Элементная база для поверхностного монтажа электронных компонентов. Монтаж электронных компонентов


Монтаж и демонтаж электронных компонентов

Проблемы монтажа и демонтажа электронных компонентов

Проблемы формирования паяных соединений в технологии электронных модулей имеют особую актуальность по целому ряду причин. Операции монтажа являются до сих пор самыми трудоемкими и составляют до 50–70% общей трудоемкости изготовления изделий. Высокую функциональную сложность и степень интеграции невозможно реализовать без принципиального совершенствования системы контактных соединений, так как согласно правилу Рента число сигнальных выводов изделия определяется как:

N = 4,5m0,4,

где m — число вентилей в кристалле [1].

При монтаже современных электронных компонентов и микросхем большое значение имеет ограничение зоны нагрева при использовании различных источников тепловой энергии. Статистические данные показывают, что 50–80% всех отказов происходит вследствие дефектов соединений, причем стоимость обнаружения и исправления отказа на этапе сборки модуля обходится в 100 раз дешевле, чем при испытаниях аппаратуры [2].

Переход на бессвинцовые припои ставит ряд задач по обеспечению хорошей смачиваемости поверхностей, оптимизации температурных профилей нагрева, контролю качества соединений. С повышением функциональной сложности компонентов растут проблемы их демонтажа с поверхности плат, в особенности многовыводных корпусов BGA, где контакт осуществляется с помощью шариковых выводов [3].

Особенностями процесса монтажа электронных модулей являются: широкая номенклатура электронных компонентов, интегральных микросхем, микросборок; различные виды соединений компонентов на печатных, двусторонних и многослойных платах, микроплатах; разнообразные по физической природе источники теплового излучения: расплавленный припой, нагретый инструмент, горячий газ, концентрированные потоки электромагнитной энергии.

Помимо монтажа высокую трудоемкость имеет демонтаж интегральных и дискретных компонентов, при этом важно учитывать температурный режим, так как длительное воздействие температуры может привести к выводу их из строя. Необходимо при этом снизить воздействие температуры на плату, так как ее стоимость (если плата многослойная), может в десятки или в сотни раз превышать стоимость компонентов. Одной из основных проблем при демонтаже составляет большая номенклатура электронных и интегральных компонентов, так как каждый из них имеет свой корпус и, соответственно, требует индивидуальной оснастки.

Особенности газовых нагревателей при монтаже компонентов

Передача тепловой энергии осуществляется с помощью теплопроводности, путем конвекции, излучения либо их совместным действием. При нагреве с помощью теплопроводности источниками тепловой энергии могут быть расплав в ванне, волна припоя, нагретая жидкость либо инструмент. Конвективный теплообмен осуществляется с использованием летучего теплоносителя: горячего газа, паров жидкости, пламени горелки. Излучение в форме концентрированных потоков энергии вводится в зону пайки бесконтактными способами: электромагнитной волной, инфракрасным излучением, лазерным лучом и т. д.

Основными критериями, характеризующими эффективность способов, могут служить [4]:

• скорость нагрева:

VT = ΔT/Δt; (1)

• локальность нагрева:

KS = Sn/SH; (2)

где SH, Sn — площади нагретой зоны и паяного соединения соответственно;

уровень энергопотребления:

Kw = Wn /Wu, (3)

где Wn, Wu — мощности, вводимая в зону

нагрева и потребляемая от источника;

• уровень автоматизации:

KA = Σta /tП, (4)

где ta, tn — длительности автоматизированных операций и технологического процесса в целом;

• уровень дефектности соединений:

Kд = Nд /Nобщ, (5)

где Nд — число дефектных соединений,

Nобщ — общее число соединений в изделии.

При конвективном нагреве в качестве теплоносителя используют воздух, водород, азот, аргон или смесь газов. В большинстве случаев стремятся исключить из состава теплоносителя кислород, окисляющий припой в процессе пайки. Применение водорода в допустимых пределах во многих случаях предпочтительней, поскольку он обладает весьма высокими значениями теплопроводности и теплоемкости. Для нагрева газа чаще всего используются электронагревательные элементы, устанавливаемые вокруг трубопроводов или в специальных камерах, по которым пропускают теплоноситель. Хорошо зарекомендовал себя способ нагрева газа пропусканием электрического тока от низковольтного источника по полой трубе, выполненной из материала с большим омическим сопротивлением (рис. 1).

От магистрали повышенного давления газ или горячий воздух проходит через устройства нагрева и затем поступает к соплам рабочих головок. В этой зоне находится печатная плата с элементами, предназначенными для демонтажа. Технологический режим монтажа/демонтажа обеспечивается за счет изменения величины расхода и температуры направленного потока газа и регулирования скорости относительного перемещения платы и головок. Для предотвращения перегрева навесного элемента или контактного вывода его обдувают узким направленным потоком холодного воздуха. С целью сокращения мест нагрева струя теплоносителя направляется под некоторым углом к поверхности платы, чтобы зона ее действия была шире и осуществлялся предварительный подогрев выводов соседних компонентов.

Два газовых паяльника мощностью 0,8 кВт обеспечивают технологическую производительность при времени пайки не более 1,5 с до 400 плат/ч. Дальнейшим развитием метода является применение двух струй газа, направленных навстречу друг другу. Для подачи газа используют компрессор, а разогрев его происходит в электронагревателе мощностью 0,5–1,0 кВт. Поскольку воздух является плохим носителем тепла, то чаще используют аргон, азот или их смеси.

На рис. 2 представлена схема установки для монтажа и демонтажа компонентов газовым нагревателем, где в качестве теплоносителя используется инертный газ.

Установка имеет достаточную стабильность температуры (ввиду отсутствия физического контакта рабочего инструмента с поверхностью), что позволяет производить монтаж/демонтаж компонентов без окисления поверхности их выводов и контактных площадок. За счет использования в качестве теплоносителя инертного газа в рабочую зону передается большее количество тепла, что способствует более эффективному нагреву, а следовательно, меньшему времени воздействия температуры на компоненты и печатную плату.

Оборудование для газовой пайки обеспечивает 80–100 соединений в минуту на одно сопло. Установка с 12 соплами, предназначенная для пайки одновременно 100 печатных плат, выполняет до 1500 соединений в минуту.

Фирма Funk & Meier AG производит настольную установку “Surface Mount 202” для пайки чиповых элементов горячим газом. Установка снабжена стереомикроскопом для работы оператора по сборке плат размером 250E450 мм и высотой элементов до 25 мм (рис. 3). Воздух под давлением 4–8 бар с регулируемой температурой в пределах 150ѕ450 °С подается в зону пайки. Установка снабжена блоком микропроцессорного управления или персональной ЭВМ.

