Категория: Инструкции
0.1. Документ вступает в силу с момента утверждения.
0.2. Разработчик документа: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
0.3. Документ согласован: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
0.4. Периодическая проверка данного документа производится с интервалом, не превышающим 3 года.
1. Общие положения1.1. Должность "Оператор автоматической линии подготовки и пайки электрорадиоэлементов на печатных платах 4-го разряда" относится к категории "Рабочие".
1.2. Квалификационные требования - полное или базовое общее среднее образование. Профессионально-техническое образование. Повышение квалификации. Стаж работы по профессии 3 разряда не менее 1 года.
1.3. Знает и применяет в деятельности:
- устройство и принцип работы автоматической линии пайки электрорадиоэлементов на печатных платах;
- инструкции по эксплуатации автоматов, полуавтоматов и всего комплекса;
- требования технологического процесса по подготовке к пайку электрорадиоэлементов;
- методы под налаживания ГВМ;
- способы установки инструмента на ГВМ;
- определение простейших неисправностей ГВМ, правила наладки оборудования, которое использует;
- основы проектирования программ для АРПМ и ГГ-2633;
- основы знаний по электро - и радиотехнике.
1.4. Назначается на должность и освобождается от должности приказом по организации (предприятию/учреждению).
1.5. Подчиняется непосредственно _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
1.6. Руководит работой _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
1.7. Во время отсутствия, замещается лицом, назначенным в установленном порядке, которое приобретает соответствующие права и несет ответственность за надлежащее выполнение возложенных на него обязанностей.
2. Характеристика работ, задачи и должностные обязанности2.1. Ведет процесс распаковки, формовки, лужения, напрессовкой и пайки электрорадиоэлементов на печатные платы на комплексе автоматов и полуавтоматов ГГ-2628, ГГ-2629, ГГ-2630, ГГ-2623 т.д.
2.2. Настраивает комплекс и подстраивает АРПМ.
2.3. Вклеивает ВЕТ и проводит автоматизированное составление с пульта управления различных печатных узлов (ДВ) с большим числом переходов, требующих перестановок ДВ под их крепления на гибких производственных модулях с программным управлением.
2.4. Ведет работу с вычислительным управляющим устройством.
2.5. Налаживает ГВМ, которые обслуживает в процессе работы.
2.6. Контролирует и измеряет режимы работы комплекса с учетом требований технологического процесса.
2.7. Контролирует и находит ошибки в перфолентах.
2.8. Участвует в разработке программ.
2.9. Знает, понимает и применяет действующие нормативные документы, касающиеся его деятельности.
2.10. Знает и выполняет требования нормативных актов об охране труда и окружающей среды, соблюдает нормы, методы и приемы безопасного выполнения работ.
3. ПраваОператор автоматической линии подготовки и пайки электрорадиоэлементов на печатных платах 4-го разряда имеет право:
3.1. Предпринимать действия для предотвращения и устранения случаев любых нарушений или несоответствий.
3.2. Получать все предусмотренные законодательством социальные гарантии.
3.3. Требовать оказание содействия в исполнении своих должностных обязанностей и осуществлении прав.
3.4. Требовать создание организационно-технических условий, необходимых для исполнения должностных обязанностей и предоставление необходимого оборудования и инвентаря.
3.5. Знакомиться с проектами документов, касающимися его деятельности.
3.6. Запрашивать и получать документы, материалы и информацию, необходимые для выполнения своих должностных обязанностей и распоряжений руководства.
3.7. Повышать свою профессиональную квалификацию.
3.8. Сообщать обо всех выявленных в процессе своей деятельности нарушениях и несоответствиях и вносить предложения по их устранению.
3.9. Ознакамливаться с документами, определяющими права и обязанности по занимаемой должности, критерии оценки качества исполнения должностных обязанностей.
4. ОтветственностьОператор автоматической линии подготовки и пайки электрорадиоэлементов на печатных платах 4-го разряда несет ответственность за:
4.1. Невыполнение или несвоевременное выполнение возложенных настоящей должностной инструкцией обязанностей и (или) неиспользование предоставленных прав.
4.2. Несоблюдение правил внутреннего трудового распорядка, охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной защиты.
4.3. Разглашение информации об организации (предприятии/учреждении), относящейся к коммерческой тайне.
4.4. Неисполнение или ненадлежащее исполнение требований внутренних нормативных документов организации (предприятия/учреждения) и законных распоряжений руководства.
