Якісна оцінка технологічності

 

До понять, якими висловлюється якісна оцінка технологічності конструкції виробу в [1], можна додати: «спрощує-затрудняє».

При оцінюванні компоновочних рішень необхідно звернути увагу:

– на розміщення ЕРЕ на платі:

- якщо ЕРЕ розміщені тільки на одній стороні плати, то конструкція технологічна, оскільки дозволяє максимально автоматизувати як складальні операції, так і монтажні (паяння), і зменшити кількість операцій;

- якщо ЕРЕ розташовані з двох сторін плати, то не всі складальні роботи можна автоматизувати, і кількість операцій збільшиться, що погіршує технологічність;

- якщо щільність ЕРЕ на платі максимальна, то затрудняються складальні та монтажні операції, збільшується вірогідність браку;

- якщо щільність ЕРЕ на платі середня та низька, то таке розміщення відповідає технологічності;

- якщо забезпечені однакова орієнтація та групування однотипних корпусів ЕРЕ на печатній платі, то спрощується використання автоматизації, збільшується продуктивність праці, поліпшується якість паяння і полегшується контроль;

- якщо корпуси ЕРЕ орієнтовані паралельно сторонам печатної плати, то автоматизація операцій установлення ЕРЕ на плату спрощується;

– форму та розміри печатної плати:

- якщо форма печатної плати прямокутна й уніфікована за розмірами сторін та їх співвідношенням згідно з державним стандартом, то така печатна плата буде технологічною, оскільки зменшуються число регулювань засобів технологічного оснащення і кількість необхідного оснащення. Також не потрібне спеціальне оснащення. Конфігурацію плат, яка відрізняється від прямокутної форми, використовують у виняткових, технічно обґрунтованих випадках.

При оцінюванні взаємозамінності ЕРЕ, складальних одиниць і печатного вузла в цілому необхідно звернути увагу на те, чи всі ЕРЕ стандартні або нормалізовані і чи їх легко замінити. Складальні одиниці, що входять до печатного вузла, повинні регулюватися окремо, тому їх також легко замінити. Задану конструктором точність електричних параметрів печатного вузла в цілому можна забезпечити:

- методом повної взаємозамінності без додаткових затрат, що відповідає технологічності;

- методом неповної та групової взаємозамінності з незначними додатковими затратами, що погіршує технологічність;

- методами регулювання та підбору з істотними додатковими затратами, що значно погіршує технологічність конструкції печатного вузла.

При оцінюванні елементної бази інформацію, важливу для розроблення операцій технологічного процесу складання, краще занести в табл. 4.1, групуючи ЕРЕ за типами та типорозмірами.

 

Таблиця 4.1 – Характеристика елементної бази

 

Тип ЕРЕ	Форма і розміри корпусу	Кількість виводів і їх розміщення відносно корпусу	Розміщення виводів відносно встановлю-вальної площини	Базова відстань між виводами для встанов-лення на плату	Підготовчі роботи з виводами (рихтування, формування, обрізування, лудіння)

Типи ЕРЕ: резистори, транзистори, конденсатори, мікросхеми тощо. Під типорозміром розуміється габаритний розмір без урахування номінальних значень. Форма корпусу може бути прямокутною, овальною, циліндричною, квадратною та ін. Розміщення виводів відносно корпусу: осьове (аксіальне) – для резисторів, діодів та інших подібних ЕРЕ циліндричної форми й інколи прямокутної; радіальне – якщо корпус має форму циліндра, а виводи направлені по радіусу до поперечного розтину корпусу; з однієї сторони прямокутного або циліндричного корпусу; з двох протилежних сторін прямокутного корпусу; з однієї (двох, трьох, чотирьох) сторін прямокутного корпусу.

Інформацію про форму і розміри корпусу та кількість виводів і їх розміщення відносно корпусу можна знайти в численній довідковій літературі для кожного типу ЕРЕ. Можна також скористатись табл. 5, 6 [6]. Слід звернути увагу на ЕРЕ для поверхневого монтажу. Компоненти для поверхневого монтажу в основних типах корпусів докладно розглянуто у [2]: прямокутні чіпи; циліндричні чіпи; SOT; SOIC; кристалоносії з виводами PLCC; кристалоносії з J-виводами; корпуси BGA і CSP з масивом кулькових виводів на нижній поверхні корпусу; безвивідні кристалоносії. Корпуси мікросхем для поверхневого монтажу наведено у Додатку Г.

Розміщення виводів відносно встановлювальної площини може бути [4]:

а) для виводів, що монтуються в отвори:

- перпендикулярне в один, два, три, … ряди;

- перпендикулярне по контуру прямокутника;

- перпендикулярне в чотири ряди в шаховому порядку;

- перпендикулярне по квадрату;

- перпендикулярне по колу;

- перпендикулярне (для двох, трьох виводів);

б) для виводів, що монтуються на поверхню:

- паралельне з двох протилежних сторін;

- паралельне з однієї сторони;

- паралельне з чотирьох сторін;

- перпендикулярне для бокових площадок виводів з двох (чотирьох) сторін.

