| 3. Конструктивные особенности и эксплуатационные требования. ТЭЗ является составной частью ЭВМ – модулем второго уровня. В ЕС ЭВМ используют 5 модульных уровней, которые могут автономно корректироваться, изготавливаться и налаживаться. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, построенная по принципу совместимости модуля предыдущего с модулем последующим. · Модули первого уровня: ИМС, осуществляющая операции логического преобразования информации. · Модули второго уровня. ТЭЗ типовые элементы замены или ячейки. Связующей основой которых, является ПП - печатная плата. · Модули третьего уровня – панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗы или ячейки в конструктивный узел. На этом уровне может быть получена самостоятельно действующая мини-ЭВМ. · Модули четвертого уровня - рамы или каркасы. · Модули пятого уровня – объединение в стойки и шкафы. Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот. Данное устройство по условиям технического задания будет эксплуатироваться в условиях с повышенной температурой. Следовательно, в методике испытаний необходимо предусмотреть испытания на теплостойкость и тепло прочность. Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства на печатной плате (ТЭЗ 2го уровня) с расположенными на плате микросхемами 555 серии. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 5 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 4. Выбор типа производства. Типы производства: (Таблица 1.) · Единичным называется такое производство, при котором изделие выпускается единичными экземплярами. Характеризуется: Малой номенклатурой изделий, малым объёмом партий, Универсальным оснащение цехов, Рабочими высокой квалификации. · Серийное – характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых повторяющимися партиями сравнительно небольшим объёмом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии различают: мелко средне и крупно серийные производства. · Универсальное – использует специальное оборудование, которое располагается по технологическим группам, Техническая оснастка универсальная, Квалификация рабочих средняя. · Массовое производство характеризуется: узкой номенклатурой и большим объёмом изделий, изготавливаемых непрерывно; использованием специального высокопроизводительного оборудования, которое расставляется по поточному принципу. В этом случае транспортирующим устройством является конвейер. Квалификация рабочих низкая. Также различной может быть серийность: (Таблица 2.) |
| Таблица 1.Тип Производства | Количество обрабатываемых в год изделий одного наименования |
| Крупное. | Среднее. | Мелкое. |
| Единичное | До 5 | До 10 | До 100 |
| Серийное | 5-1000 | 10-5000 | 100-50000 |
| Массовое | >1000 | >5000 | >50000 |
| Таблица 2. |
| Серийность. | Количество изделий в год. |
| Крупные. | Средние. | Мелкие. |
| Мелкосерийное | 3-10 | 5-25 | 10-50 |
| Среднесерийное | 11-50 | 26-200 | 51-500 |
| Крупносерийное | >50 | >200 | >500 |
| В зависимости от габаритов, веса и размера годовой программы выпуска изделий определяется тип производства. Тип производства и соответствующие ему формы организации работ определяют характер технологического процесса и его построение. Так как по условию технического задания объём производства равен 100 изделиям в год, то производство должно быть среднесерийным. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 6 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
4.1 Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте. Достоинствами ПП являются: +увеличение плотности монтажа. +Стабильность и повторяемость электрических характеристик. +Повышенная стойкость к климатическим воздействиям. +Возможность автоматизации производства. Все ПП делятся на следующие классы: 1. Опп – односторонняя печатная плата. Элементы располагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностью выполняемого рисунка. 2. ДПП – двухсторонняя печатная плата. Рисунок распологается с двух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основании используються в мощных устройствах. 3. МПП – многослойная печатная плата. Плата состоит из чередующихся изоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть или отсутствовать межслойные соединения. 4. ГПП - гибкая печатная плата. Имеет гибкое основание, аналогична ДПП. 5.ППП - проводная печатная плата. Сочетание ДПП с проводным монтажом из изолированных проводов. Достоинства МПП: + Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа. + Сокращение трудоёмкости выполнения монтажных операций. Недостатки МПП: - Более сложный ТП. По условиям технического задания устройство состоит из 53 микросхем. Следовательно, печатная плата должна быть многослойной. Существует 3 метода изготовления многослойных печатных плат: 1. Металлизация сквозных отверстий. Данный метод основан на том, что слои между собой соединяются сквозными, металлизированными отверстиями. Достоинства: Простой ТП. Высокая плотность монтажа. Большое колличество слоёв. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 7 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
