Разъемные соединения

Основным видом разъемных соединений явл. резьбовое с помощью которого крепятся панели, переключатели, тумблеры, переменные резисторы. Для выполнения резьбовых соединений применяются ручной резьбозавертывающий инструмент, полуавтоматическое и автоматическое оборудование. В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно применять автоматическое оборудование, в котором сопряжение собираемых деталей, подача и ориентация крепежа, выполнение сборки соединения осуществляются механизмами в едином технологическом цикле. Однако такое оборудование имеет достаточно сложные конструкции, низкую надежность и высокую стоимость.

Важным условием обеспечения качества резьбовых соединений при работе с использованием механизированного и автоматизированного оснащения является установление необходимого усилия затяжки. На основании изложенного максимальные моменты затяжки резьбовых соединений определяются из уравнений: а) при работе на растяжение б) при работе на кручение

в) при работе на срез г) исходя из прочности шлицев на смятие

Для повышения надежности соединений и предохранения от самоотвинчивания применяют следующие методы: 1) стопорение с помощью механических средств (кернения, обвязочной проволоки). 2) стопорение герметиками; 3) стопорение краской.

Стопорение с применением механических средств (кроме кернения) используется в соединениях, выполняющих крепление элементов конструкций, подвергающихся замене в процессе эксплуатации. Контровочная краска применяется для резьбовых соединений небольшого диаметра (Ml...Мб) и крепления узлов конструкций, расположенных внутри блоков и подвергающихся в процессе сборки частым регулировкам. Стопорение с помощью герметиков является универсальным способом, обеспечивающим надежность соединений при воздействии повышенной влажности, циклических температур, вибрационных и ударных нагрузок. Отвержденные герметики не влияют на полимерные материалы, не вызывают коррозии металлов и покрытий.

2.3.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СКЛЕИВАНИЯ

Склеивание-это технол. процесс соединения изделий, осуществл. с помощью спец. веществ, которые вследствие взаимодействия с поверх-ю изделий и изменения своего физич. состояния способны при определенных условиях прочно их скреплять. Соединение с помощью клеев является результатом проявления сил адгезии, аутогезии и когезии.

Адгезия — это явление возникновения сил молекуляр. взаимодействия между полярными молекулами клея и молекулами соед-х матер-в.

Аутогезией называется явление прилипания поверхностей однородных материалов, например при соединении резин, термопластов.

Когезия — это явл-е сцепления молекул склеивающего вещ-ва между собой в V тела.

Основным требованием, предъявляемым к клеевому шву, является механическая прочность соединения. Применяемые в промышленности конструкционные клеи по химической природе основных компонентов разделяют на термореактивные, термопластичные, эластомеры, на основе неорганических соединений. Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: подготовки поверхности деталей, приготовления клея, склеивания и контроля качества соединения. Перед склеиванием детали тщательно очищают от загрязнений, используя обезжиривание в органических растворителях или механическую обработку. Наносят тонкий ровный слой склеивающего вещества толщиной 0, 1...0, 15 мм на подготовленные поверхности шприцем, кистью, шпателем. Рекомендуется наносить несколько слоев клея с промежуточной сушкой каждого, после чего соединение фиксируют в приспособлении для склеивания и выдерживают в нем при оптимальных условиях. Отверждение клея проводят на воздухе, в сушильных шкафах, на установках. В промышленности также широко распространены анаэробные клей-герметики, клеи-расплавы, пленочные клеи. Анаэробными называются клеевые композиции, способные отверждаться без доступа воздуха и не содержащие растворителей. Клеи-расплавы представляют собой термопластичные, не содержащие растворитель композиции, которые при нагревании переходят в вязкотекучее состояние и быстро возвращаются в твердое состояние при охлаждении до комнатной температуры. Наиболее рациональное использование клеев-расплавов — в виде пленок. При этом обеспечивается равномерная толщина клеевого шва, плотное соединение, удобство применения и низкая стоимость.

2.3.3 ПАЙКА МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Конструкц.пайка выполняется низко-, средне- и высокотемпературными припоями. Низко- и среднетемпературная пайка применяется в производстве прецизионных паяных соединений, так как уменьшение нагрева существенно снижает деформацию деталей, а высокотемпературная — при изготовлении крупногабаритных конструкций, обладающих высокой механической прочностью и термостойкостью

Индукц. пайка основана на разогреве паяемых деталей под действием ЭМ излучения. Она позволяет производить процессы с высокой скоростью, одновременно паять несколько швов сложной пространственной конфигурации.