Конвективные источники нагрева имеют преимущество перед кондуктивными, поскольку перенос тепла осуществляется от рабочего тела (нагревательного элемента) к поверхности воздухом (газом), а не через непосредственный контакт, что приводит к падению температуры рабочего элемента.

Демонтаж элементов с платы

Для демонтажа электронных компонентов с печатных плат разработаны паяльники с системой удаления припоя из металлизированных отверстий (рис. 4). Паяльник снабжен сменным наконечником и внутренним нагревателем, что обеспечивает быстрый нагрев при относительно небольшой потребляемой мощности (до 50 Вт). На выходном конце патрубка для разряжения давления воздуха есть инжекционная насадка, которая гибким трубопроводом соединена с клапаном подачи сжатого воздуха, установленным на педали. Через регулятор напряжения нагреватель паяльника подключается к сети напряжением в 36 В. Наконечник подводится к месту распайки на плате так, чтобы его ось была перпендикулярна плоскости платы. После оплавления припоя нажатием ноги на педаль подается сжатый воздух к инжекционной насадке, что создает разряжение, обеспечивающее отсасывание припоя с места распая, после чего педаль отпускается и подача воздуха прекращается. Припой скапливается в камерах сборника паяльника, откуда затем выбирается. Время демонтажа одного соединения составляет 1–2 с.

При необходимости удаления большого количества припоя обычно используют вакуумный отсос, механизм действия которого изображен на рис. 5.

Основным недостатком данного метода является необходимость непосредственного физического контакта с поверхностью контактной площадки, что приводит к кондуктивной передаче тепла плате и ее значительному нагреву.

Другим способом удаления припоя с поверхности печатной платы является использование фитиля (рис. 6), представляющего собой шнур из скрученных тонких проволочек и помещаемого между припоем на контактной площадке и жалом паяльника. При нагреве паяльника припой расплавляется и всасывается внутрь фитиля под действием капиллярного давления, которое тем больше, чем уже зазоры между проволочками шнура. Важна также хорошая смачиваемость и паяемость материала покрытия проволок. Для увеличения количества капилляров необходимо, чтобы шнур состоял из множества тонких и сверхтонких проволочек из чистой меди.

Основным достоинством является то, что в точках контакта печатной платы с жалом паяльника не возникает перегрева платы, хотя температура может достигать при распайке 300–400 °С. Выделяющееся тепло расходуется на расплавление припоя, который мгновенно всасывается фитилем.

Недостатком этого метода является высокая стоимость материала для изготовления фитиля, дополнительные меры его защиты (флюсование), сложность очистки фитиля от припоя и невозможность применения для очистки переходных отверстий, так как в них капиллярный эффект проявляется сильнее.

Фитиль можно применять для удаления припоя и с конвективными источниками нагрева, что является еще более эффективным методом.

Для демонтажа электронных компонентов различных конструктивных исполнений, различающихся размерами и количеством выводов, разработана целая гамма специальной оснастки и инструмента (рис. 7).

Применение термовоздушных станций

Для монтажа компонентов на печатных платах в мелкосерийном и единичном производстве, а также для ремонта электронных модулей используют термовоздушные паяльные станции. Их достоинством являются универсальность, большое разнообразие насадок для монтажа/демонтажа различных видов корпусов, наличие вакуумного пинцета для захвата электронных компонентов, небольшие размеры.

Портативная термовоздушная паяльная станция AOYUE 852A используется в основном для ремонта и создания макетных образцов различных электронных устройств, а также для обучения процессу пайки горячим газом (рис. 8). Станция оснащена различными видами сменных насадок для термофена (рис. 9) и вакуумного пинцета, имеет цифровой контроль температуры и скорости воздушного потока.

Недостатком таких термовоздушных паяльных станций является низкая производительность и большая погрешность позиционирования (установка компонентов осуществляется оператором вручную). Поскольку в качестве теплоносителя используется воздух, то контактные площадки и выводы элементов подвержены окислению.

Принцип работы термовоздушной паяльной станции отображает структурная схема, представленная на рис. 10. Источник питания 8 осуществляет подачу электроэнергии на всю схему, центральная система управления 9 осуществляет контроль и регулирование потока воздуха и температуры. Компрессор 11 подает воздух под давлением в рабочий инструмент (термофен), который нагревается на выходе нагревательным элементом 3. В свою очередь температура нагревательного элемента контролируется при помощи цифровой системы 12, данные которой поступают в центральную систему управления, которая регулирует работу источника питания нагревательного элемента 7. Датчик потока воздуха 4 осуществляет контроль подачи воздуха в рабочий инструмент (термофен) в реальном времени. Цифровой индикатор 10 выводит на контрольную панель (рис. 11) параметры текущих настроек потока воздуха и температуры рабочего инструмента. Манометр 5 показывает уровень разрежения воздуха в вакуумном пинцете при поднятии компонента.

Технические характеристики термовоздушной паяльной станции AOYUE 852A:

• рабочее напряжение 110–220 В;

• частота питания сети 50–60 Гц;

• точность контроля температуры 1;

• диапазон регулировки температуры 100–480;

• производительность мембранного компрессора 23 л/мин;

• потребляемая мощность 500 Вт;

• габаритные размеры 188E127 мм;

• масса 3,8 кг.

Бесконтактный монтаж/демонтаж SMD-компонентов на поверхности печатных плат горячим воздухом был всегда процессом эмпирическим. Температура воздуха в месте пайки регулируется двумя параметрами: установленной мощностью (температурой) нагревательного элемента, через который пропускается воздух, и скоростью воздушного потока. При этом реальная температура воздуха на

выходе из сопла выставляется весьма приблизительно, по градуировочным характеристикам для каждой головки. Тем не менее ими пользуются очень редко, как правило, даже не обращая особого внимания и подбирая тепловой режим методом проб и ошибок.

Расстояние от сопла до припаиваемого компонента очень критично. Увеличение скорости воздушного потока снижает рассеяние воздуха при выходе из сопла, но требует увеличения температуры нагревателя, так как более высокая скорость прохождения воздуха через нагреватель снижает разогрев воздуха. Кроме того, геометрические размеры головок и их сопел, равномерность воздушного потока через них также влияют на температуру пайки в месте контакта. Следствием неточно выдержанных размеров сопел, особенно в головках для микросхем с большим количеством выводов, является неравномерность подвода тепла к месту пайки, так же как и неравномерный поток воздуха при выдержанных размерах сопел.