Типи корпусів мікросхем наведено у Додатку Д.

Розміщення корпусів ЕРЕ і їх виводів відносно встановлювальної площини необхідно визначити зі складальних креслень і технічних вимог конструктора, де зазначені варіанти установлення ЕРЕ на плату.

Базова відстань – це відстань між монтажними отворами (площадками) одного елемента.

Підготовчі роботи з виводами необхідно визначати залежно від інформації у стовпчиках 3, 4 табл. 4.1. Для елементів, що монтують в отвори, проводять рихтування виводів, їхнє формування й обрізування відповідно до креслення. Якщо виводи елементів подовжені, то вони підлягають обрізуванню відповідно до креслення.

Рихтування – виправлення (вирівнювання) форми виводів, його застосовують в основному для осьових виводів.

Формування – надання певної форми виводам (рис. 4.1).

б

д

г

в

а

 

Рисунок 4.1 – Приклади формування виводів елементів перед монтажем: а, б – ЕРЕ з аксіальними та радіальними виводами відповідно; в – транзисторів; г, д – ІМС з штировими та планарними виводами відповідно

 

Обрізування – видалення залишків виводів.

Для елементів з виводами, що монтують на поверхню, проводять формування й обрізування виводів відповідно до креслення.

Лудіння обов`язково виконується у випадках, коли виводи ЕРЕ або мікросхем не залужені на заводі-виробникові. Для поліпшення паяння виводів елементи можуть піддаватися гарячому перезалуженню з послідовним зануренням у флюс і припій. Якщо виводи покриті шаром нікелю і золота, то операція гарячого лудіння перед встановленням на плати для монтажу є обов`язковою. Як правило, усі корпуси типу PLCC, SO, а також чіп-резистори, чіп-конденсатори поставляються з залуженими виводами.

Однією з переваг монтажу на поверхню ЕРЕ з короткими виводами і таких, що не мають виводів, є відсутність механічної підготовки виводів.

Аналізуючи елементну базу, необхідно також звернути увагу на особливі властивості ЕРЕ: негерметичність, хрупкість, вплив статичної електрики та ін. До негерметичних ЕРЕ слід віднести з`єднувачі. Статична електрика може вивести з ладу мікросхеми.

При оцінюванні контролепридатності можна сказати, що вона буде технологічною, оскільки легко можна контролювати усі ЕРЕ окремо до процесу складання, легко контролювати усі важливі етапи в процесі складання, а також легко контролювати параметри печатного вузла після складання.

При оцінюванні виду підготовки, установлення й монтажу ЕРЕ необхідно окремо охарактеризувати ці види робіт. При оцінюванні виду підготовки ЕРЕ до складання слід використати результати аналізу елементної бази (див. стовпчик 5, табл. 4.1). Якщо в конструкції багато ЕРЕ з виводами, які треба рихтувати, формувати, обрізувати та лудити, то така конструкція нетехнологічна. При оцінюванні виду установлення ЕРЕ на плату необхідно згадати, як можуть кріпитися корпуси ЕРЕ на платі: за допомогою клею; гвинтовим з’єднанням; на свої виводи, що монтують в отвори, або припаюють на контактні площадки; на підставках з приклеюванням; за допомогою прижимів тощо. Найбільш технологічним буде кріплення ЕРЕ на свої виводи з їх підгинанням (якщо монтують в отвори) і паянням (якщо монтують на контактних площадках). При оцінюванні виду монтажу ЕРЕ необхідно згадати, як можна забезпечити надійний електричний контакт виводів ЕРЕ з іншими елементами печатного вузла: паянням, зварюванням, накруткою на штирі, різьбовим з’єднанням та ін. Найбільш технологічний вид монтажу – паяння.

При оцінюванні інструментальної доступності до ЕРЕ при установленні на плату необхідно звернути увагу на щільність розміщення ЕРЕ на платі та перекриття одних ЕРЕ іншими. Якщо щільність розміщення ЕРЕ середня та низка і одні ЕРЕ не перекривають інших, то інструментальна доступність технологічна.

При оцінюванні регульованості необхідно з’ясувати, яким чином конструктор забезпечує точність вихідних електричних параметрів печатного вузла:

- якщо методами повної, неповної і групової взаємозамінності, то конструкція вузла буде технологічною;

- якщо методами регулювання або підбору, то на складальному кресленні повинні бути змінні (підстроювальні) резистори, змінні (підстроювальні) конденсатори або котушки індуктивності, що використовуються в електронній апаратурі як регулятори вихідних параметрів.

При використанні методу підбору повинні бути резистори, конденсатори, які змінюються у процесі налагоджування. Біля таких ЕРЕ на електричній схемі проставлені „зірочки”. Чим більше зазначених вище ЕРЕ у печатному вузлі, тим гірша технологічність конструкції вузла.

При оцінюванні способів захисту від зовнішніх впливів слід звернути увагу на покриття (лаком чи емаллю) печатного вузла після складання для захисту від вологи. Оскільки затрати на таке покриття незначні, то це технологічно.