4.5. Правонарушения, совершенные в процессе своей деятельности, в пределах, установленных действующим административным, уголовным и гражданским законодательством.
4.6. Причинение материального ущерба организации (предприятию/учреждению) в пределах, установленных действующим административным, уголовным и гражданским законодательством.
4.7. Неправомерное использование предоставленных служебных полномочий, а также использование их в личных целях.
Передмова0.1. Документ набирає в чинності з моменту затвердження.
0.2. Розробник документу: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
0.3. Документ узгоджений: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
0.4. Періодична перевірка даного документу здійснюється з інтервалом, що не перевищує 3 роки.
1. Загальні положення1.1. Посада "Оператор автоматичної лінії підготовки та паяння електрорадіоелементів на друкованих платах 4-го розряду" відноситься до категорії "Робітники".
1.2. Кваліфікаційні вимоги - повна або базова загальна середня освіта. Професійно-технічна освіта. Підвищення кваліфікації. Стаж роботи за професією 3 розряду не менше 1 року.
1.3. Знає та застосовує у діяльності:
- будову та принцип роботи автоматичної лінії паяння електрорадіоелементів на друкованих платах;
- інструкції з експлуатації автоматів, напівавтоматів та усього комплексу;
- вимоги технологічного процесу з підготовки до паяння електрорадіоелементів;
- методи під налагодження ГВМ;
- способи встановлення інструмента на ГВМ;
- визначення найпростіших несправностей ГВМ, правила налагодження устаткування, яке використовує;
- основи проектування програм для АРПМ та ГГ-2633;
- основи знань з електро- і радіотехніки.
1.4. Призначається на посаду та звільняється з посади наказом по організації (підприємству/організації).
1.5. Підпорядковується безпосередньо _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
1.6. Керує роботою _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
1.7. Під час відсутності, заміщається особою, призначеною в установленому порядку, яка набуває відповідних прав і несе відповідальність за належне виконання покладених на нього обов'язків.
2. Характеристика робіт, завдання та посадові обов'язки2.1. Веде процес розпакування, формування, лудіння, напресування та паяння електрорадіоелементів на друковані плати на комплексі автоматів та напівавтоматів ГГ-2628, ГГ-2629, ГГ-2630, ГГ-2623 тощо.
2.2. Настроює комплекс та підстроює АРПМ.
2.3. Вклеює ВЕТ та проводить автоматизоване складання з пульта керування різних друкованих вузлів (ДВ) з великою кількістю переходів, які вимагають перестановок ДВ під їх кріплення на гнучких виробничих модулях з програмним керуванням.
2.4. Веде роботу з обчислювальним керувальним пристроєм.
2.5. Підналагоджує ГВМ, які обслуговує у процесі роботи.
2.6. Контролює та виміряє режими роботи комплексу з урахуванням вимог технологічного процесу.
2.7. Контролює та знаходить помилки у перфострічках.
2.8. Бере участь у розробленні програм.
2.9. Знає, розуміє і застосовує діючі нормативні документи, що стосуються його діяльності.
2.10. Знає і виконує вимоги нормативних актів про охорону праці та навколишнього середовища, дотримується норм, методів і прийомів безпечного виконання робіт.
3. ПраваОператор автоматичної лінії підготовки та паяння електрорадіоелементів на друкованих платах 4-го розряду має право:
3.1. Вживати дії для запобігання та усунення випадків будь-яких порушень або невідповідностей.
3.2. Отримувати всі передбачені законодавством соціальні гарантії.
3.3. Вимагати сприяння у виконанні своїх посадових обов'язків і здійсненні прав.
3.4. Вимагати створення організаційно-технічних умов, необхідних для виконання посадових обов'язків та надання необхідного обладнання та інвентарю.
3.5. Знайомитися з проектами документів, що стосуються його діяльності.
3.6. Запитувати і отримувати документи, матеріали та інформацію, необхідні для виконання своїх посадових обов'язків і розпоряджень керівництва.
3.7. Підвищувати свою професійну кваліфікацію.
3.8. Повідомляти про виявлені в процесі своєї діяльності порушення і невідповідності і вносити пропозиції щодо їх усунення.
3.9. Ознайомлюватися з документами, що визначають права та обов'язки за займаною посадою, критерії оцінки якості виконання посадових обов'язків.
4. ВідповідальністьОператор автоматичної лінії підготовки та паяння електрорадіоелементів на друкованих платах 4-го розряду несе відповідальність за:
4.1. Невиконання або несвоєчасне виконання покладених цією посадовою інструкцією обов`язків та (або) невикористання наданих прав.
