Технологический процесс изготовления микромодуля этажерочного типа применительно к серийному производству (стр. 2 из 4)

Проводники наносят серебряной пастой на керамическую микроплату с помощью сетчатого трафарета. Платы с проводниками укладывают на шамотные подставки и загружают в муфельную печь. Вжигание производится по следующему режиму :

Время отжига ,ч	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9
Температура , С	20-100	100-200	200-300	200-300	300-350	350-400	400-550	550-700	700-800

По достижению 800 C печь выключают и охлаждают детали вместе с печью до 60 С.

Качество вжигания серебра проверяется визуально. Недопустимо наличие чешуйчатости и стягивания серебра в капли. Сопротивление каждого проводника проверяется мостом постоянного тока (не должно превышать 0.1 Ом) и подвергается испытанию на пятикратную перегрузку током 2.5A в течении 5-10 сек.

Операция лужения проводников.

Микроплаты с нанесенными проводниками облуживают для уменьшения сопротивления печатных проводников и для уменьшения времени пайки соединительных проводников с пазами микроплат. Облуживание производится, как правило, с помощью вибропинцета с пружинным зажимом. Амплитуда колебаний вибропинцета устанавливается автотрансформатором в пределах 0.005 – 0.1 мм. Правильность выбора амплитуды определяется по отсутствию сосулек и наплывов в пазах микроплат. Процесс облуживания протекает следующим образом : Вибропинцет с микроплатой на 0.3-0.5 cек. погружают в флюс ТС-1 и затем быстро переносят к тиглю с припоем ПОС-61 с 3% - ной добавкой серебра. Микроплату в припой погружают на 0.3-0.5 сек и плавно извлекают из припоя вертикально вверх. Во избежании растворения в расплавленном припое серебряного покрытия пазов и проводников не допускается выдержка более 2 сек. Облуженные микроплаты промывают в спирте-ректификате и сушат на воздухе.

Операция лужения проволоки.

Для соединительных проводников в этажерочных микромодулях применяется медный провод марки ММ или МТ диаметром 0.38 мм. Провод перед сборкой облуживают. Толщина слоя припоя 20-30 мкм. Таким образов, диаметр облуженного проводника 0.4+_0.001 мм. Для получения заданной толщины припоя на проводе применяется принцип принудительного формирования с одновременным охлаждением формирующей фильеры сжатым воздухом. Обезжиренный провод, намотанный на питающую катушку 1,пропускается через ванну с флюсом 2 , ванну с припоем 3 , формирующую фильеру 4 , механизм подачи провода 5 и закрепляется на катушке 6 (рис.23). Прибор с автоматическим регулированием поддерживает температуру ванны припоя в предех 250-260 С.

Двигатель приводит в движение механизм протяжки провода. Регулировка скорости лужения производится автотрансформатором. Во избежании растворения провода в припое и обрыва остановка движения провода не допускается. Внутренний диаметр формирующей фильеры, изготовленной из титанового сплава, равен окончательному диаметру облуженой проволоки с учетом необходимого наращенного слоя. Попадая в фильеру, припой по мере прохождения по длине формирующего канала вместе с проводом охлаждается и затвердевает. Режим лужения, обеспечивающий получения на проводнике слоя припоя заданной толщины без наплывов и утолщений подбирается регулированием скорости движения проволоки через фильеру и расходом воздуха через воздухопровод, охлаждающий фильеру и провод.

Толщина лужения проволоки контролируется микрометром в процессе лужения без остановки движения провода. Сопротивление облуженого провода должно быть менее 0.16 ом/м, ток по проводнику – не более 0.5 А. Срок хранения луженого провода перед сборкой не более 15 суток. В некоторых случаях для увеличения срока хранения провод после лужения покрывается антикоррозионным флюсом ФПП.

Операция сборки.

Для сборки микроэлементов в пакет применяют различного вида универсальные и специальные сборники.

В универсальном сборнике (рис. 24) в копирную часть вставляются калиброванные плитки. Тем самым в приемной части образуются выемки, соответствующие высоте микроэлементов.

Специальные сборники или гребенки набираются из пластин различной толщины согласно карте сборки, толщине микроплаты и высоте микроэлемента. При развороте вокруг эксцентрично расположенной оси на 180 градусов пластины образуют пазы для установки микроэлементов и микроплат. Поскольку операция набора такой гребенки трудоемкая, целесообразно иметь комплект гребенок под каждый тип микромодуля.

Калибровочные плитки и пластинки сборников и гребенок изготовляют из материалов с хорошим теплоотводом.

Микроэлементы устанавливают в пазы специальной гребенки или в приемную часть универсальной гребенки с помощью пинцета в ориентированном положении по ключу согласно карте сборки.

Проводники с питающего устройства в натянутом состоянии тем или иным способом в зависимости от применяемого приспособления или установки протягивают ориентированно над пазами микроэлементов, к которым затем прижимаются специальным прижимом или нагревательным элементов.

Операция пайки.

Основным условием, обеспечивающим качественную и надежную пайку соединительных проводников к микроэлементам, является:

Наличие во всех пазах микроэлементов дозированного количества неокисленного припоя, использование свежелуженных неокисленных проводников и строгое соблюдение режимов пайки. Особенно важное значение имеет выбор способа нагрева и температурный режим. Нагрев, с одной стороны , должен быть достаточным для того, чтобы расплавить припой как в пазах микроэлемента , так и на самом проводнике , а с другой стороны , температура нагрева и его длительность не должны приводить к перегрева самих микроэлементов выше 70-80 С во избежание необратимого изменения их электрических параметров.

Экспериментально было определено, что для получения надежного паяного соединения толщина слоя припоя на соединительном проводнике должна составлять 15-20 мкм, а высота заполнения паза припоем на микроплате 0.3-0.5 мм.

С точки зрения качества пайки и минимального теплового воздействия на микроэлементы наилучшим является метод селективной пайки в среде инертного газа (рис.25).

рис. 25

Пайка в этом случае производится нагревателем, причем нагреватель имеет форму и размеры, соответствующие боковой стороне микроэлемента. Это позволяет устанавливать режимы пайки для отдельных микроплат, имеющих различные условия теплоотвода.

Другим преимуществом данного метода является введение защитной среды в зону пайки. Роль защитной среды сводится к уменьшению парциального давления кислорода и влажности в системе, где происходит пайка, для исключения роста окисной пленки, препятствующей слиянию припоя паза микроплаты и припоя проводника. В качестве защитной среды применяется аргон, пропускаемый со скоростью истечения до 3л/мин при давлении на входе системы 0.5 ат.

Проверка качества пайки на прочность шва, определяемого по формуле:

P=G*d*h*p/2

Где G- удельная прочность припоя ПОС-61 г/мм кв. d- диаметр соединительных проводников, мм. h- толщина микроплаты с серебром и припоем, показала , что температура , устанавливаемая на терморегуляторе установки для пайки , может быть рекомендована в пределах 200-400 С , причем температура 380 С , как показал опыт работы , является оптимальной для пайки микроплат различных толщины (при соответствующем времени пайки.)

Установки для селективной пайки в среде инертного газа состоят из нагревателя, автоматизированного механизма перемещения каретки , где устанавливается сборочная рамка, блока регулирования температуры и программного механизма .

Программный механизм в соответствии с предварительно набранной программой при помощи электронных реле времени обеспечивает индивидуальное время пайки микроплат с различным теплоотводом.

Испытания, проведенные рядом предприятий, показали повышенную надежность паяных соединений микромодулей, собранных по методу селективной пайки, по сравнению с паяными соединениями микромодулей, собранных другими методами.

При этом требования к микромодулям должны быть следующими:

· В пазах собранного микромодуля не должно быть трещин между проводом и припоем паза;

· Не должно быть отслоения припоя от керамики плат и провод должен быть хорошо смочен припоем;

· Перекос микроплат не должен приводить к уменьшению зазора между соседними микроэлементами.

Операция резки выводов.

Для образования заданной электрической схемы микромодуля необходимо разрезать некоторые проводники в отдельных интервалах между микроэлементами.

Существенных технологических трудностей эта операция не вызывает, однако следует иметь в виду, что метод разрезки и конструкция инструмента должны быть выбраны с таким расчетом , чтобы при разрезке не нагружались рядом расположенные места пайки и вследствие этого не происходило нарушение паяных соединений проводников с микроэлементами.

На (рис.28) показана схема разрезки микромодульных соединительных проводников. При движении подвижных ножей 1 копир 2 вперед происходит разрезка, а отходы остаются между неподвижными ножами 3. При движении назад происходит выталкивание отходов.