Пайка в печи с контролируемой атмосферой обеспечивает равномерность нагрева, точность поддержания температуры и времени выдержки, стабильность качества, легко поддается автоматизации, устраняет операции флюсования и последующей очистки.

Пайка в ваннах с расплавленной солью применяется для сборки крупногабаритных изделий. Состав расплава подбирается таким образом, чтобы он обеспечивал требуемую температуру и оказывал флюсующее действие на соединяемые поверхности. Собранные под пайку узлы предварительно нагревают в печи до температуры на 80...100°С ниже температуры плавления припоя. После выдержки в расплаве детали вместе с приспособлении извлекают из ванны и после охлаждения тщательно промывают для удаления остатков флюса.

2.4.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПЕЧАТНЫМ ПЛАТАМ

Печатные платы — это элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элементов электрической цепи. Они получили широкое распространение в произв-ве модулей, ячеек и блоков РЭА благодаря след. преимуществам по сравнению с традиционным монтажом пров-ками и кабелями: 1) увелич. плотности монтаж. соединений и возможность микромини-атюризации изделий; 2) гарантированная стабильность и повторяемость эл.характеристик (проводимости, паразитных емкости и индук); 3) повышенная стойкость и климат. и мех. воздействиям; 4) увеличение надежности.

К недостаткам следует отнести сложность внесения изменений в конструкцию и ограниченную ремонтопригодность.

Элементами ПП являются диэлектрическое основание, металлическое покрытие в виде рисунка печатных проводников и контактных площадок, монтажные и фиксирующие отверстия. Диэлектрическое основание ПП или МПП должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре и не иметь внутренних пузырей и раковин, посторонних включений, сколов, трещин и расслоений. Проводящий рисунок ПП должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, отслоений, подтравливания, разрывов, темных пятен. При недопустимом повреждении металлизированные отверстия восстанавливают с помощью пустотелых заклепок, и их число не должно превышать 2% от общего числа отверстий, но не более 10 шт. на ПП. Контактные площадки представляют собой участки металлического покрытия, которые соединяют печатные проводники с металлизацией монтажных отверстий.

2.4.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И МЕТОДОВ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

В завис-ти от числа нанесенных печ. проводящ. слоев ПП раздел. на одно-, двусторонние и многослойные. Односторонние (ОПП) выполн. на слоистом прессованном или рельефном литом основании без или с металлизацией отверстий. Платы на слоистом диэлектрике просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Низкие затраты, высокие техн-ть и нагревостойкость имеют рельефные литые ПП, на одной стороне которых расположены элементы печ. монтажа, а на другой-объемные эл-ты. в этих платах за один технол. цикл получ. вся конструкция с монтаж. отверстиями и спец. углублениями для расположения ЭРЭ.

Двусторонние (ДПП) имеют проводящий рисунок на обеих сторонах диэлек. или метал. основания. Электр. связь слоев печ. монтажа осуществляется с помощью металлизации отверстий. Многослойные ПП сост. из череду-ющихся слоев изоляц. материала и проводящ. рисунка, соединенных клеевыми прокладками в монолитную структуру путем прессования. Электр. связь между проводящими слоями выполняется спец.объем. деталями, печ. эл-ми.

Гибкие печю платы оформлены конструктивно как ОПП или ДПП, но выполн. на эластич. основании. Они применяются в тех случаях, когда плата после изготовления подвергается вибрациям, многократным изгибам или ей после установки ЭРЭ необходимо придать компактную изогнутую форму.

Проводные печ. платы представляют собой диэлектр. основание, на котором выполняются печ. монтаж или его отдел. элементы (контакт. площадки, шины питания и заземления), а необх. эл. соед-я проводят изолир. проводами.

Методы изготовления ПП разделяют на две группы: субтрактивные и аддитивные. В субтрактивных методах в качестве основания для печ. монтажа используют фольгир. диэле-ктрики, на кот. формируется проводящ. рис. путем удаления фольги с непровод. участков.

Аддитив. методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектр. основание, на которое предварит. может наноситься слой клеев. композиции. По способу создания токопроводящего покрытия аддит. методы раздел. на хим. и хим.-гальвани.

Основ.методами, применяемыми в промыш-ленности для создания рис. печ. монтажа, явл. офсетная печать, сеткография и фотопечать.

2.4.3 КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества (синтет. смолы, которая может быть термоактивной или термопластичной), керамич. и металлич. (с поверхн. диэлектрическим слоем) материалы. Выбор материала определ. электроизоляц. свойствами, механ. прочностью, обрабаты-ваемостью, стабильностью пар-ров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся клим. условий, себестоимостью.

В качестве основы в слоистых пластиках используют электроизоляционную бумагу или чаще стеклянную ткань. Соединение отдельных слоев МПП осуществляют специальными склеивающими прокладками. Для производства печатных кабелей применяют армированные фольгированные пленки из фторопласта и полиэфирные пленки. Керамические материалы характеризуются высокой механической прочностью, стабильностью электрических характеристик и геометрических параметров. Изготавливают керамические платы прессованием, литьем под давлением или отливкой пленок. Металлические платы применяются в изделиях с большой токовой нагрузкой, работающих при повышенных температурах. В качестве основы используется алюминий или сплавы железа с никелем. Соответствие физико-механических свойств и других качественных характеристик конструкционных материалов, используемых при изготовлении ПП и МПП, требованиям тех. условий устанавливается вход. контролем предприятия по стандарт. методикам.

2.4.4 ТЕХ. ОСНАСТКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Точность и разрешающая способность получ-х ПП в 1 очер. определ. качеством используемой специальной тех. оснастки, осн. видами которой являются фотошаблоны, сетчатые трафареты и печ. формы (клише). Фотошаблон — это графич. позитивное или негатив. изображение рисунка печ. монтажа, выполненного в натуральную величину на светопроницаемом основании. По назначению они разделяются на контрольные, которые хранятся в спец. помещении как эталоны, и рабочие, которые изготавливаются с контрольных методом контакт. печати и служат для перенесения имеющ. на них рис. на плату.

На рабочем поле фотошаблона не допускаются ореолы, пятна, точки, разрывы, полосы и другие видим. дефекты. Фш долж. быть износостойким.

Обычно фотошаблоны получают на основе оригинала ПП, выполненного также на материале, который имеет стабильные размеры, но в увеличенном масштабе 2: 1, 4: 1, 10: 1. Оптимальный масштаб выбирается исходя из габаритов ПП, требуемой точности получения фотошаблона и погрешности изготовления оригинала выбранным методом:

где , - половина поля допуска на изготовление оригинала и фотошаблона.

Основ. методами получения оригиналов явл. вычерчивание, наклеивание липкой ленты и вырезание эмали.

Вычерчивание изображения оригинала на спец. бумаге или малоусадочной пленке, на которую предварительно наносится непроявляющейся синей краской коорд. сетка, осущ. на автомат. чертеж. аппарате, управ. координатографом.

Метод аппликаций состоит в наклеивании на прозрачное основание калиброванных одиночных и групповых элементов.

Из готового оригинала контр. фотошаблоны получают масштабным фотографированием. Более прогрессивным является метод получения фотошаблонов сканирующим световым лучом непосредственно на фотопластинке (без изгот-я оригинала) с помощью высокопроизводит. координатографов, работа кот. управл. ЭВМ.

Сетчатые трафареты представляют собой металлич. раму из алюмин. сплава, на которую натянут тканый материал. Для изготовления сетчатого трафарета на поверхность рамы наносят клей и на нее укладывают нарезанную сетку. Рисунок платы на поверхности сетки получают прямым копированием через фотошаблон. Дальнейшие операции — экспонирование через фотошаблон, проявление и контроль качества.

2.4.5 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Мех. обработка включает раскрой листового материала на полосы, получение из них заготовок, выполнение фиксир, технологич, переход. и монтаж. отверстий, получение чис-тов. контура ПП. Размеры заготовок определ. треб-ями чертежа и наличием по всему периметру технолог. поля, на кот. выполняются фиксир. отверстия для базирования деталей в процессе изготовления и тестовые элементы. При прессовании МПП на тех. поле образуется зона некачественной пропрессовки пакета, которая удаляется при обработке контура.

Выбор метода получения заготовок определ. типом производства. В крупносерийном и массовом производстве раскрой листового материала осущ. штамповкой на кривошипных прессах с одновременной пробивкой фиксир. отверстий на технолог. поле. Вырубку в штампах производят как в холодном, так и в нагретом состоянии материала.

Заготовки ПП в единич. и мелкосер. произв-ве получают разрезкой на одно- и многоножевых роликовых или гильотинных ножницах. Фиксир. отверстия диаметром 4... 6 мм выполняют штамповкой или сверлением с высокой точностью.