4.2. Недотримання правил внутрішнього трудового розпорядку, охорони праці, техніки безпеки, виробничої санітарії та протипожежного захисту.
4.3. Розголошення інформації про організацію (підприємство/установу), що відноситься до комерційної таємниці.
4.4. Невиконання або неналежне виконання вимог внутрішніх нормативних документів організації (підприємства/установи) та законних розпоряджень керівництва.
4.5. Правопорушення, скоєні в процесі своєї діяльності, в межах, встановлених чинним адміністративним, кримінальним та цивільним законодавством.
4.6. Завдання матеріального збитку організації (підприємству/установі) в межах, встановлених чинним адміністративним, кримінальним та цивільним законодавством.
4.7. Неправомірне використання наданих службових повноважень, а також використання їх в особистих цілях.
ЧЕТЫРЕ СЕКРЕТА ПАЙКИ
"Неужели даже в таком деле, как пайка деталей, есть секреты?" - спросите вы. Чего проще - нагреть паяльник, взять припой и кислоту, и паяй себе на здоровье.
Оказывается, это не так просто. Уметь хорошо паять своего рода искусство, которое дается не сразу, а в результате практики. Овладеть этим искусством - значит познать все секреты техники пайки.
Первый секрет - правильное применение для пайки припоя и флюса. Припоем называется легкоплавкий металлический сплав, которым спаиваются провода и выводы деталей. Самый хороший припой - чистое олово. Но оно стоит дорого и используется в исключительных случаях. При радиомонтаже чаще применяют оловянно-свинцовые припои, представляющие сплав олова и свинца. По прочности спайки эти припои не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180 - 200° С. Обозначаются они тремя буквами - ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми следует двузначная цифра, показывающая содержание олова в процентах, например: ПОС-40, ПОС-60. Для наших целей лучше брать припой ПОС-60.
Флюсы - это противоокислительные вещества. Они применяются для того, чтобы подготовленные к пайке места деталей или проводников не окислялись во время пайки. Без флюса припой может не прилипнуть к поверхности металла.
Флюсы бывают разные. Так, для ремонта металлической посуды пользуются "паяльной кислотой" - раствором цинка в соляной кислоте. Паять радиоконструкции таким припоем нельзя - со временем он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в которых нет кислоты. Одним из таких флюсов является канифоль. В магазинах вы, наверное, встречали смычковую канифоль, которой музыканты натирают смычки своих инструментов - ее можно использовать для пайки.
Чтобы можно было паять в труднодоступных местах, неплохо запастись жидким флюсом, о котором говорилось выше. Для его приготовления измельчают канифоль в порошок и всыпают в этиловый спирт или ацетон. Помешивая раствор палочкой, подсыпают канифоль до получения густой кашицы. Такую канифоль наносят на спаиваемые места тонкой палочкой или кисточкой. Для пайки печатных плат флюс следует делать более жидким. Следует иметь в виду, что флюс на базе ацетона токсичен! При использовании такого флюса следует избегать вдыхания испарений ацетона!
Второй секрет пайки - чистота жала паяльника и его нагрев. Если жало грязное, им трудно работать - плавиться припой будет, а к поверхности жала не прилипнет. Жало надо обязательно зачистить и залудить - покрыть тонким слоем припоя. Делают это так. Разогрейте паяльник и зачистите его жало напильником или шлифовальной шкуркой. Опустите жало в канифоль, а затем прикоснитесь им к кусочку припоя. В слое расплавленного припоя поводите жало по деревянной палочке (или по подставке) так, чтобы вся поверхность его покрылась слоем припоя. Со временем жало будет покрываться окисным налетом темного цвета, мешающим пайке. Вот тогда снова залудите его.
Третий секрет - чистота спаиваемых поверхностей. Места проводников и деталей, предназначенных для пайки, должны быть зачищены до блеска. Тщательно зачищенный проводник кладут на кусок канифоли и хорошо прогревают паяльником. Канифоль быстро расплавится, а имеющийся на паяльнике припой растечется по проводнику. Поворачивая проводник и медленно двигая по нему жало паяльника, добейтесь равномерного распределения припоя по поверхности проводника.
Если вы будете залуживать часть впаянного в самоделку проводника, зачистите это место шлифовальной шкуркой или перочинным ножом и поднесите кусок канифоли. Плавным движением паяльника равномерно распределите припой по залуживаемой поверхности.
