai importantă sarcină în îmbunătățirea producției de MEA, una dintre modalitățile promițătoare de rezolvare care este crearea unui FMS pentru asamblarea și instalarea EM-1.

Design și caracteristici tehnologice ale EM-1, fabricate în Serviciul de Pompieri de Stat de asamblare și instalare

Determinarea designului principal și a caracteristicilor tehnologice ale EM-1 implică analiza: elementului de bază al EM-1 din punctul de vedere al proiectării și clasificării tehnologice, opțiunile de livrare, cerințele tehnice pentru acesta; design și caracteristici tehnologice ale bazelor de montare și comutare (plăci cu circuite imprimate); modele standard EM-1; TP tipic pentru asamblarea și instalarea EM-1 în condițiile GPS-ului. Să trecem la analiza secvenţială a problemelor de mai sus.

Scurtă design și caracteristici tehnologice ale elementului de bază a EM-1

Baza elementului de echipament electronic (EM-1 inclus) constă în principal din echipamente electronice (IET) și produse de inginerie electrică, care, în funcție de design și caracteristicile lor tehnologice, sunt împărțite în 10 grupe:

IET nepolar cu carcasă cilindrică sau dreptunghiulară și conductoare axiale (rezistoare, condensatoare etc.);

IET polar cu formă de corp cilindric și conductoare axiale (diode, condensatoare);

IET cu un corp dreptunghiular și în formă de disc și două cabluri unidirecționale (condensatori etc.);

IET polar cu formă de corp cilindric și două cabluri unidirecționale (condensatori electrolitici etc.);

IET cu formă de corp cilindric cu două sau mai multe derivații paralele;

IET cu carcasă dreptunghiulară cu două sau mai multe derivații unidirecționale (IC-uri în cazurile „Tropa”, „Ambasador” etc.);

IET cu formă de corp cilindric cu două sau mai multe cabluri unidirecționale (tranzistoare și circuite integrate în carcase de tip „TO” etc.);

IET cu formă dreptunghiulară și cilindrică a unei carcase din plastic cu trei cabluri unidirecționale (tranzistoare în cazuri precum KT etc.);

IET cu carcasă dreptunghiulară și pinout bidirecțional, perpendicular pe baza carcasei (IC, diode rezistoare și ansambluri de tranzistori în carcase de tip 2 (DIP) etc.);

IET cu o carcasă dreptunghiulară și pini cu 2 sau 4 căi paraleli cu carcasă (IC, ansambluri de tranzistori cu diode rezistoare în cazuri de tip 4 etc.).

Astfel, radioelementele enumerate, dispozitivele semiconductoare, circuitele integrate, caracteristicile electrice (conectori) se caracterizează prin următorii parametri: greutatea, dimensiunile de gabarit, rigiditatea cablurilor, precizia carcasei de fabricație, configurația, prezența și tipul cheilor, tipul de livrare, admisibil. valorile efectelor mecanice asupra carcasei și conductoarelor (forțe de tracțiune și compresiune apărute în procesul de formare a conductoarelor). Industria produce radioelemente, microcircuite de diferite forme ale corpului:

formă dreptunghiulară cu fire plane (dimensiuni de gabarit: A X B - 7,5 X 7,5 mm; A X B - 52,5 X 22,5 mm);

formă cilindrică cu cabluri axiale (dimensiuni de gabarit L X H-2X 6mm; DKhN-20X 26mm);

formă cilindrică cu fire radiale (dimensiuni de gabarit: L X H - 4,5 X 3 mm; L X H - 25 X 10 mm);

dimensiuni de gabarit in forma de disc: L X H 5,0 X 1 mm; L X H -17X5 mm);

formă pătrată (dimensiuni totale: A X B 4,5 X 4,5 mm; A X B 25X25 mm);

formă dreptunghiulară (dimensiuni totale: AXB95X6,5mm; AXB 59,5X26,5 mm).

Înălțimea carcasei radioelementelor enumerate variază de la 2,5 la 50 mm, iar masa lor - de la zecimi de grame la sute de grame.

