Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Октября 2015 в 12:23, контрольная работа
Особенностями производства печатных плат являются:
1.Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск этих элементов в больших количествах и высокого качества – одно из основных требований вычислительного машиностроения. Массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов, унификация элементов создают условия для автоматизации их производства.
Класс Х - комплексно-смешанная сборка: through-hole, SMD, fine pitch, BGA
Класс Y - комплексно-смешанная сборка: through-hole, surface mount, Ultra fine pitch, CSP
Класс Z - комплексно-смешанная сборка: through-hole, Ultra fine pitch, COB, Flip Chip, TCP
Традиционные компоненты, монтируемые в отверстия были наиболее узким местом в процессе установки их на печатную плату, поскольку практически полностью исключали возможность автоматизации процесса.
Огромная экономия достигается внедрением технологии поверхностного монтажа в процессе установки компонентов. Гораздо проще и быстрее автоматизировать процесс установки поверхностно монтируемых компонентов, чем монтаж традиционных компонентов. Автоматизация процесса установки поверхностно монтируемых компонентов стала возможной, благодаря их корпусной структуре - CHIP структуре и, следовательно, поэтому нет необходимости устанавливать компоненты в отверстия на печатной плате. Также надо сказать об автоматизации этого процесса, что большинство автоматических машин для установки компонентов, могу устанавливать все типы SMD компонентов.
2.3 Автоматическая установка компонентов
Машины для автоматической установки работают по трем основным принципам: поочередная, поочередно-одновременная и одновременная установка компонентов. В аппаратах поочередной установки один компонент все время устанавливается одной или двумя установочными головками. Поочередная установка, также может проводиться при помощи револьверной головки. В поочередно-одновременной установке несколько компонентов может быть установлено одновременно. Установочные машины одновременного типа, устанавливают все или возможно-большее количество компонентов за один раз.
Поочередные и поочередно-одновременные машины, также называются последовательными и их основное преимущество в гибкости настройки. Если машина поочередной установки оснащена револьверной головкой, скорость установки компонентов на печатную плату значительно возрастает. Эти машины могут устанавливать компоненты нескольких типов. Место установки компонента может быть легко изменено, а точность установки достаточно высока.
Если для изменения места установки компонента в машинах поочередного и поочередно-одновременного типа достаточно изменить
программы, то для машины одновременной установки требуются значительные ложные механические изменения. Поэтому, эти машины используются, в основном, для особо больших партий изделий.
2.4 Ручная установка компонентов
Поверхностно монтируемые компоненты могут устанавливаться как в ручную, так и механически. Ручная установка SMD компонентов проще, чем установка компонентов монтируемых в отверстия. Небольшие размеры и маленькое расстояние между проводниками вводит, однако, некоторые требования к рабочему инструменту и рабочей атмосфере. Чаще всего, эти компоненты устанавливаются на печатную плату при помощи вакуумного пинцета, использование различных насадок пинцета позволяет устанавливать компоненты практически всех типов. Ручная установка вакуумным пинцетом нуждается в специальной технической поддержке, чтобы компоненты были установлены правильно и точно на контактные площадки печатной платы. Это и ограничивает производительность ручной установки до порядка 500 компонентов в час.
Преимущества SMT:
1.Меньшие размеры компонентов приводят к уменьшению размеров плат, что уменьшает себестоимость. Типичное SMT преобразование уменьшает пространство на плате до 30 % размера за счет отсутствия отверстий.
2.Большее количество функциональных возможностей для размера платы.
3.Компоненты могут легко размещаться с обеих сторон p.c. плата, что увеличивает плотность размещения.
4.Меньший размер изделия и вес могут уступать приведенным издержкам упаковки и увеличиваемым оборотам рынка.
5.Меньшая масса изделия и более низкий профиль изделия могут улучшать вибро- и ударо-прочностные свойства.
6.Некоторые более новые компоненты доступны только в SMT модулях.
7.Ручная сборка PTH компонентов, которая заменяется автоматической сборкой SMT компонентов, потенциально уменьшает полные издержки производства.
8.SMT пайки имеет более высокий потенциал для выходов, чем пайка волной SMT или PTH компонентов. Пайка волной все еще считается, надежным процессом, но она может уступать по незначительно большему количеству дефектов.
9.При наличии требуемого оборудования процесс перепайки и замены элементов на SMT проще, чем на PTH платах. Удобная подача SMT интегральных схем может быть удаляться и заменяться неоднократно с той же самой платы без повреждения интегральной схемы или плату, что нельзя сделать с 40-pin DIP интегральными схемами (ИС).