Процесс демонтажа интегральной микросхемы представлен на рис. 12.

При перемещении присоски вакуумного пинцета к поверхности микросхемы сопло термофена необходимо отнести на большее расстояние, чем при распайке, чтобы избежать повреждения присоски и предотвращения быстрой кристаллизации припоя. Если прекратить подачу горячего воздуха в зону распайки, то припой быстро кристаллизуется и компонент уже невозможно демонтировать с поверхности печатной платы, повторный разогрев может привести к выводу из строя печатной платы.

Температурные профили конвективного нагрева

Переход на монтаж бессвинцовыми припоями, температура плавления которых значительно выше, потребовал обратить внимание на реальный контроль разогрева компонентов, температуры в месте пайки и равномерность воздушного потока повышенной температуры. Для контроля температуры в зоне нагрева используют миниатюрные термопары, подключаемые к цифровому измерителю.

Методика измерения температуры в рабочей зоне следующая:

1) Горячий воздух не должен попадать на контакты термопары, так как показания могут быть недостоверны.

2)Термофен необходимо закрепить на штативе на определенном расстоянии от сопла до электронного компонента, установленного на печатной плате.

3)На электронный компонент необходимо жестко закрепить температурный датчик (термопару).

4)С помощью регуляторов термовоздушной паяльной станции (температура и поток воздуха) установить тепловой режим, соответствующий безопасной для компонента температуре, но позволяющий быстро и качественно произвести монтаж/демонтаж.

Для термовоздушной паяльной станции AOYUE 852A температурные зависимости получены для случаев нагрева поверхности платы, шарика припоя и угла наклона термофена. Температура потока воздуха термовоздушной паяльной станции составляла 300 °С,

время измерения температуры 20–100 с, шаг измерения времени 5 с, расстояние до печатной платы 2, 4, 8 и 12 мм. Результаты измерений приведены на рис. 13–15.

Из графиков нагрева следует, что термовоздушная паяльная станция AOYUE 852A обладает инерционностью контроля температуры, это видно по скачку температуры нагревательного элемента в термофене при запуске, так как начальное давление воздуха, создаваемое компрессором, недостаточно (скорость нарастания температуры нагревательного элемента выше скорости нарастания потока воздуха). Другой причиной резкого скачка температуры в момент запуска может являться слишком большое напряжение, подаваемое при запуске источником питания нагревательного элемента (инерционность контроля источника питания).

Однако, несмотря на инерционность контроля температуры при запуске станции, в дальнейшем температура стабилизируется и практически не изменяется в процессе работы. Температура нагрева уменьшается с увеличением расстояния от поверхности печатной платы, однако на расстоянии 2 мм температура в рабочей зоне ниже, чем на расстоянии 4 мм, это связано с тем, что поток воздуха в большей степени рассеивается по поверхности, а не концентрируется в определенной зоне.

Максимальная температура нагрева достигается при расстоянии 4 мм от поверхности, следовательно, при таком расстоянии время разогрева припоя до точки плавления наименьшее, а значит, скорость нагрева максимальная.

Для 2-го случая термопара находилась в зоне нагрева в шарике припоя диаметром 2, 3 и 6 мм, расстояние до платы составляло 4 мм (рис. 14).

Скорость нагрева шариков до температуры плавления примерна одинаковая и составляет 35–40 °С/с, однако шарики припоя меньшей массы достигают более высокой температуры. Таким образом, чем больше масса припоя на контактной площадке, тем выше вероятность вывода из строя печатной платы вследствие длительного нагрева.

Поскольку в процессе работы оператор, как правило, держит рабочий инструмент под углом к контактной площадке, то исследованы температурные профили для различного угла наклона термофена относительно контактной площадки. Расстояние до контактной площадки 4 мм, диаметр шарика припоя 3 мм, углы наклона рабочего инструмента 60 и 90° (рис. 15).

Из графиков видно, что угол наклона рабочего инструмента влияет на время расплавления припоя, а именно: чем меньше угол наклона, тем требуется больше времени на расплавление припоя. Тепловой поток рассеивается по площади печатной платы, а не концентрируется в рабочей зоне, при этом печатная плата подвержена длительному воздействию температуры, что увеличивает риск вывода ее из строя.

Скорость нагрева при угле 60° снижается до 25 °С/c, а время нагрева выводов компонентов в рабочей зоне увеличивается до 8–10 с. Расширение зоны теплового нагрева может привести к тепловым ударам печатной платы и электронных компонентов, появлению микротрещин в соединениях.

Заключение

Повышение плотности монтажа электронных модулей и увеличение функциональной сложности электронных компонентов вызывает необходимость оптимизации температурных профилей процессов монтажа и демонтажа. Конвективные источники нагрева, не имеющие непосредственного контакта с паяемыми элементами, отличаются универсальностью применения, регулируемыми температурным профилем и зоной нагрева. Температурный профиль нагрева зависит от температуры горячего газа, расстояния до платы и угла наклона рабочего инструмента.

Литература

1. Гуськов Г. Я., Блинов Г. А., Газаров А. А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1986.

2. Ланин В. Л., Достанко А. П., Телеш Е. В. Формирование токопроводящих контактных соединений в изделиях электроники. Минск: Издательский центр БГУ, 2007.

3. Джюд М., Бриндли К. Пайка при сборке электронных модулей. М.: ИД «Технологии», 2006.

4. Ланин В. Л. Пайка электронных сборок. Минск: НИЭИ Министерства экономики, 1999.

Еще записи по теме

kpe.hww.ru

Монтаж электронных компонентов на печатных платах

Мы работаем с юридическими лицами

Производство нашей Компании оснащено современным оборудованием от ведущих мировых производителей: Yamaha, MPM, Vitronics Soltec, ERSA, Mirtec, что позволило нам автоматизировать процесс производства. Благодаря автоматизации компания предлагает срок производства исходя из потребности заказчика. Установка селективной пайки резко сокращает срок монтажа (DIP-элементов). В свою очередь две высокопроизводительные линии монтажа SMD-элементов в значительной мере сокращает срок производства, тем самым уменьшая себестоимость изделия и повышает конкурентоспособность наших заказчиков.

На выбор клиента доступен заказ монтажа ручным способом, монтаж на сборочной линии или компоновка печатной платы путем проведения комбинированного монтажа. Каждая из использованных технологий предполагает последующий контроль качества произведенной продукции, выявление дефектов пайки и расхождения с требованиями Технической документации.

