Тема 30. Технология проводного монтажа на ПП

Широкие технические возможности проводного монтажа, его экономичность в условиях мелкосерийного производства привели к разработке программируемого автоматического оборудования и многочисленных технологических вариантов реализации: стежковый, многопроводной с фиксированием проводов, незакреплёнными проводами.

По сравнению с печатным монтажом они характеризуются следующими достоинствами: повышение плотности монтажа из-за многократного перекрещивания проводов на одной поверхности; упрощение процесса трассировки для сложных ИС; минимизация длины соединений за счёт прокладки проводов по кратчайшим расстояниям; уменьшение взаимных помех; возможность применения сварки для создания неразъёмных соединений повышенной надежности; сокращение сроков проектирования и изготовления; уменьшение количества требуемой технологической оснастки и мокрых ТП.

Стежковый монтаж представляет собой процесс трассировки электрических цепей по кратчайшим расстояниям на поверхности ДПП, имеющей контактные площадки и монтажные отверстия, при помощи изолированных монтажных проводов, которые образуют в монтажных отверстиях петли, подпаиваемые к контактным площадкам.

Монтаж ведут изолированными проводами (марка ПЭВТЛК, ПЭПЛОТ) диаметром 0.08…0.2 мм. Отверстия под петли располагаются с одной стороны и симметрично относительно контактных площадок. Размеры отверстия на 0.2…0.3 мм превышают размеры инструмента, используемого для монтажа.

Изготавливаемая монтажная плата собирается по базовым штырям в специальном приспособлении в пакет, который состоит: из слоя кабельной бумаги, нескольких слоёв эластичной резины и листа плотной резины.

Трассировка и прошивка осуществляется пустотелой иглой. Игла имеет внутренний диаметр на 0.08…0.1 мм больше диаметра монтажного провода и односторонний срез с углом заточки 50...70⁰, изготовленной из нержавеющей стали.

Игла с расположенным внутри монтажным проводом, проходя через монтажное отверстие, прокалывает слой кабельной бумаги и эластичной резины, которые удерживают провод при обратном ходе иглы. Для укладки используют ручные прошивочные иглы или станки с ЧПУ.

После окончания прошивки с монтажного приспособления последовательно снимаются слои твердой и эластичной резины. Оставшийся слой кабельной бумаги защищает плату при выполнении операции зачистки изоляции с петель и их лужении и удаляется после операции лужения. Подгибку и пайку петель к контактным площадкам осуществляют вручную или групповым способом.

Несмотря на то, что отдельные операции стежкового монтажа автоматизированы, производительность и эффективность всего процесса невелика из-за того, что каждая операция требует ручного труда по сборке и разборке различных приспособлений.

Многопроводной монтаж с фиксированием проводников основан на прокладывании изолированных проводов по поверхности ДПП, на которую нанесён адгезионный слой, фиксировании в этом слое и соединении с проводящими элементами платы.

Многопроводная плата имеет типовую стандартную часть в виде печатных шин “земли” и питания, контактных площадок, печатных разъемов. На поверхности платы, закрытой специальным адгезивным материалом размещены изолированные объёмные провода. Они обеспечивают монтаж электрических цепей, трассировка которых изменяется в зависимости от типа и назначения платы. Для монтажа применяют провода в высокопрочной полиамидной изоляции диаметром 0.1…0.2 мм. Фиксирующий слой состоит из клея ВК-32-20 и прокладочной стеклоткани СПТ-3.-0.025.

Укладка монтажного провода на плату осуществляется с помощью специальной головки состоящей из ультразвукового прижима, ножа отсекателя и подающего устройства. Оптимальные режимы работы прижима: частота ультразвуковых колебаний 45 кГц, амплитуда 0,01 мм, давление 0,016...0,018 Мпа.

После укладки всех проводов их закрепляют в слое адгезива окончательным прессованием при температуре 160-1800С и давлении 1.0…1.5 Мпа.

Соединение проводов с элементами ПП производится путём металлизации монтажных отверстий, которые просверливаются с высокой точностью (±0.05 мм) таким образом, чтобы проводники были в плане по оси симметрий отверстий.

Существенным недостатком данного метода является низкая надёжность монтажных соединений провода с метализированным отверстием, который возникает из-за малой площади контактов (0.05 мм2 при многопроводном монтаже и 0.1…0.4 мм2 при печатном). Для устранения этого недостатка разработан способ нанесения адгезионного слоя через трафарет таким образом, чтобы оставлять открытыми контактные площадки ПП, а прокладываемые монтажные провода после утапливания в слое клея соединяют пайкой с открытыми контактными площадками.

Выпускаемое оборудование с ЧПУ для раскладки монтажного провода имеет скорость координатного перемещения до 5 м/мин и дискретность 0.3125 мм и позволяет вести монтаж на платах размером до 500х600 мм. Производительность станка при одновременной монтажной пайке составляет 300…400 соединений/ч.

Монтаж с незакреплёнными проводами осуществляется на оборудовании аналогичном для монтажа с закреплёнными проводами. Проложенные проводники сразу соединяются с контактными площадками ПП пайкой или сваркой. Сварка обеспечивает более надёжное соединение элементов, работающих в условиях вибрационных и ударных нагрузках.

Для обеспечения высокой механической прочности и коррозионной стойкости этих соединений используют диэлектрические основания с высокой нагреваемостью, одножильные никелевые провода диаметром 0.2…0.3 во фторопластовой изоляции и монтажные площадки выполненные также из никеля или нержавеющей стали. Чтобы не было отслоения фольги от диэлектрика при сварке, на её поверхность с внутренней стороны наносят слой фольги 40…50 мкм для улучшения теплоотвода.