2. Попарное прессование. Применяется для изготовления МПП с четным количеством слоёв. Достоинства: Высокая надёжность. Простота ТП. Допускается установка элементов как с штыревыми так и с планарными выводами. 3. Метод послойного наращивания. Основан на последовательном наращивании слоёв. Достоинства: Высокая надёжность. Мпп изготавливают методами построенными на типовых операциях используемых при изготовлении ОПП и ДПП. Исходя из соображений технологичности производства, я выбираю метод металлизации сквозных отверстий, так как он наиболее подходит к выбранной мною схеме среднесерийного производства. Так как на среднесерийном производстве используется автоматизация производства, для разработки чертежей платы я использовал программы автоматической трассировки P-CAD, которая создала 4 слоя платы размером 160´180 мм. Из этого получается один двухсторонний слой и два односторонних слоя для внешних слоёв. Выходные файлы системы P-CAD позволяют значительно автоматизировать дальнейший технологический процесс в таких сложных операциях как сверление межслойных отверстий. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 8 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 5. Составление блок схемы типового техпроцесса. Правильно разработанный ТП должен обеспечить выполнение всех требований, указанных в чертеже и ТУ на изделие, высокую производительность. Исходными данными для проектирования технологического процесса являются: чертежи детали, сборочные чертежи, специализация деталей, монтажные схемы, схемы сборки изделий, типовые ТП. Типовой ТП характеризуется единством содержания, и последовательностью большинства технологических операций для группы изделий с общими конструктивными требованиями. Типовой ТП разрабатываемый с учётом последних достижений науки и техники, опыта передовых производств, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счёт применения более совершенных методов производства. При изготовлении ЭВМ и их блоков широко применяют прогрессивные типовые ТП, стандартные технологические оснастки, оборудование, средства механизации и автоматизации производственных процессов. Учитывается информация о ранее разработанных технологических процессах, особенностях и схемы изделия, типе производства. Печатные платы – элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде покрытия на диэлектрическом основании обеспечивающих Соединение электрических элементов. Достоинствами печатных плат являются: · Увеличение плотности монтажных соединений и возможность микро миниатюризации изделий. · Гарантированная стабильность электрических характеристик · Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям. · Унификация и стандартизация. Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ. Заданное устройство будет изготавливаться по типовому ТП. Так как он полностью соответствует моим требованиям. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 9 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 5.1 Блок схема типового техпроцесса. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 10 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 5.2 Описание ТП. Метод металлизации сквозных отверстий применяют при изготовлении МПП. Заготовки из фольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольги защищают на крацевальном станке и обезжиривают химически соляной кислотой в ванне. Рисунок схемы внутренних слоёв выполняют при помощи сухого фоторезиста. При этом противоположная сторона платы должна не иметь механических повреждений и подтравливания фольги. Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с ЧПУ. Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом поле. Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимися прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксидной смолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовым отверстиям. Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с пакетами слоёв устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130°С. Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 Мпа и выдержке15…20 минут. Затем температуру повышают до 150…160°С, а давление – до 4…6 Мпа. При этом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметр толщины платы. Охлаждение ведётся без снижения давления. Сверление отверстий производится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механической обработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергают гидроабразивному воздействию. При большом количестве отверстий целесообразно применять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промывают в горячей и холодной воде. Затем выполняется химическую и гальваническую металлизации отверстий. После этого удаляют маску. Механическая обработка по контуру, получение конструктивных отверстий и Т.