Разработка процесса изготовления печатной платы

Приложение 1: Перечень элементов.

Приложение 2: Маршрутные карты ТП.

Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются: · · Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения вследствие малых размеров. · Наиболее трудоёмким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия. · Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла.

Основными достоинствами печатных плат являются: · Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий. · Гарантированная стабильность электрических характеристик. · Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям. · Унификация и стандартизация конструктивных изделий. · Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

Данный раздел является связующим между разработкой принципиальной электрической схемы и воплощением этой схемы в реальную конструкцию.

Проектируемое устройство предназначено для выполнения операции выравнивания порядков перед сложением чисел.

Данная операция производится над числами с плавающей запятой в дополнительном коде. В современных ЭВМ одним из основных элементов является блок АЛУ, которое осуществляет арифметические и логические операции над поступающими в ЭВМ машинными словами. Одной из них является операция выравнивания порядков.

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.

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.)

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: - 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.

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 среднес ерийного производства. Так как на среднес ерийном 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.

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.

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.

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.

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

Толщина материала 0.1-3 мм.

Диапазон рабочих температур –60 +150 с ° . Напряжение пробоя 30Кв/мм.