Concluziile radioelementelor, microcircuitelor au o secțiune rotundă sau dreptunghiulară. Lungimea cablurilor variază de la 4 la 40 mm. Pentru concluzii se folosesc următoarele materiale: cupru, platină, kovar cu module de elasticitate pentru materialul specificat E = 2,1 X 10 ~6 -g 2,5 X 10 T6 kg/cm2.

Caracteristici ale stării de alimentare a bazei elementului pentru condițiile de asamblare automată a MEA (EM-1) în condițiile GPS-ului

IEP de aceeași dimensiune standard, produs de diferiți producători, trebuie să aibă un singur design, dimensiuni de gabarit și de legătură și trebuie să fie fabricat conform unui singur proiect și documentație tehnologică.

Pentru a automatiza operațiunile de orientare IET și controlul instalării sale corecte în modulele electronice în timpul lucrărilor de asamblare și instalare, IEP trebuie să aibă o cheie clar definită și proiectată structural. Cheia, realizată sub formă de teșire (proeminență, adâncitură etc.) pe corpul elementului, este situată în zona primei ieșiri. Restul acelor sunt numerotate de la stânga la dreapta sau în sensul acelor de ceasornic de jos, adică. de la locul concluziilor. Pentru unele IET-uri, orientarea la instalare în MEA fie nu este importantă, de exemplu, pentru rezistențele IET nepolarizate, fie este furnizată de ambalaj. Deci, IET nepolar - diode - atunci când sunt ambalate în bandă adezivă, sunt aranjate astfel încât toate cablurile pozitive să fie îndreptate într-o direcție, iar cele negative în cealaltă. Banda cu concluzii pozitive trebuie colorată.

Ambalajul IET este esențial pentru a permite automatizarea eficientă. În conformitate cu documentele de reglementare și tehnice, IET trebuie furnizat în următoarea formă.

IET din grupele 1 și 2 sunt furnizate lipite într-o bandă adezivă cu două rânduri. Pasul 5 de lipire depinde de diametrul (lățimea) elementului și trebuie să fie un multiplu de 5 mm. Lățimea benzii adezive a este de 6 sau 9 mm. Distanța dintre benzile b este determinată de lungimea corpului IET și poate fi de 53, 63 sau 73 mm. Polar IET-urile sunt lipite de bandă într-o poziție orientată unic. Concluziile pozitive ale IET sunt lipite într-o bandă colorată.

Grupurile IET al 3-lea, al 4-lea și al 8-lea cu cabluri, precum și tranzistoarele sunt furnizate lipite într-o bandă perforată cu un singur rând (Fig. 1). Lățimea benzii a - 18 mm. Pasul de lipire (pasul găurilor perforate) s, în funcție de dimensiunea carcasei IET, este de 12>7 sau 15 mm. Distanța dintre cablurile IET b este de 2,5 sau 5 mm.

În unele cazuri, livrarea într-o bandă cu un singur rând și IETE din grupele 1 și 2 este permisă atunci când sunt instalate pe plăci de circuite imprimate în poziție verticală. De asemenea, este permisă furnizarea de IEP a grupelor a 3-a și a 4-a lipite într-o bandă cu două rânduri, ceea ce face posibilă instalarea lor pe plăci de circuite imprimate pe mașini proiectate pentru instalarea rezistențelor (în absența echipamentelor tehnologice speciale pentru instalarea IEP, ambalate într-o bandă omogenă).

IET ambalate în benzi sunt furnizate pe bobine cu o capacitate de una până la cinci mii de bucăți de IET cu o garnitură interstrat care exclude deteriorarea produselor și a cablurilor acestora.

IET din grupele a 5-a, a 6-a, a 7-a și a 9-a, de regulă, sunt livrate orientate în casete tehnologice speciale cu un singur caten.

IEP din al 10-lea grup sunt furnizate în containere satelit individuale, care exclud deformarea carcasei și a cablurilor în timpul depozitării și transportului lor și oferă, de asemenea, acces gratuit la cabluri pentru controlul automat al parametrilor acestora. Ambalajul însoțitor este realizat din materiale antistatice din două piese. Circuitele integrate (CI) sunt plasate în el strict fără ambiguitate - cu capacul în jos și cu cheia situată spre cele două caneluri ale containerului satelit.

Să ne întoarcem acum la luarea în considerare a principalelor cerințe tehnice pentru IET în ceea ce privește rezistența acestora la influențele tehnologice. Aceste cerințe includ următoarele.

Designul IETE ar trebui să asigure o expunere de trei ori la lipirea în grup și cositorirea la cald a cablurilor fără utilizarea radiatoarelor și formarea unei îmbinări de lipire fiabile la o temperatură de lipire nu mai mare de 265 ° C timp de cel mult 4 s. .

Cablurile IET și plăcuțele de contact trebuie să asigure lipibilitatea utilizând fluxuri neactivate alcool-colofoniu și fluxuri necorozive cu activare scăzută alcool-colofoniu (nu mai mult de 25% colofoniu) fără pregătire suplimentară în termen de 12 luni de la data fabricării.

Fig.1

Principalele cerințe tehnice prezentate în legătură cu software-ul pentru EM-1, fabricat în condițiile Serviciului de Stat de Pompieri de asamblare și instalare

1. PCB-urile trebuie să aibă formă dreptunghiulară, cu un raport de aspect de cel mult 1:2. Acest lucru este necesar pentru a asigura o rigiditate suficientă a plăcii de circuit imprimat atunci când i se aplică forțe mecanice de la capul de stivuire automat al GPS-ului.

2. Pentru fixarea PCB-ului pe masa de coordonate a mașinii de asamblare, proiectarea plăcilor de circuite imprimate trebuie să fie prevăzută cu suprafețe de fixare de bază, din care se numără coordonatele orificiilor de montare sau plăcuțelor de contact. Pentru asamblarea automată, ca suprafețe de fixare de bază, puteți alege găuri (de exemplu, elemente de fixare) situate în apropierea uneia dintre părțile laterale ale PCB-ului sau în diagonală. Precizia de poziționare a orificiilor de fixare trebuie să fie de cel puțin ± 0,05 mm. Pentru asamblarea automată, două laturi reciproc perpendiculare trebuie selectate ca suprafețe de fixare de bază (de exemplu, în colțul din stânga jos al plăcii). Bazat pe colțul plăcii, facilitează înlocuirea automată a oricărui PCB, inclusiv de diferite dimensiuni, pe mașina de asamblare. Bazat pe găuri oferă posibilitatea înlocuirii automate a plăcilor de o singură dimensiune standard.

Abaterile limită ale orificiilor de montare și plăcuțelor de la suprafețele de bază nu trebuie să fie mai mari de ± 0,1 mm.

3. PP trebuie să aibă zone libere de IEP pentru a le fixa în ghidajele tabelului de coordonate al mașinii de asamblare, acumulatoare PP și containere de transport. Aceste zone sunt situate, de regulă, de-a lungul marginilor lungi ale PCB la o distanță de 5 mm pentru echipamentele de uz casnic și la o distanță de cel puțin 2,5 mm pentru echipamentele speciale.

Principalele caracteristici și caracteristici tehnologice și de design enumerate ale IET impun restricții semnificative asupra metodelor și mijloacelor tehnice de manipulare spațială, impun cerințe speciale privind asigurarea fabricabilității designului EM-1 ca obiect de asamblare automată (robotică), predicție și evaluare. indicele de asamblare EM-1, realizând nivelul cerut de tipificare și unificare a soluțiilor de proiectare și tehnologice pentru EM-1, precum și elemente structurale ale TM GPS pentru asamblarea și instalarea EM-1.

Design multiplu și caracteristici tehnologice ale EM-1 ca obiecte de asamblare și instalare automată în GPS

Din punct de vedere al asamblarii și instalării, EM-1 sunt împărțite în trei grupe: EM-1 pe circuite integrate cu fire pin; EM-1 pe IC cu iesiri plane; EM-1 pe IET discret.

Caracteristica definitorie a clasificării tehnologice este tipul bazei elementului EM-1, deoarece tipul și natura procesului tehnologic care ar trebui utilizat la fabricarea modulului electronic depind de acesta. Cu toate acestea, în practică, cel mai des se întâlnesc diferite combinații ale compoziției bazei elementului, ceea ce duce la necesitatea utilizării diferitelor procese tehnologice. În acest caz, succesiunea acceptată a operațiunilor procesului tehnologic este deosebit de importantă.

