Типовые конструкции САУ ЛА и технология их изготовления

· Сборка интегральных схем и микросборок

o Получение электрических соединений

o Монтаж компонентов на плату

o Контроль ЭМПП

o Блоки и стойки

— Сборка интегральных схем и микросборок (Лекция 16 PDF)

· Получение электрических соединений

Для получения электрических соединений выводов компонентов с печатным монтажом чаще всего применяют пайку. Так как потолок термической стойкости большинства компонентов и ПП не превышает 300…350 0C, то используют мягкие припои с t 0 пл£ 200…250 0C. Для получения надежного паяного соединения необходимо обеспечить между припоем и соединяемыми металлами образование металлической связи, признаком которой является наличие диффузионной зоны (границы) толщиной 0,1…1 мкм.

Для борьбы с окислением, а также для обеспечения смачивания поверхностей и растекания расплавленного припоя в процессе спайки, используют флюсы. Они взаимодействуют с поверхностными пленками загрязнений, растворяют и восстанавливают окислы, освобождая поверхность металла для смачивания припоем.

Следующий этап – смачивание поверхности металла жидким припоем и его растекание по поверхности. При этом происходит взаимодействие жидкой фазы припоя с покрываемым металлом, проявляющееся во взаимном растворении и диффузии. Скорость этих процессов зависит от природы взаимодействующих металлов, температуры, скорости и времени нагрева. После удаления источника тепловой энергии начинается стадия кристаллизации припоя. Рост кристаллов начинается на покрываемом металле, который оказывает сильное ориентирующее воздействие на припой.

При пайке ЭМПП используют главным образом органические флюсы: смолосодержащие (на основе канифоли или полиэфирных смол) и смолонесодержащие (водорастворимые).

· Монтаж компонентов на плату

—  Пайка волной припоя, широко применяется в серийном и массовом производстве ЭМПП с компонентами, выводы которых установлены в монтажные (лучше металлизированные) отверстия ПП. Сущность способа заключается в пропускании ЭМПП через гребень свободно изливающегося из щелевого сопла расплавленного припоя

Пайку ЭМПП, содержащих только поверхностно-монтируемые компоненты (установленные на припойную пасту), осуществляют в установках оплавления: в ПГФ, ИК-лучах или лазером

— Метод пайки в ПГФ основан на использовании для нагрева паяемых изделий скрытой теплоты инертной термостойкой жидкости. Для ПГФ-пайки созданы специальные жидкости (инертные фторуглероды) с температурой кипения выше температуры плавления припоев, практически не разлагающихся и не изменяющих свой состав при испарении. ПП с установленными компонентами перемещаются по конвейеру последовательно по зонам I, II и III (зона нагревания изделия, зона пайки, зона выхода изделия, его охлаждение). При плотном расположении компонентов более высокие из них могут закрывать более низкие, создавая так называемую «тень», то есть зону, где высока вероятность непропая.

— Лазерная пайка (пайка лучом лазера) не относится к групповым методам пайки, поскольку монтаж ведется по каждому отдельному выводу, либо по рядам выводов. Однако бесконтактное приложение тепловой энергии позволяет повысить скорость монтажа до 10 соединений в секунду и приблизиться по производительности к пайке в ПГФ и ИК-излучением. Во время пайки ПП и корпуса компонентов практически не нагреваются, что позволяет монтировать компоненты, чувствительные к тепловым воздействиям. В связи с ограниченной областью приложения тепла резко снижаются температурные механические напряжения между выводом и корпусом. При использовании лазерной пайки нет необходимости в предварительном подогреве МПП (что обычно необходимо делать при пайке в ПГФ для предотвращения расслоения платы). Процесс пайки ведется в нормальной атмосфере без применения инертных газов или каких-либо других химических реагентов. Лазерная пайка не является альтернативным методом по отношению к групповым методам пайки. Ее преимущества проявляются при создании особо надежных паяных соединений в ответственных СИВТ ЛА с повышенной плотностью компоновки.

Удаление остатков канифольных флюсов осуществляют спиртом, спиртобензиновой смесью, трихлорэтиленом, четыреххлористым углеродом. Однако эти жидкости пожароопасны и токсичны.

· Контроль ЭМПП (лекция 17 PDF)

Контроль ЭМПП относится к сложным и трудоемким (до 15...20% общей трудоемкости изготовления ЭМПП) процессам. Поэтому здесь широко используется автоматическое оборудование. К основным видам контроля ЭМПП относят: автоматический оптический контроль (системы технического зрения), контроль качества паяных соединений (тепловой, рентгеновский и др.), контроль функционирования (с подачей цифровых или аналоговых сигналов). Иногда в состав ЭМПП (при проектировании) вводят испытательные схемы. При контроле (подаче питания) встроенная испытательная схема, работая по соответствующей программе, проверяет функциональные параметры ЭМПП. Как правило, контроль функционирования проводится как до нанесения защитного лакового покрытия, так после него перед сдачей в ОТК. Незначительные дефекты ЭМПП устраняются ремонтом.

· Блоки и стойки

Далее ЭМПП объединяют в более высокие иерархические структуры (блоки, стойки) используя разъемные и неразъемные соединения. Иногда ЭМПП предварительно монтируют в пластмассовые или металлические каркасы. Такие унифицированные конструкции обычно называют ячейками. При выборе типа ячейки (каркасная или бескаркасная) и способа крепления ЭМПП производят расчет её резонансной частоты. ЭМПП и ячейки (одно- или многоплатные) также иногда называют субблоками. Субблоки объединяют в блоки – фукционально и конструктивно законченные сборочные единицы

Блоки, как правило, не имеют самостоятельного эксплуатационного назначения и являются составной частью электронной системы. Конструктивным признаком блока обычно является наличие лицевой панели.

При автономном использовании блок должен быть закрыт кожухом, выполняемым обычно из листового материала. Кожух, обеспечивает экранирование и защиту от внешних воздействий.

Электрические принципиальные схемы, реализуемые в виде блоков, могут быть разной степени сложности. Это приводит к необходимости иметь определенный ряд типоразмеров блоков. В конструкцию стойки обычно вводят основной базовый блок, имеющий наибольшие размеры и устанавливаемый по всей ширине каркаса стойки, и частичные - вставные блоки.

В стойке отсутствует монтажная панель, а коммутация блоков и рам обеспечивается объемными жгутами, плоскими проводами, печатными кабелями. Электрическое контактирование осуществляется разъемными и неразъемными соединениями (пайкой, термокомпрессионной сваркой, накруткой)