Недостатки SMT:
Платы с SMT компонентами требуют специальной разработки и автоматизированного проектирования (CAD), c такими же высокими требованиями к допускам и качеству как и у p.c. платы.
Экономически оправданным методом применения SMT компонентов при изготовлении печатных плат является наличием оборудования автоматизации сборки.
Сборка руками практически не допустима.
Применение обычного паяльника при ремонте SMT плат не допустимо.
Любые технические изменения влекут за собой изменения расположения компонентов и требуют новых затрат, таких как изготовление нового трафарет для клея и т. п., что влечет за собой дополнительные расходы.
Некоторые разработки требуют применения DIP компонентов. При сборки таких плат приходиться применять автоматическую установку PTH и SMT компонентов, что увеличивает издержки на выполнение дополнительных сборочных шагов. В таких случаях, есть такие платы, реализация которых на DIP компонентах имела бы меньшую стоимость сборочной операции.
При применении SMT появляются дополнительные издержки на программирование процесса автоматизации сборки и изготовление трафаретов.
2.5 Материалы для производства печатных плат
Заготовки для жестких печатных плат представляют собой несколько спрессованных слоев стекловолокна (обычно 8 слоев), покрытых медной фольгой. Пространство между слоями заполнено наполнителем.
Самый простой способ расположения стеклянных волокон - когда они перпендикулярны друг другу. При различной ориентации волокон в слоях прочностные характеристики материала становятся одинаковыми по всем направлениям. Толщина материала оценивается без учета медной фольги. Толщина фольги одинакова с обеих сторон.
Основа: бумага, стекловолокно, керамика, арамид. Наполнитель: фенольная смола, эпоксидная смола, полиэстер, полиимидная смола, бисмалеинимид-триазин, эфир цианата, фторопласт.
Существует множество материалов для печатных плат. Они выполняю роль диэлектрика и различаются своими электрическими , механическими и температурными особенностями. Наиболее важные характеристики, которые учитываются при выборе диэлектрика, являются диэлектрическая постоянная (особенно для высокоскоростных пп) и температура стеклования Tg.
При проектировании печатных плат необходимо учитывать диэлектрические свойства материала (диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь). От правильного выбора материала зависит исправная работа платы.
Диэлектрическая постоянная (проницаемость) - отношение емкости конденсатора, где в качестве диэлектрика используется испытываемый материал, к емкости такого же воздушного конденсатора. Она существенно зависит от типа вещества и от внешних условий (температуры, давления, влажности и частоты).
Эту характеристику необходимо учитывать (особенно для высокочастотных пп) по той причине, что высокое быстродействие современных пп предъявляет особые требования к таким параметрам, как время задержки сигналов и емкость.
Скорость передачи сигналов в проводниках зависит главным образом от диэлектрической проницаемости. Ее значения для современных диэлектриков для печатных плат лежат в пределах 2,2 - 10,2. Задержка сигнала в линии может превышать 6 нс/м.
Использование диэлектриков с улучшенными диэлектрическими параметрами дает незначительный выигрыш в задержке.
Подложка является основой для крепления элементов печатной платы, в свою очередь сама плата закрепляется в корпусе прибора. Поэтому материалы для ПП должны обладать определенной несшей способностью и прочностью, а так же обеспечивать качественное крепление в корпус прибора.
Прочность на изгиб - это разрушающее усилие для бруска, закрепленного на концах и нагруженного в центре. Ниже приведены значения прочности на изгиб (кг/см2) для некоторых видов материалов.
Деформация под нагрузкой - процентное изменение толщины при воздействии нагрузки. Этот параметр определяет способность жесткого пластика в сборке с другими элементами, прикрепленными болтами, заклепками или другими крепежными приспособлениями, сохранять постоянной силу сжатия, не обнаруживая текучести или ослабления жесткости сборки.
Модуль эластичности при изгибе может быть определен для сжимающих, изгибающих и разрывающих нагрузок.
Модуль упругости - это отношение (в пределах упругости материала) действующего усилия к соответствующей величине деформации.
Предел упругости - самое большое растягивающее напряжение, которое выдерживает материал без остаточной деформации.
Напряжение - усилие на единицу площади первоначального поперечного сечения, которое выдерживает испытываемый образец в данный момент.
Растяжение - отношение удлинения к первоначальной длине, т.е. безразмерная величина, определяющая изменение длины на единицу первоначальной длины.
В геймпаде и во всём техническом прогрессе печатные платы играют значительную роль. Они значительно облегчают работу человека в повседневной жизни, промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д. Цели и задачи были достигнуты.