Д. осуществляют на универсальных, координатно-сверлильных станках (СМ-600-Ф2) совместимых с САПР. Выходной контроль осуществляется атоматизированным способом на специальном стенде, где происходит проверка работоспособности платы, т.е. её электрических параметров. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 11 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 1. Входной контроль осуществляется по ГОСТ 10316-78 2. Нарезка заготовок осуществляется станком с ЧПУ СМ-60-Ф2, потому, что этот станок управляется программой совместимой с системой P-CAD 3. Подготовка поверхности фольгированного диэлектрика: в данную операцию входят две подоперации, одна из них механическая обработка (это обработка с помощью абразивных материалов) и химическая (это обработка с помощью химикатов). На этом этапе заготовка очищается от грязи, окислов, жира и др. веществ. 4. Получение рисунка схемы. Данная операция основана на фотохимическом методе получения рисунка из-за того, что для данной ПП требуется высокая точность исполнения рисунка. В этой операции содержится 3 операции: нанесение ФР (ФР выбирается сухой, т.к. требуется высокая точность), экспонирование (здесь заготовка проходит через мощное УФ излучение, в процессе чего незащищенный слой ФР засвечивается, и полимеpизyется) и промывка заготовки в воде (для снятия засвеченного ФР). 5. Травление меди с пробельных мест. Данная операция основана на вытравливании незащищенной поверхности фольгированного ДЭ химическим методом. После травления снимается ФР с защищенной поверхности, затем проводится промывка от химикатов и сушка. После всего этого делается контроль. Проверяется пpотpавленность фольги, сверяется с контрольным образцом. 6. В операции сверления базовых и крепежных отверстий используется сверлильно-фрезерный станок CМ-600-Ф2 со сверлом D=3mm. Проделываются 4 отверстия для совмещения слоев платы. 7. Прессование слоев. Формируется пакет из 3х слоёв, слои совмещаются по базовых отверстиям, затем укладывается в пресс-форму и прессуется. Затем производится сушка всего этого пакета. Прессование производится автоматической линией, что обеспечивает полностью автоматизированное прессование. 8. Операция образование межслойных и монтажных отверстий. Эта операция производиться на станке с ЧПУ CМ-600-Ф2. После образование отверстий требуется очистить плату и края отверстий от заусенцев и прилипших крошек стеклотекстолита. Эта операция производиться гидроабразивным методом. Затем идет подтравливание диэлектрика, промывка от химикатов и сушка. По окончанию производиться контроль на правильность расположения отверстий и их форма. 9. После идет операция УЗ промывки, сенсибилизация и активация поверхности отверстий. После этого на авто операторной линии АГ-38 идет операция химического мед нения. Этим добиваются нанесения на поверхность отверстий тонкого слоя меди. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 12 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 10. Затем идет операция гальванического осаждения меди. Операция проводиться на авто операторной линии АГ-44. На тонкий слой осаждается медь до нужной толщины. После этого производится контроль на толщину меди и качество её нанесения. 11. Далее производиться обработка по контуру ПП. Эта операция производиться на станке CМ-600-Ф2 с насадкой в виде дисковой фрезы по ГОСТ 20320-74. В этой операции удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера. 12. Затем методом сеткографии производиться маркировка ПП. операция производиться на станке CДC-1, который требуемым штампом произведет оттиск на ПП маркировки. 13. Весь цикл производства ПП заканчивается контролем платы. Здесь используется автоматизируемая проверка на специальных стендах. Применяемое оборудование и режимы его использования сведены в таблицу3 |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 13 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
| 6.Выбор материала. Для производства Многослойных печатных плат используются различные стеклотекстолиты. Так как по условию моего технического задания устройство должно работать в условиях с повышенной температурой для производства внутренних слоёв платы я использую двухсторонний фольгированный стеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-2. Для внешних слоёв печатной платы я использую аналогичный односторонний фольгированный стеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-1. Основные характеристики: Фольгированный стеклотекстолит СТФ: Толщина фольги 18-35 мм. Толщина материала 0.1-3 мм. Диапазон рабочих температур –60 +150 с°. Напряжение пробоя 30Кв/мм. Фоторезист СПФ2: Тип негативный. Разрешающая способность 100-500. Проявитель метилхлороформ. Раствор удаления хлористый метилен. |
МТКП. 420501.000 ПЗ | Лист |
| 14 |
| Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |