Автоматизация групповых технологических процессов пайки при внутриузловом монтаже электронных устройств

Требования миниатюризации с одновременным возрастанием функциональной сложности ЭВС неразрывно связаны с освоением и повсеместным внедрением в сферу их производства техники поверхностного монтажа (ТПМ), обеспечивающей высокоплотный монтаж ячеек как основных структурных единиц, в которые преимущественно закладываются функциональные возможности ЭВС. Однако, высокоплотный монтаж, реализуемый только приемами ТПМ, отличается от традиционного отсутствием монтажных отверстий в коммутационных платах (КП), малыми размерами навесных компонентов (так называемых поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК)), особенно их выводов, и соответствующими им размерами присоединительных элементов КП, очень узкими промежутками (зависящими от шага выводов ПМК) между элементами КП и малыми расстояниями между компонентами. При таких условиях монтажа традиционные технологии микроконтактирования не только нецелесообразны, но и в большинстве своем непригодны для использования. Эффективность высокоплотного монтажа определяется главным образом применением групповых, поддающихся автоматизации безинструментальных методов микроконтактирования. Автоматизация микроконтактирования в ТПМ является не только средством повышения производительности и технологичности изготовления ячеек электронных устройств (ЭУ), но и одним из основных гарантов обеспечения качества и надежности получаемых при этом электрических соединений. Только в условиях автоматизации реализуем на должном уровне встроенный контроль выполнения процесса прецизионного монтажа, обычно осуществляемого методом пайки.

Основные требования к автоматизируемому процессу микроконтактирования в ТПМ могут быть сформулированы следующим образом:

- неподвижность соединяемых элементов КП и ПМК должна быть обеспечена до микроконтактирования;

- высокоточное дозирование припойных материалов для большинства способов реализации групповой пайки (рис. 11.1) должно осуществляться до выполнения сборки и монтажа ПМК;

- необходимые свойства контактирующих поверхностей материалов должны быть обеспечены до микроконтактирования;

- чистота процесса микроконтактирования должна обеспечиваться применением высокочистых технологических и защитных сред, а также соответствующего прецизионного технологического оборудования (например, кластерных систем, гибких производственных систем (ГПС) и др.);

- затрачиваемая энергия должна быть достаточной для осуществления процесса микроконтактирования с учетом неизбежных потерь тепла при реализации конкретного метода и способа микроконтактирования;

- все средства реализации автоматизированного технологического процесса (ТП) монтажа, включая контроль, технологическую среду (ТС) и транспортную систему, должны быть технологически совместимы между собой и с объектом производства.

Таким образом, ТПМ по способам реализации и культуре производства максимально приблизилась к технике изготовления гибридных сверхбольших микросборок (СБМСБ) и превзошла их по уровню автоматизации.

Важно отметить, что симультанные автоматизированные способы пайки (то есть реализуемые одновременной пайкой оплавлением дозированного припоя (ПОДП) всех контактов ПМК на КП) обеспечивают самый высший уровень автоматизации монтажа (см. под-

	а) ПОДП с ПГС
	б) ПОДП горячим воздухом или инертным газом

группы 1.2; 2.2, г, д; 3.2; 4.2, рис. 12.1) и самую высокую плотность монтажа в ТПМ, в то время как автоматизированные поочередно-групповые способы пайки (см. подгруппу 1.1, рис. 12.1) обеспечивают не выше среднего уровня автоматизации при средней и низкой плотности монтажа в ТПМ (табл. 12.1). Кроме того, поочередно-групповые способы пайки требуют для монтажа разных конструкций ПМК различных приспособлений (в данном случае насадок для монтажных головок модулей пайки) или групповых термоинструментов (ГТИ).

Таким образом, если появление автоматизированных поочередно-групповых способов пайки было связано с повышением качества паянных соединений при его воспроизводимости и увеличением производительности сборочно-монтажных операций, то разработка автоматизированных симультанных способов пайки для ТПМ была связана не только с перечисленными факторами, но и с повышением плотности монтажа, а главное – с обеспечением контролируемого и управляемого качества паянных соединений в процессе пайки (за счет встроенных средств контроля).

Вместе с тем, дефицитность либо слишком высокая стоимость некоторых ПМК и другие причины часто приводят к использованию смешанных наборов изделий электронной техники (ИЭТ) в составе ячеек ЭУ. То есть зачастую ячейки собирают и монтируют с применением ПМК и традиционно-монтируемых компонентов (ТМК) при различном их размещении с одной или двух сторон КП. Большинство групповых автоматизированных способов пайки, включая пайку контактным нагревом с помощью ГТИ, непригодны для монтажа ТМК главным образом из-за несовместимости температурно-временных режимов пайки ТМК и нагревостойкости слоистых пластиков, а также сложностей в обеспечении требуемых ТС для качественной пайки в условиях автоматизированного монтажа. Исключение составляют способы подгрупп 2.1, а; 2.2, а…г (см. рис. 12.1), основные разновидности реализации которых представлены на рис. 12.2 и по сути осуществляются при погружении концевых частей выводов ТМК (выступающих из отверстий с обратной стороны платы) в расплавленный припой, который находится в статичном либо динамичном состоянии (например, в виде струи, истекающего каскада, волны и др.). В последнем случае качество паянных швов получается лучшим, так как создаются благоприятные условия для улучшения смачивания мест паек и отвода летучих и других продуктов процесса пайки хотя при этом технологическое оборудование заметно усложняется, и несколько увеличивается скорость окисления поверхности расплава припоя в ванне.

Дата добавления: 2015-08-02