Modulele electronice fabricate în condiții GPS trebuie să îndeplinească următoarele cerințe tehnice:

modulul electronic trebuie să fie complet funcțional astfel încât fabricarea lui, inclusiv controlul electric, să poată fi organizată la o producție (loc) specializată;

pentru a asigura posibilitatea utilizării lipirii prin val de grup, toate IEP-urile cu cabluri pin ar trebui să fie amplasate pe placa de circuit imprimat doar pe o parte a acesteia. Pentru IET cu ieșiri plane, amplasarea pe ambele părți ale plăcii de circuit imprimat;

doar acele IET-uri care nu necesită fixare suplimentară sunt supuse instalării automate pe plăci cu circuite imprimate;

în jurul IET, instalat pe PCB, ar trebui prevăzute zone libere - zonele de lucru ale instrumentului capetelor de instalare. Pentru a crește densitatea instalării, este permisă utilizarea principiului zonelor libere „suprapune”. În același timp, devine obligatoriu să urmați o astfel de secvență de instalare a IEP-ului pe placă, în care IEP-ul cu o zonă mai largă este instalat primul, iar ultimul cu cea mai mică zonă.

Schemele tipice de asamblare în raport cu modelele tipice ale modulelor electronice sunt prezentate în fig. 2, 3 și 4.

Orez. 2

Orez. 3 - Schema procesului tehnologic de asamblare a EM-1 pe un IC cu cabluri plane

Orez. patru

Din aceste cifre se poate observa că lucrările de asamblare și instalare în fabricarea EM-1 sunt un complex de procese mecanice, fizice și chimice de natură variată, combinate între ele în procesul tehnologic într-o secvență diferită.

Următoarele exemple mărturisesc acest lucru:

formarea concluziilor, montarea si fixarea pe placi de circuite imprimate a elementelor radio electrice si circuitelor integrate - procese mecanice;

degresare, lipire, curățare de reziduuri de flux după lipire -- procese chimice;

cositorire, lipire, sudare - procese fizico-chimice si fizico-metalurgice

sertizare, conexiuni de câmp de bobinare - procese fizice și mecanice etc.

Toate aceste circumstanțe au influențat serios necesitatea asigurării nivelului necesar de automatizare a proceselor tehnologice de asamblare și instalare a EM-1.

Bibliografie

1. R.I. Gjirov, P.P. Serebrenitsky. Programare procesare pe mașini CNC. Manual, - L .: Mashinostroenie, 1990. - 592 p.

2. Complexe tehnologice robotice / G. I. Kostyuk, O. O. Baranov, I. G. Levchenko, V. A. Fadeev - Proc. Beneficiu. - Harkov. Naţional Universitatea Aerospațială „KhAI”, 2003. - 214p.

3. N.P. Metkin, M.S. Lapin, S.A. Kleimenov, V.M. Kritsky. Sisteme de producție flexibile. - M.: Editura de standarde, 1989. - 309s.

4. Sisteme robotice flexibile / A. P. Gavrish, L. S. Yampolsky, - Kiev, Editura șef a asociației de edituri „Școala Vișcha”, 1989. - 408 p.

5. Shirokov A.G. Depozite în GPS. - M.: Mashinostroenie, 1988. - 216s.

6. Proiectarea mașinilor de tăiat metal și mașinilor-unelte: O carte de referință în 3 volume T. 3: Proiectarea mașinilor-unelte / Ed. LA FEL DE. Pronikova - M .: Editura MSTU im. N.E. Bauman; Editura MSTU „Stankin”, 2000. - 584 p.

8. Ivanov Yu.V., Lakota N.A. Automatizarea flexibilă a producției de producție REA folosind microprocesoare și roboți: Proc. indemnizație pentru universități. - M.: Radio și comunicare, 1987. - 464 p.

9. Roboti industriali: Proiectare, control, operare. / Kostyuk V.I., Gavrish A.P., Yampolsky L.S., Karlov A.G. - K .: Liceu, 1985. - 359

10. Complexe flexibile de producție / ed. P.N.Belyanina. - M.: Mashinostroenie, 1984. - 384 p.