Повышение технологичности печатного узла корабельной РЭА за счет применения прогрессивных методов монтажа компонентов методом селективной пайки и реализации части схемы в микрокорпусном исполнении

РЕФЕРАТ

Выпускная работа содержит 87 страниц, 2 части, 13 таблиц, 20 рисунков, 8 источников, 2 приложения.

Ключевые слова: ПЕЧАТНЫЙ УЗЕЛ, МИКРОСБОРКА, ПРОВОДЯЩИЙ РИСУНОК, ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, НАВЕСНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ, СЕЛЕКТИВНАЯ ПАЙКА, СМЕШАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ..

Объектом выпускной квалификационной работы является печатный узел корабельной РЭА

Цель работы – повышение технологичности печатного узла корабельной РЭА за счет применения прогрессивных методов монтажа компонентов методом селективной пайки и реализации части схемы в микрокорпусном исполнении.

Основные рассмотренные вопросы:

·  Расчет геометрических параметров МСБ

·  Разработка конструкции МСБ

·  Оценка качества конструкции МСБ

·  Расчет параметров проводящего рисунка ПУ

·  Оценка помехоустойчивости ПУ

·  Оценка ударо- и виброустойчивости ПУ

·  Анализ процесса селективной пайки по смешанной технологии.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.. 4

ВВЕДЕНИЕ. 5

Часть 1. Разработка конструкции и технологии изготовления тонкопленочной микросборки. 7

1.1  Конструкторская разработка МСБ. 7

1.1.1 Исходные данные. 7

1.1.2 Анализ ТЗ. Обоснование выбора технологии изготовления тонкопленочной МСБ и метода формирования элементов. 8

1.1.3  Преобразованная и коммутационная схемы.. 9

1.1.4  Расчет тонкопленочных резисторов. 10

1.1.5 Расчет тонкопленочных проводников. 12

1.1.6 Выбор навесных элементов. 13

1.1.7  Определение площади платы и выбор ее габаритных размеров. 15

1.1.8  Выбор материала подложки. 16

1.1.9  Оценка качества конструкции микросборки. 17

1.1.9.1  Анализ теплового режима МСБ. 17

1.1.9.2  Анализ паразитных связей. 19

1.1.9.3  Анализ надежности статистическим методом.. 21

1.1.10  Выбор корпуса микросборки. 23

1.2  Технологическое проектирование МСБ. 24

Вывод по 1 части. 25

Часть 2. Конструкторско-технологическое проектирование печатного узла. 26

2.1 Конструкторское проектирование ПУ.. 26

2.1.1 Исходные данные. 26

2.1.2  Анализ электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. 27

2.1.3. Выбор и обоснование параметров печатной платы. 34

2.2 Конструкторско-технологический расчет платы. 37

2.2.1. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей его получения. 37

2.2.2  Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка. 39

2.2.3   Расчет проводящего рисунка по постоянному току. 44

2.2.4  Расчет проводящего рисунка по переменному току. 46

2.3  Анализ ТЗ и выбор конструкции узла с учетом параметров печатной платы и вида соединителя. 49

2.3.1. Расчет теплового режима. 49

2.3.2. Расчет механической прочности. 59

2.3.3  Технологическое проектирование. 65

2.3.3.1  Обеспечение технологичности конструкции изделия. 65

2.3.3.2  Количественные оценки ТКИ.. 66

2.4. Разработка техпроцесса сборки узла. 69

2.4.1 Выбор типа сборки. 69

2.4.2 Пайка оплавлением.. 72

2.4.3 Общие сведения о селективной пайке навесных компонентов миниволной припоя. 73

2.4.4 Выбор оловянно-свинцового припоя. 75

2.4.5 Выбор флюса для оловянно-свинцовой пайки. 76

2.4.6  Финишные покрытия под пайку. 77

2.4.7 Оборудование для пайки оплавлением.. 78

2.4.8  Оборудование для селективной пайки. 79

2.4.9  Обоснованность запрета свинца в припоях. 81

Выводы по 2 части. 83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 84

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 85

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 86

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 87

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ДПП – двухсторонняя печатная плата.

МСБ – микросборка.

ОУ – операционный усилитель.

ПП – печатная плата.

ПУ – печатный узел.

ТЗ – техническое задание.

ТП – технологический процесс.

РЭА – радиоэлектронная аппаратура.

ФЛ – фотолитография.

PTH – компоненты, монтируемые в отверстия.

SMD – поверхностно-монтируемые компоненты.

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной выпускной квалификационной работы бакалавра является повышение технологичности печатного узла корабельной РЭА за счет применения  прогрессивных методов монтажа навесных компонентов с учетом применения современной смешанной технологии, которая предусматривает использование свинцового припоя в сочетании с бессвинцовыми элементами.

Необходимость в смешанной технологии появилась после того, как с 1 июля 2006 г. вступила в силу Европейская директива RoHS, ограничивающая применение свинца в изделиях гражданского назначения. Оказалось, что зарубежные компоненты, пригодные для производства аппаратуры с применением свинца, в большинстве своём являются компонентами военного назначения, и их стало намного труднее импортировать. Полный переход на бессвинцовую технологию возможен, но связан с рядом трудностей, таких как:

- повышение температуры пайки в среднем на 20…30 °С, тогда как при повышении температуры пайки на каждые 8 градусов количество дефектов в конечных изделиях увеличивается примерно в два раза;

- необходимость замены или переналадки оборудования монтажа

- необходимость разработки и внедрения новых флюсов

- необходимость переобучения персонала

Смешанная технология является промежуточной технологией, использующей для монтажа RoHS-компонентов старое оборудование и содержащие свинец паяльные пасты. Такие пасты существенно увеличивают надежность паяного соединения.

Первая часть работы посвящена конструкторско-технологическому