Ручной монтаж

Предлагаем монтаж и сборку небольших партий электроники, изготовление опытных образцов для отладки тестирования, внесение модификаций в схему готовых изделий. Цех ручной сборки оборудован рабочими местами с современным паяльным оборудованием и инструментами. Персонал состоит из квалифицированных радиомонтажников, обладающих опытом работы со всеми типами печатных плат, включая многослойные и двухсторонние.

Автоматический монтаж

Серийный монтаж компонентов печатной платы задействуется для масштабного производства, позволяя добиться не только высокой производительности, но соблюсти нормативы качества пайки. Задействовано две линии монтажа SMD-компонентов, способных устанавливать на плате от 20 000 до 50 000 элементов в час.

Комбинированный монтаж

Технология монтажа, применимая как для SMD-компонентов, так и для электронных элементов, устанавливаемых в отверстия (throughholetechnology, THT). Методика задействуется для сборки силовых устройств, высоковольтных схем, боков питания и другого оборудования, к надежности которого предъявляются повышенные требования.

Послемонтажная отмывка печатных плат

отмывка печатных плат

После того как монтаж печатных плат завершается, на их поверхности остаются остатки флюса и загрязнения, не влияющие на работоспособность изделия, однако портящие его товарный вид. С помощью специализированной установки PBTCOMPACLEANIII, производства Чехии, мы проводим струйную обработку платы жидкостью CMC«VIGONA 250», полностью соответствующей промышленным стандартам.

Заказ монтажа электронных компонентов

Сотрудничество с «Невской электронной компанией» позволит вам добиться более качественных результатов. Мы детально изучаем технические особенности изготавливаемого изделия, чтобы разработать оптимальный производственный процесс, разделенный на последовательные этапы. Наши постоянные заказчики отмечают:

Высокое качество монтажа

Современный сборочный цех оснащен оборудованием от лидеров рынка промышленной электроники: Yamaha, VitronicsSoltec, Mirtec, ERSA. Каждое изделие проходит через оптический и функциональный контроль, благодаря чему количество брака сведено к минимуму.

Профессионализм сотрудников

Два инженера и команда профессионалов (операторы, монтажники, контролеры - ремонтники, контролеры автоматической оптической  инспекции (АОИ), которые работают на производстве, а команду в большей степени формирует именно руководитель производства.

Четкое соблюдение сроков

Благодаря отлаженному технологическому процессу, продуманной логистике и собственной производственной базе мы можем гарантировать, что ваш заказ будет готов согласованные сроки.

Здесь вы сможете ознакомиться с требованиями к электронным компонентам для монтажа печатных плат.

necompany.ru

Элементная база для поверхностного монтажа электронных компонентов

 

Современная технология поверхностного монтажа предусматривает следующие требования к электрон-ным компонентам [9]:

• минимальные масса и габариты, плоскостность, низкий профиль выводов, невысокая стоимость, о6еспечение стандартизации;

• пригодность к автоматизированному монтажу, возможность использования существующих методов пайки;

• высокую термостойкость в условиях длительной тепловой нагрузки в процессе пайки • возможность современного корпусирования.

В настоящее время на рынке ЭК имеется большой выбор элементов в различных корпусах для поверхно-стного монтажа. Причем, разработка корпусов для ЭК приблизилась к такой стадии, кoгда её poль -становится столь же важной, как и разработка самих компо-нентов. Основными компонентами для поверхностно-го монтажа являются большие (БИС) и сверх-большие (СБИС) интегральные схемы (ИС) и полупроводнико-вые приборы в малогабаритных корпусах. Существует большой выбор корпусов для поверхностного монтажа. Необходимо отметить, что размеры кристалла ИС продолжают увеличиваться, а размеры элементов в нем – уменьшаются, поэтому специалисты, занимаю-щееся вопросами сборки компонентов, столкнулись с двойной проблемой. Во-первых, необходимо собир-ать физически большой кристалл,высокая плотность элементов в котором требует увеличения числа контактных площадок для соединения его с внутренними выводами корпуса. Во вторых, увеличение размеров и плотности упаковки элементов в кристаллах БИС и СБИС требует увеличения числа выводов в корпусах, в которые они монтируются, что может приводить к возрастанию их размеров, веса, ухудшению электри-ческих характеристик и быстродействия микроприбо-ров.

Поэтому техника корпусирования БИС и СБИС – динамичная, бурно развивающаяся область микро-электроники, при этом основной тенденцией является стремление к минимизации объемов корпуса при -

одновременном росте числа выводов с уменьшением расстояния между ними.

Корпуса классифицируют в зависимости от конструктивных особенностей и геометрических pазмеров. Классификация корпусов для поверхностного монтажа приведена на рисунке 2.40. B соответствии с этой классификацией в таблице 2.13 приведены основ-ные данные о наиболее распространенных и перспективных типах корпусов.

Следует отметить, что некото-рые изготовители в справочных данных в качестве ос-новного приводят фирменное обозначение корпуса, а в комментариях дают сведения о соответствии фирменного обозначения общепринятому. Кроме того, часто перед общепринятыми обозначениями корпу-сов ставят букву, определяющую материал, из которо-го сделан корпус: P - пластик, С - керамика, М - ме-таллокерамика.

 

Рисунок 2.40 - Классификация корпусов микросхем, предназначенных для

поверхностного монтажа

 

Корпуса с выводами по периметру входят в состав семейства SOP, SOJ, QFJ, QFP, DIP. Наиболее рас-пространены корпуса SOP (число выводов от 8 до 100) и QFP (число выводов от 20 до 304). В корпусах с большим количеством выводов выпускают цифровые мик-росхемы средней и высокой степени интеграции, а корпусах с малым количеством выводов - цифровые микросхемы малой и средней степени интеграции, аналоговые микросхемы, диоды и транзисторы.

Микросхемы в исполнении TCP имеют ленточные выводы из тонкой медной или алюминиевой фольги на полимерной пленке, прикрепленные к кристаллу пай-кой или ультразвуковой сваркой. После установки на плату микросхемы должны герметизироваться в соста-ве платы. Они поставляются на ленте-носителе и хо-рошо приспособлены для автоматизированного кон-троля параметров и монтажа. Этот тип микросхем применяют в недорогой, не подлежащей ремонту -аппаратуре с большими объемами выпуска.

Для микросхем высокой и сверхвысокой степени интеграции в последние годы получили широкое распространение корпуса BGA, поскольку они от-носительно недороги и пpи большом количестве вы-водов занимают мало место на плате. Согласно тех-нологии ВGА бескорпусные кристаллы (один или не-сколько) монтируют на поверхность печатной мик-роплаты и герметизируют полимерным компаундом.

Микросхемы в корпусах BGA паяются на платы с помощью выводов, выполненных в виде массива шариков припоя на контактных площадках микроплаты. Дальнейшее развитие технологии корпусов BGA привело к созданию корпусов типа CSP, в которых отсутствует печатная микроплата, а шариковые выводы размещены непосредственно на контактных площадках в верхнем слое металлизации кристалла. После формирования шариковых выводов кристалл заливают тонким слоем пластмассы и монтируют на печатной плате так же,как корпус BGA. В случае необходимости на верхней стороне микросхемы устанавливают теплоотвод. При эффективности использования площади платы эта технология практически не уступает технологии flip-chip (монтаж на плату перевернутых бескорпусных кристаллов и герметизация их полимерным компаундом в составе платы). Основным тормозом в массовом выпуске микросхем в корпусах типа CSP и широком применении технологии flip-chip является отсутствие надёжного и недоpогого способа уменьшения напряжений в системе кристалл-печатная плата, возникающих из-за различия температурных коэффициентов pасширения полупроводникового кристалла (2×10-6/°С), меди (16,6×10-6/°С) и диэлектрика типа FR-4 ((15...19)×10-6/°С), из которо-го делают печатные платы.

Поэтому основные усилия разработчиков направлены на повышение надежнос-ти таких микросхем путем создания между кристаллом и платой недорогой переходной структуры, гасящей температурные напряжения.

 

 

Таблица 2.13 - Корпуса микросхем для поверхностного монтажа

Корпус     Краткое описание Шаг Выво дов, мм Внешний вид корпуса
Тип Полное название
1. Kopпycа для микросхем низкой, средней и высокой степени интеграции 1.1.С выводами вдоль двух боковых сторон корпуса 1.1.1. Со стандартным шагом расположения выводов
SO, SOP, SOL, SOIC Small Outline Package, Small Outline Integrated Circuit Выводы в виде крыла чайки или в виде буквы «L» 1.27    
SOJ Small Outline J-Lead Package Выводы в виде буквы «J» 1.27  
TSOP, вариант 2 Thin Small Outline Package Корпус c уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм), выводы расположены вдоль длинной стороны корпуса 1.27  
1.1.2. С уменьшенным шагом расположения выводов
TSOP, вариант 1 Тhin Small Outline Package Корпус с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм), выводы расположены вдоль короткой стороны корпуса 0.5      
SSOP, SSOL Shrink Small Outline Package Kopпyc SOP c уменьшенным шагом расположения выводов 1.00 0. 80 0.65 0.50
TSSOP Thin Shrink Small Outline Package Корпус SSOP с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм). Стандартизован EIAJ, JEDEC 0.65 0.50
TVSOP Thin Very Small Outline Package Миниатюрный корпус SOP 0,10
uSOIC microSOIC Миниатюрный корпус SOIC 0.65
1.2. С выводами вдоль четырех сторон корпуса 1.2.1. Со стандартными размерами корпуса
QFP Quad Flat Package Выводы в виде крыла чайки вдоль четырех сторон корпуса 1.00 0.80 0. 65  
PLCC Plastic Leaded Chip Carrier Кристаллоноситель с выводами в виде буквы Г. Стандартизован EIAJ, JEDEC 1.27 0.636

 

 

Продолжение таблицы 2.13 - Корпуса микросхем для поверхностного монтажа

 

Корпус     Краткое описание Шаг Выво дов, мм Внешний вид корпуса
Тип Полное название
1.2.2. С уменьшенными размерами корпуса
LQFP, NQFP Low Profile (Thin) Quad Flat Package Корпус OFP с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм) 0.80 0.65
MQFP Metric Thin Quad Flat Package Корпус QFP с метрическим шагом выводов и уменьшенной высотой над платой 0.60
FQFP Fine Pitch Quad Flat Package Корпус OFP с малым шагом расположения выводов. Стандартизован EIAJ 0.40
1.3. С матрицей выводов на нижней поверхности корпуса
BGA Ball Grid Array Микросхема или многокристальный модуль на двухслойной печатной микроплате, снабжен массивом шариковых выводов 1.27, 1.00  
CPS Chip Scale Package Корпус с размерами, незначительно превышающими размеры кристалла. Снабжен массивом шариковых выводов   1.00, 0.50      
2. Корпус а для транзисторов и микросхем низкой степени интеграции 2.1. С низкой рассеиваемой мощностью
SOT-23 Small Outline Transistor Для диодов, транзисторов, микросхем с малым количеством выводов. SOT-23 выпускается также в варианте исполнения с пятью (SOT-5, SOT-23-5) или шестью (SOT-6,S0T-23-6) выводами 0.95  
SOT-143 1.90    
SOT-323 0.65  
SOT-363 0.65
2.2. Со средней рассеиваемой мощностью
SOT-223 Small Outline Transistor Для транзисторов и микросхем с малым количеством выводов (DC/ DC преобразователей, стабилизаторов напряжения)   1.95  
DPAC D-package 4.80
2.3. С высокой рассеиваемой мощностью
  D2PAC D-package Для транзисторов и микросхем с повышенной рассеиваемой мощностью, высокий напряжением питания Как правило это приборы с импульсными токами до 100 А   2.54/ 5.08  
D3PAC D-package 10.9  

Для микросхем, имеющих регулярную структуру, небольшую потребляемую мощность и малое количество выводов (типичные представители подобных микросхем – микросхемы памяти) начали развивать тех-нологию изготовления многоуровневых («этажероч-ных») модулей 3DМ. Согласно одному из вариантов этой технологии каждый уровень выполняется аналогично микросхеме BGA, кристалл устанавливается -методом flip-chip и заливается слоем полимерного ком-паунда. Затем микроплаты разных уровней собирают в столбик, шариковые выводы припаивают для созда-ния вертикальных соединительных проводников, платы столбика скрепляют полимерным компаундом. Полу-ченный модуль монтируют на плату с помощью -шариковых выводов.

Корпуса семейства SOT первоначально были раз-работаны для транзисторов и имели три вывода (за ис-ключением SOT-363, который имел 6 выводов). Одна-ко впоследствии изготовители начали применять эти корпуса для микросхем, при необходимости увеличи-вая количество выводов с сохранением прежних габаритов. В частности, выпускаются микросхемы в -корпусах SOT-23 с пятью выводами и D2PAK – с четырьмя.

