Исследование качества паяного соединения по критерию механической прочности, страница 2

     Погрешность базирования МО также можно выразить функцией, составляющими которой являются  структурные элементы размерной цепи, а замыкающим звеном  служит   :

                         =

   где  - погрешность положения рисунка печатного монтажа (включая КП) относительно установочных баз МО; - погрешность, зависящая от точности изготовления элементов печатного монтажа на МО  (включая КП); - погрешность формы МО.

     В рассмотренных размерных цепях предполагалось базирование МО по его неточно обработанным кромкам в приспособлении на координатном столе. Для уменьшения погрешности базирования МО используется реперный знак,  с которым, после установки и зажима МО в приспособлении, совмещается центр координат системы «координатный стол – сборочная головка». В этом случае можно не учитывать все погрешности, связанные с положением МО в приспособлении  (погрешность приспособления, погрешность положения приспособления на координатном столе, погрешность закрепления МО в приспособлении и т.п.), т.е. можно приравнять нулю некоторые структурные элементы рассмотренных размерных цепей, а погрешностью системы позиционирования по реперному знаку пренебречь из-за ее малости. Таким образом, в размерных цепях   и   установим:  =0, =0, =0, а  .

     Если принять   =0,03 мм (4-й класс точности изготовления печатных плат), то

 =0,04 мм.

     Примем  =0,05 мм,  =0,05 мм,  =0,01 мм,  =0 (в силу сравнительной малости этой погрешности), тогда  =0,07 мм и для выполнения условия (3) величина    должна быть:   0,12 мм.

     В размерной цепи   основную долю вносит погрешность , которая не должна быть более 0,1 мм.  Если >0,1 ,  то для обеспечения гарантированного точного позиционирования компонентов в корпусах 61 подтипа необходимо ввести операцию входного контроля размера корпусов с выбраковкой.

     Итак, допустимое смещение компонента не должно приводить к уменьшению требуемой площади контакта  :

                                      .

   Качество монтажа компонента на контактные площадки монтажного основания в конечном итоге определяется надежным электрическим и механическим контактом каждого соединения. В общем случае прочность контакта на срез определяется выражением:

                                                                                               (4)

где F – площадь контакта; [] –допустимое сопротивление срезу материала контакта.

   Наличие смещение выводов компонента в процессе автоматической сборки вызывает изменение площади контакта и приводит соответственно к дополнительному снижению его прочности. Следовательно, допустимое смещение должно выбираться с учетом необходимости обеспечения площадью F_к контакта необходимой  прочности P_ср :

                                           

   Для выбора  можно использовать метод статистического моделирования . Моделирующий алгоритм представлен на рис.2.

   Вычисление величины   производится по заданным граничным условиям для каждого типоразмера системы «компонент – монтажное основание», а именно   L – K  50 мкм;

 2R  L – K;  - 10 мкм, где  L – расстояние между контактными площадками компонента; K – зазор между соседними контактными площадками монтажного основания; R – радиус контактной площадки компонента; H – величина пояска смещения контактных площадок компонента и монтажного основания (см. рис.3).

   Вычисление площади контакта производится при условии смещения элементов контактирования на монтажном основании по диагонали, что связано с симметричными допусками на геометрические размеры элементов. В этом случае:

      при H = 0                                           

      при H  R –                          

      при H                                

    Прочность присоединения всех контактов компонента на срез определим, используя (4) по выражению   P_k = m ^. F_k ^. [] ,  где m – число точек контактирования (контактных площадок) компонента.

Необходимо установить соответствие между суммарной погрешностью  и значением  .   

     Если распределение   подчиняется нормальному закону, то вероятность попадания его значения в заданное поле допуска с границами   может быть оценена выражением:

                                          ,

где  - табулированная функция Лапласа, при этом  ;  - среднеквадратичное отклонение суммарной погрешности совмещения  .

     При установке на одном монтажном основании нескольких компонента вероятность    P  обеспечения точности сборки электронного узла определится как :

                                                       P =

   где  - вероятность точной установки i-го компонента ; m – число компонентов на монтажном основании.

Указания по оформлению отчета

   Отчет по лабораторной работе должен содержать:

-  перечень исходных данных, введенных значений и варьируемых значений параметров;

-  иллюстрации, поясняющие вариант постановки задачи (структура комплекса, принципиальная схема процесса, траектории перемещений и т. п.);

-  схему решения задачи (блок-схему алгоритма) и основные расчетные выражения;

-  выходные результаты проектирования (расчета);

-  сравнительный анализ вариантов решенной задачи, выводы по работе с необходимыми иллюстрациями.

Контрольные вопросы

1.Как можно охарактеризовать качество монтажа компонентов, устанавливаемых на печатные платы?

2.От чего зависит механическая прочность паяного соединения?

3.Рассмотрите схему образования погрешности установки:

-  компонентов, монтируемых в отверстия на плате;

-  компонентов с планарными выводами;

-  безвыводных компонентов.

4.Поясните принцип работы моделирующего алгоритма.