Монтажные и переходные отверстия получают также штамповкой и сверлением. Пробивку отверстий на универсальных или специальных штампах применяют в тех случаях, когда отверстие в дальнейшем не подвергается металлизации и его диаметр не менее 1 мм. Правильный выбор зазоров между рабочими частями штампа, их размеров и геометрии, а также усилий при штамповке позволяет свести к минимуму образование трещин на материале и расслоений.

Металлизированные монтажные и переходные отверстия обрабатывают с высокой точностью на специализированных одно- и многошпиндельных сверлильных станках. Эти станки имеют координатный стол с автоматической системой позиционирования, сверлильные шпиндели с бесступенчатым регулированием скорости. Чистовой контур ПП получают штамповкой, отрезкой на гильотинных ножницах или на специальных станках с прецизионными алмазными пилами, фрезерованием.

2.4.6. ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Формирование токопроводящих элементов ПП осуществляется 2 осн. методами: 1. Химическая металлизация испол. в качестве осн. слоя при изготовлении плат аддитивным методом или как подслой перед гальваническим осаждением в комбинированных методах.

Процесс химической металлизации основан на окисл-восстановит. реакции ионов ме из его комплексной соли в определенной среде, при которой необходимые для восстановления катионов металла электроны получают в рез-те окис-я спец. веществ, наз. восстановителями. Осн. проблемами хим. металлизации являются низкая производ-ть, сложность процесса, испол-е дорогостоящих материалов.

2. Гальваническая металлизация при произв-ве ПП примен. для усиления слоя хим. меди, нанесения металлич. резиста, с целью предо-хранения провод.рисунка при травлении плат, защиты его от коррозии и обеспечения хорошей паяемости; Заготовки плат, закрепл. на спец. подвесках-токоподводах, помещают в гальванич. ванну с электролитом между анодами, выполнен. из ме покрытия. Режим электрохим. металлизации выбирают таким образом, чтобы при выс. производительности были обеспечены равномерность толщины покрытия и его адгезия. Для меднения ПП применяют различ. электролиты. Повышение объемов производства и треб-й к качеству ПП, усложнение аппаратуры и ее микромини-атюризация треб. развития перспект. методов электрохим. металлизации и производит. технологического оборудования.

2.4.7. ФОРМИРОВАНИЕ РИСУНКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Нанесение рисунка схемы на ПП необх. для получения защит. маски треб. конфигурации при осуществлении процессов металлизации и травления. Наиб. распростран:

Сеткографический метод получения рисунка ПП основан на применении специальных кислотостойких быстросохнущих красок, которые после продавливания через трафарет закрепляются на поверхности заготовки в результате испарения растворителя.

Качество наносимого защит. слоя в значит. степени определяется вязкостью используемых трафарет. красок. При оптим. знач-и вязкости краска не должна самопроизвольно растекаться по печ. форме и по заготовке, но легко и равномерно должна растекаться под воздействием ракеля и продавливаться сквозь отверстия печатающих элементов формы.

Нанесение защит. краски чз сетчатый трафарет осуществляется вручную или автоматическим оборудованием. Загрузка ПП в станок происходит посредством ленточного конвейера подъемн-спускающ. типа. Закрепление краски на заготовке осуществл. длительной сушкой. Снимают трафар. краску 3..5%-ным раствором горячей щелочи. Фотограф. метод предусматр. нанесение на подготовленную пов-ть заготовки ПП спец. светочувствительных материалов-фоторезистов, которые раздел. на негативные и позитивные. Негативные (облученные участки остаются на плате, а необлученные удаляются при проявлении), позитивные (облученные участки удаляются при проявлении).

Экспонирование предназначено для иници-ирования фотохим. реакций в фоторезистах. Оно проводится в установках, состоящих из источников света работающих в ультрафио-летовой области. После проявления остав-шийся фоторезист должен быть твердым, блестящим, сплош. покрытием на поверхности заготовки с хорошей адгезией к ней, без проколов и других дефектов.

2.4.8. ТРАВЛЕНИЕ МЕДИ С ПРОБЕЛЬНЫХ МЕСТ

Травление-слож.окислит.-восстан. процесс, который применяют для формирования проводящ. рисунка печ.монтажа путем удаления меди с непроводящих (пробельных) участков. Травление выполняют химич. или электрохимич. способом. Для химич. процесса разработаны и используются в промышленности многочисленные составы на основе хлорного железа, хлорной меди и др. Выбор травильного р-ра определяется след. факторами: типом применяемого резиста, скоростью травления, величиной бокового подтравливания, сложн-ю оборуд-я, возмож-ю регенерации и экономич-ю стадий процесса.

Скорость травления меди зависит от состава травителя, концентрации в нем окис-ля, t р-ра и кол-ва меди, перешедшей в раствор. Скорость травления оказ. существ. влияние на качество формир. элементов ПП. При малых скоростях время пребывания платы в травителе увелич., что приводит к ухудшению диэлектр. свойств оснований и увелич. бокового подтравливания. Величина бокового подтравливания оценивает-ся фактором травления K=S/a, который предст. собой отношение толщины фольги S к величине изменения ширины печ. проводника Тех. процесс травления состоит из операций предварит. очистки меди, повыш. равномер-ность ее удаления, непосредственно удаления меди с пробельных участков платы, очистки поверх. диэлектрика, осветления при необх-ти поверхности металлорезиста и сушки.

Хим. удаление меди проводится погруж-ем ПП в травитель, наплескиванием р-ра на их пов-ть.

Электрохимическое травление ПП основано на анодном растворении меди с последующим восстановлением ионов стравленного металла на катоде. Такой процесс по сравнению с хим. травлением обладает рядом преимуществ: упрощением состава электролита, методики его приготовления, очистки сточных вод, высокой и стабильной скоростью травления в течение длительного периода времени. Широкое прим-е электрохим. травления сдерживается нерав-номерностью удаления ме по плоскости платы, что приводит к образованию невытравленных островков и прекращению процесса.

2.4.9. ПОДГОТОВИТ. ОПЕРАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ПП

Подготов. операц предназнач. для обеспечения качества при выполнении основных процессов формирования элементов печ. монтажа. Они вкл. очистку исходных материалов и монтажных отверстий от окислов, жировых пятен, смазки, пленок и других загрязнений, а также контроль кач-ва подготовки. В зависимости от характера и степени загрязнений очистку (активирование) проводят механич, химич, электрохимич, плазм. методами и их сочетанием. Выбор техн. оборудования для подготовительных операций определяется серийностью производства.

Механ. подготовка в условиях мелкосерийного производства осуществляется вручную смесью венской извести и шлиф-порошка под струей воды. Руч. химич. и электрохимич. подготовка поверхности проводится в ваннах с различными р-рами при покачивании плат и последующей их промывкой, а механизированная - на авто-операторных линиях модульного типа. Высокое качество и производительность обеспечивает плазменная очистка ПП, которая устраняет использование токсичных кислот, щелочей и их вредное воздействие на обслуживающий персонал, материалы обработки и окружающую среду. Контроль качества подготовки металлич. поверхностей заготовок ПП оценивают по полноте смачивания их водой. К подготов. операциям относится упаковка ПП, которая производится на автоматическом оборудовании.

2.4.10 ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Для изготовления МПП разработаны многочисл. варианты конструктивно-технолог. исполнения, каждый из которых характеризуется рядом достоинств и недостатков, определяющих их выбор. Номенклатура их постоянно обновляется и совершенствуется, однако сущ-ют некоторые установившиеся разновидности, которые часто применяются на производстве.

1.МПП с металлизацией сквозных отверстий. Позволяет получать по 20 слоев МПП, характер. выс. плотностью, хорошим кач-вом межслойных соед-й, относит. простотой и экономичностью.

В производстве прим. комплексную подготовку металлизированных отверстий, которая вкл. гидроабразивную очистку, подтравливание диэлектрика и ультразвуковую промывку для удаления продуктов химических реакций и остатков кислот.

Процесс прессования явл. одной из важнейших операций изготовления различных видов МПП, которая обеспечивает качество изделий. Для прессования МПП применяют специализир. многоярусные гидравлические прессы, оборудованные системами нагрева и охлаждения плит и устройствами для регулирования поддержания технологических режимов. При автоматическом прессовании по заданной программе пресс-формы с обрабатываемыми пакетами МПП с помощью пневматического автооператора перемещаются из позиции загрузки в нагретые плиты гидравлического пресса. Плиты сжимают пакеты в пресс-формах при низком давлении в течение заданного времени, а затем автоматически переключаются на высокое давление. В позицию загрузки устанавливается следующая партия пресс-форм.