С точки зрения конструктора, разнообразие типо-размеров корпусов незначительно усложняет процесс разработки печатных плат, если их размеры заданы в одной измерительной системе. И наоборот, процесс разработки усложняется, если на плате для части корпусов размеры заданы в дюймах, а для остальных – в миллиметрах. Поэтому разработчику принципиальной электрической схемы следует стремиться к выбору микросхем, размеры которых заданы в единой измерительной системе.

Тонкопленочные чип-резисторы.

В общем количестве электронных компонентов, используемых при производстве аппаратуры, пассивные составляют 70%, причем не менее 50 % из них приходится на резисторы.

Конструкция чип-резисторов показана на рисунке 2.41.

Основанием чип-резисторов служит керамическая подложка на основе оксида алюминия, на которую наносится резистивный слой. Высокая точность величины сопротивления достигается лазерной подгонкой. Электрический контакт с печатной платой обеспечивается трехслойной поверхностью, состоящей из внутреннего слоя выводов палладий- серебро, барьерного слоя никеля и внешнего слоя выводов олово - свинец или олово. Введение в конструкцию дополнительного слоя никеля при пайке предотвращает миграцию серебра из внутреннего выводного слоя в припой.

На защитное покрытие из боросиликатного стекла наносится несмываемая кодовая маркировка номинала. Благодаря высокому качеству и стабильности параметров, чип-резисторы являются оптимальным выбором для любой аппаратуры.

Основные характеристики тонкопленочных чип-резисторов приведены в таблице 2.14.

 

 

Таблица 2.14 - Характеристики чип-резисторов

 

  Параметры/модель   CR0603   CR0805   CR1206
Номинальная мощность при 70 °С, Вт     1/10     1/8   ¼
Диапазон рабочих температур, °C     от –55 до 125
Максимальное напряжение, В   рабочее      
перегрузки
Диапазон сопротивлений/ Температурный коэффициент DR=5%   0 Ом – 10 Мом/± 200ppm/C  
DR=1% 10 Ом – 1 Мом/± 100ppm/C

 

 

Таблица 2.15 - Характеристики чип-конденсаторов

 

Параметры/тип диэлектрика     NPO/SOG   X7R     Z5U   Y5V
Диапазон рабочих температур, °C     -55…125        
Допустимое отклонение емкости до 10 пф -±0.5пф более ± 5% ±10%   ±20%   -20-+80%
Рабочее напряжение, В (=/~) 50/25   50/16   50/16   25/16  
Сопротивление изоляции, МОм Более 10000
           

 

Керамические чип-конденсаторы.

Конденсаторы были первыми ЭК, которые стали выпускать в исполнении, рассчитанном для монтажа на поверхность. Это самый распространенный вид конденсаторов в настоящее время. При малых габаритах они обеспечивают реализацию широкой шкалы ёмкости и заданного температурного коэффициента. Простота технологии изготовления делает керамические конденсаторы массовых серий самым дешевым видом этих компонентов. Конструкция керамического чип-конденсатора приведена на рисунке 2.42.

 

Рисунок 2.41 - Конструкция чип-резистора

Рисунок 2.42 - Конструкция чип-конденсатора

 

Такие чип-конденсаторы обладают высокой механической прочностью и выдерживают высокие механические нагрузки, возникающие при изготовлении и эксплуатации. Электрический контакт с печатной платой обеспечивается так же, как и при монтаже чип-резисторов.

 

 

Основные преимущества керамических чип-конденсаторов :

• трехслойные контактные поверхности с барьерным слоем никеля;

• высококачественные диэлектрические материалы;

• стойкость ко всем видам пайки.

Основные характеристики керамических конденсаторов приведены в таблице 2.15.

Характеристики диэлектрических материалов:

• NPO/SOG – ультрастабильная керамика. Имеет очень малые диэлектрические потери при изменениях температуры и близкие к нулю эффекты старения. Обладает низкой диэлектрической проницаемостью;

• X7R – высокая диэлектрическая проницаемость. Средние значения потерь при изменениях температуры и эффектов старения;

• Z54, Y5V – высокая диэлектрическая проницаемость.

Необходимо отметить, что развитие элементной базы для поверхностного монтажа характеризуется следующими особенностями:

• дальнейшим повышением степени интеграции полупроводниковых БИС, СБИС с расширением их функциональных возможностей;

• возрастающим разнообразием корпусов для поверхностного монтажа активных и пассивных компонентов;

• появлением для БИС и СБИС корпусов с особо малыми расстояниями между выводами или контактами, число которых возрастает, а также конструкций с использованием технологии flip-chip, безвыводных корпусов и с выводами на нижней стороне корпуса;

• разработкой и выпуском конструкций широкого ряда дискретных элементов (индуктивностей, трансформаторов, переключателей) для монтажа на поверхность КП.

 

Коммутационные платы

Переход от выводного монтажа к технологии поверхностного монтажа обеспечил уменьшение размеров КП. При этом размеры плат определяются характеристиками материалов, из которых они изготавливаются, так как в процессе пайки электронных компонентов одновременно происходит нагрев плат. Кроме того, необходимость уменьшения размеров плат связана с технологической оснасткой и оборудованием для монтажа и пайки.

Конструкция КП для поверхностного монтажа должна обеспечивать повышенную плотность монта-жа (в среднем более восьми компонентов на 1 см2), ширину проводящих дорожек и расстояний между ним-и менее 0,2 мм, минимальную длину межсоединений, отсутствие навесных перемычек, монтаж компонентов с двух сторон, возможность более интенсивного теп-лоотвода, полную автоматизацию сборки и монтажа компонентов, а также контроль качества сборки.

Применение современных компонентов для по-верхностного монтажа требует особых подходов к проектированию КП при выборе конфигурации и раз-меров контактных площадок и соединительных про-водников, а также допусков на изготовление КП. Следует подчеркнуть, что изготовители в документации на пассивные и активные электронные компоненты обыч-но приводят рекомендации по размерам и расположению контактных площадок, а также способу пайки с указанием температурно-временной характеристики процесса.

Для изготовления КП применяют различные органические и неорганические материалы. При этом совершенствуются известные технологические процес-сы а также появляются новые, позволяющие -существенно снизить производственные затраты и улучшить качество КП: лазерное экспонирование рисунка на шаблонах или самих КП, покрытых резистом; при-менение неудаляемых резистов, сухих (например, тер-момагнитных) резистов, способствующих повышению производительности при получении рисунка металлизации на КП.

При создании коммутационных проводников пре-обладают аддитивная и полуаддитвная технологии, однако многие зарубежные фирмы используют и субт-рактивную технологию, которая, как известно, требу-ет применения фольгированных диэлектрических мате-риалов, позволяющих получить минимальную ширинудорожек 50-100 мкм.

Изготовление КП с повышенной плотностью монта-жа поставило ряд задач, главными из которых являются:

• согласование по температурному коэффициенту расширения платы и монтируемых на ней электрон-ных компонентов;

• обеспечение теплоотвода при повышенной рассеи-ваемой мощности;

• оптимизации геометрии элементов коммутации с уче-том специфики электронных компонентов, а также свойств применяемых припоев, защитных и клеевых материалов.

Развитие техники поверхностного монтажа способствовало появлению новых технических пластмасс, керамических и раз-личных композиционных материалов, необходимых для опреде-ленных типов микросборок. При изготовлении простых и отно-сительно дешевых сборок полностью пригодны традиционные материалы, такие как слоистые бумажнофенольные и стеклоэпо-ксидные материалы.

Но поистине вызовом,который бросает технология поверхностного монтажа компонентов (ТПМК) изготовителям коммутационных плат, являются требования к точности их изготовления: в ТПМК на всех этапах технологического цикла допуски для плат должны составлять от 0,001 до 0,002 дюйма (0,0254 - 0,0508 мм).

 

В таблице 2.16 указаны факторы, обусловленные особенностями ТПМК применительно к изготовлению коммутационных плат. Они тесно связаны с компромиссом между плотностью монтажа и эффективным использованием коммутационной платы, а имен-но: более высокая степень использования плат может служить как целям уменьшения размеров платы с тем же самым коли-чеством коммутационных слоев, так и целям повышения функ-циональной сложности изделий при сохранении размеров плат с одновременным увеличением числа слоев. В обоих случаях в технологию изготовления плат должны вноситься изменения: миниатюризация отверстий и коммутационных дорожек, а также увеличение количества слоев коммутации требуют повышения точности технологических процессов.

megaobuchalka.ru

монтаж (электронных) компонентов - это... Что такое монтаж (электронных) компонентов?

 монтаж (электронных) компонентов

Makarov: component placement

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • монтаж (сборочный) узел
  • монтаж /демонтаж

Смотреть что такое "монтаж (электронных) компонентов" в других словарях:

  • Поверхностный монтаж — Запрос «SMD» перенаправляется сюда; об игровой консоли см. Sega Mega Drive. Выпаивание конденсатора типоразмера 0805 …   Википедия

  • Навесной монтаж — Военный радиоприёмник, сделанный навесным монтажом …   Википедия

  • ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010: Печатные узлы. Часть 1. Поверхностный монтаж и связанные с ним технологии. Общие технические требования — Терминология ГОСТ Р МЭК 61191 1 2010: Печатные узлы. Часть 1. Поверхностный монтаж и связанные с ним технологии. Общие технические требования оригинал документа: 3.1 данные технического задания (objective evidence): согласованная между заказчиком …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Печатная плата — со смонтированными на ней электронными компонентами …   Википедия

  • Изобретение интегральной схемы — Основная статья: Интегральная схема Идею интеграции множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника впервые предложил в 1952 году британский радиотехник Джеффри Даммер[en]. Год спустя Харвик Джонсон подал… …   Википедия

  • RCM group — (Russian Contract Manufacture group) холдинг, одним из первых предложил схему контрактного производства электронных блоков в России. На данный момент является крупным игроком российского рынка электроники. Офисы холдинга располагаются в Санкт… …   Википедия

  • Интегральная схема — Запрос «БИС» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Современные интегральные микросхемы, предназначенные для поверхностного монтажа Интегральная (микро)схема ( …   Википедия

  • Остек — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. ЗАО Предприятие Остек …   Википедия

  • РТС Инжиниринг — Тип ООО Год основания 1990 Расположение …   Википедия

  • Компактная люминесцентная лампа — со встроенным в цоколе (Е27) электронным ПРА …   Википедия

  • Чип-тюнинг — Чип тюнинг  это настройка режимов работы электронных контроллеров путем коррекции внутренних управляющих программ (firmware). В основном понятие применяется для обозначения коррекции программы блока управления двигателем автомобиля с целью… …   Википедия

universal_ru_en.academic.ru

Способ поверхностного монтажа электронных компонентов на печатной плате

 

Изобретение может быть использовано при выполнении навесного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП) в электронной и радиоэлектронной технике. Загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации контактных площадок ПП. Производят захват и перенос ЭК из накопителей в зону монтажа на ПП. Приварку выводов производят с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону. В процессе сварки осуществляют непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей. Приварку выводов ЭК к контактным площадкам ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Способ обеспечивает расширение технологических возможностей монтажа и повышение производительности.

Изобретение относится к электронной и радиоэлектронной технике и может быть использовано при выполнении навесного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП) в производстве, например, радио- и телеаппаратуры.

Известен способ контактной сварки по а.с. 1199532, кл. В 23 К 11/24 от 03.02.84, опубл. в БИ 47, 1985 г.. Способ заключается в формировании импульса сварочного тока и осуществлении им нагрева, сварки и отжига свариваемых деталей путем последовательного разряда n батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора, при этом величину сварочного тока в импульсе формируют по линейно-возрастающему закону путем последовательного уменьшения индуктивности L-разрядной цепи на величину L/n и увеличения емкости с каждой последовательно разряжаемой батареи конденсаторов на величину сn, причем последовательность времени разряда конденсаторов сохраняют постоянной. Недостатком способа является то, что он не предусматривает контроль качества соединения и корректировку сварочных режимов в процессе сварки в зависимости от состояния свариваемых элементов, что не гарантирует высокое качество каждого соединения и не позволяет использовать его в автоматическом техническом процессе. Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ поверхностного монтажа изделий электронной техники на печатной плате по пат. 2108213, кл. В 23 К 11/24 от 14.11.95, опубл. в БИ 10, 1998 г. Способ осуществляется в автоматическом режиме, при котором производят выборку ЭК из накопителя, захват и перенос их в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок (КП) на ПП, фиксацию ЭК на ПП предварительной приваркой не менее двух выводов, последующую приварку всех остальных выводов с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки производят непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения (ИК-излучения) из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния свариваемых поверхностей. Недостатком способа-прототипа является то, что он не предусматривает: - возможности монтажа на КП ПП ЭК, выводы которых расположены по всему периметру его корпуса, как в одном, так и в двух взаимно перпендикулярных положениях; - возможность монтажа на КП ПП ЭК, выводы которых расположены с двух противоположных сторон его корпуса, в двух взаимно перпендикулярных положениях. Все это сужает его функциональные возможности. В устройстве, реализующем данный способ, такой монтаж невозможен, поскольку разворот ЭК на 90o относительно КП ПП, например, с помощью манипулятора или, наоборот, разворот ПП на 90o относительно ЭК перенесенного в зону монтажа, так как ПП крепится на неподвижном столе. Кроме того, сварочная головка, снабженная двумя сварочными электродами, обеспечивает сварку выводов ЭК с КП ПП только в одном положении, заданном пространственным положением этих электродов. Решаемой технической задачей является разработка способа поверхностного монтажа ЭК на ПП в непрерывном автоматическом режиме, который обеспечивал бы более широкие возможности и повышение производительности за счет сокращения времени на операции коррекции ЭК на КП ПП. Ожидаемый технический результат реализации заявленного способа выражается в обеспечении возможности сварки выводов ЭК: - расположенных по всему периметру сторон его корпуса как в одном положении, так и в двух взаимно перпендикулярных положениях; - расположенных на двух противоположных сторонах его корпуса в двух взаимно-перпендикулярных положениях. Поставленная техническая задача решается способом поверхностного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП), обеспечивающим выполнение в автоматическом режиме всей совокупности операций монтажно-сборочного процесса ЭК на ПП - выборку ЭК из накопителя, захват и перенос ЭК в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок (КП) на ПП, фиксацию ЭК на ПП за счет предварительной приварки, по крайней мере, двух любых выводов ЭК на КП ПП, последующую сварку всех остальных выводов ЭК на КП ПП с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки осуществляется непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности ИК-излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей, загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации КП ПП, а приварку выводов ЭК к КП ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Возможность установки на КП ПП выводов ЭК, которые расположены на его корпусе по всему периметру или на двух противоположных сторонах, в одном или в двух взаимно перпендикулярных положениях, обеспечено загрузкой ЭК в накопители с учетом расположения их выводов относительно ориентации КП ПП, предназначенных для их монтажа. Возможность сварки выводов ЭК с КП ПП, которые расположены на его корпусе по всему периметру или на двух противоположных сторонах его корпуса в одном положении или в двух взаимно перпендикулярных положениях, обеспечено тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Способ поверхностного монтажа ЭК на ПП реализуется следующим образом. ЭК, которые необходимо монтировать на ПП в различных положениях, загружаются в накопители с учетом расположения их выводов относительно соответствующих КП ПП. Затем ЭК с помощью захвата манипулятора извлекают из того или иного накопителя в зависимости, на какую КП ПП оно предназначено быть установленным, переносят в зону монтажа, осуществляют коррекцию расположения выводов относительно координат КП на ПП и удерживают им в процессе приварки не менее двух выводов. Закрепленную на неподвижном столе ПП перемещают в зону монтажа и устанавливают так, чтобы выводы ЭК совмещались с КП ПП. Сварочную головку перемещают в положение, позволяющее произвести последовательно приварку двух диагонально-противоположных выводов ЭК с КП ПП. Приварку выводов ЭК к КП ПП осуществляют одной из двух пар сдвоенных сварочных электродов, которые образованы тремя электродами и расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. После этого захваты манипулятора освобождают ЭК и манипулятор уходит из зоны сварки за следующим ЭК. В это время сварочную головку и ПП перемещают по заданной программе для последовательной сварки остальных выводов ЭК с КП ПП. В процессе сварки производят непрерывный контроль качества соединения каждого вывода по радиационному потоку ИК-излучеиия из зоны сварки, и при необходимости ведется автоматическая корректировка сварочных режимов в пределах, обеспечивающих заданные параметры соединения. Эти пределы предварительно определены расчетно-экспериментальным путем. После завершения сварки выводов одного ЭК процесс повторяют для следующего ЭК в вышесказанной последовательности. Сварочные режимы обеспечиваются автоматически источником питания по линейно-возрастающему закону проходящим током повышенной частоты. Закон вложения энергии формируют для каждого соединения с учетом свариваемых материалов и геометрических размеров выводов ЭК и ПП. Проверка процесса приварки выводов ЭК к КП ПП была реализована на автоматической установке габаритами 1000800 мм, высотой 1400 мм. На ней выполнен монтаж ПП размерами 300200 мм, на которой установлены 30-35 микросхем 3-5 типов серии 133, 134, 564, микросхем 3-5 типов серии 133, 134, 564. Время от начальной операции монтажа до выхода готовой платы составило 12,5 мин. Ручной паяный монтаж аналогичной платы требует около 10-12 ч. Качество всех соединений проконтролировано в процессе монтажа системой неразрушающего контроля и подтверждено металлографическим анализом. При реализации на автоматической установке предлагаемого способа приварка к КП ПП тех же габаритов и с тем же количеством микросхем, выводов ЭК, которые расположены по всему периметру сторон его корпуса или с двух взаимно противоположных сторон его корпуса, в одном положении или в двух взаимно перпендикулярных положениях, производительность и качество монтажа должны быть аналогичными. Таким образом заявленный способ отвечает всем требованиям, определенным поставленной технической задачей.

Формула изобретения

Способ поверхностного монтажа электронных компонентов (ЭК) на печатной плате (ПП), включающий загрузку и выборку ЭК из накопителя, захват и перенос ЭК в зону монтажа на ПП, коррекцию расположения выводов ЭК относительно координат контактных площадок на ПП, фиксацию ЭК на ПП за счет предварительной приварки, по крайней мере, двух любых выводов ЭК на контактных площадках ПП, последующую сварку всех остальных выводов ЭК на контактных площадках ПП с использованием последовательного разряда батарей конденсаторов по линейно-возрастающему закону, при этом в процессе сварки осуществляют непрерывный дистанционный неразрушающий контроль качества каждого соединения по оценке интенсивности инфракрасного излучения из зоны сварки с возможностью корректировки сварочных режимов в зависимости от состояния и геометрии свариваемых поверхностей, отличающийся тем, что загрузку ЭК в накопители производят с учетом расположения их выводов относительно ориентации контактных площадок ПП, а приварку выводов ЭК к контактным площадкам ПП осуществляют тремя сварочными электродами, образующими две пары сдвоенных электродов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

www.findpatent.ru