Четвертый секрет - правильное соединение проводов при пайке и хороший прогрев места спайки деталей. Если надо спаять концы двух залуженных проводников, плотно прижмите их друг к другу и к месту касания приложите паяльник с каплей припоя на конце жала. Как только место спайки прогреется, припой растечется и заполнит промежутки между проводниками. Плавным движением паяльника распределите припой равномерно по всему месту спайки. Продолжительность пайки не должна превышать 5 с, после чего паяльник удаляют - припой быстро затвердеет и прочно скрепит детали. Но пайка будет прочной только в том случае, если после удаления паяльника проводники не сдвинутся в течение 10 с.
Припаивая транзистор, берегите его выводы от перегрева. Для этого придерживайте их пинцетом или плоскогубцами - они выполняют роль теплоотвода.
Во время налаживания конструкций приходится перепаивать проводники или заменять детали. Это нужно учитывать при монтаже. Так, концы деталей, соединяющиеся согласно схеме с общим проводником, следует припаивать не в одной точке, а на некотором расстоянии друг от друга. Не рекомендуется закручивать концы деталей вокруг проводника.
Помните, что при пайке выделяются вредные для здоровья пары олова и свинца. Ни в коем случае нельзя наклоняться над местом пайки и вдыхать испарения. Летом старайтесь паять у открытого окна, зимой чаще проветривайте помещение. После окончания пайки обязательно вымойте руки теплой водой с мылом.
Приложение по теме: Свойства некоторых свинцово-оловянистых (мягких) припоев:
ПОС-90 - температура плавления 222 градусов Цельсия, прочность при растяжении 4,3 кГ х мм. кв. используется для пайки деталей или узлов с последующим серебрением или золочением. Состав: Олово - 90 %, Сурьма - 0,15%, Свинец - остальное.
ПОС-60 - температура плавления 190 градусов Цельсия, прочность при растяжении 4,1 кГ х мм.кв. используется для пайки высоко ответственных соединений, в том числе и в радиотехнике. Состав: Олово - 60%, Сурьма - 0,8%, Свинец - остальное.
ПОС-50 - температура плавления - 222 градуса Цельсия, прочность на разрыв - 3,6 кГ х мм. кв. используется для пайки ответственных деталей, когда допустим более высокий нагрев. Состав: Олово - 50%, Сурьма - 0,8%, Свинец - остальное.
ПОС-40 - температура плавления - 235 градусов Цельсия, прочность на разрыв - 3,2 кГ х мм. кв. используется для пайки менее ответственных токопроводящих деталей. Состав: Олово - 40%, Сурьма - 2%, Свинец - остальное.
ПОС-30 - температура плавления - 256 градусов Цельсия, прочность на разрыв - 3,3 кГ х мм. кв. используется для лужения и пайки менее ответственных и механических деталей из меди, ее сплавов и стали. Состав: Олово - 30%, Сурьма - 2%, Свинец - остальное.
ПОС-18 - температура плавления - 277 градусов Цельсия, прочность на разрыв - 2,8 кГ х мм. кв. используется для пайки при пониженных требованиях к прочности шва, а также для лужения перед пайкой. Состав: Олово - 18%, Сурьма - 2,5%, Свинец - остальное.
ПОС-4-6 - температура плавления - 265 градусов Цельсия, прочность на разрыв - 5,8 кГ х мм. кв. используется для пайки с погружением в ванну с расплавленным припоем. Состав: Олово 4%, Сурьма - 6%, Свинец - остальное.
В этой статье приводятся рекомендации по выбору оборудования и материалов для качественной пайки, а также некоторые общие советы.
Для начала разберемся с процессом пайки. Пайка это процесс образования механического и электрического контакта между металлическими поверхностями, способного выдерживать значительные механические нагрузки. Пайка образуется при высоких температурах (от 180 до 250°С) спаиваемых поверхностей и расплавленного олова. Для качественной пайки недостаточно нагреть одну поверхность с оловом и прислонить к ней другую: обязательное условие образования надежного контакта - равные температуры спаиваемых поверхностей. Естественно что добиться этого можно только при помощи верно подобранного инструмента.
Важное замечание: низкая температура жала паяльника приведет к размягчению припоя но не к его расплавлению. Результат - холодная пайка (узнать можно по зернистой структуре контакта). Перегретое жало - чрезмерное выпаривание припоя. И тот, и другой дефект приводит к рассыпанию / расслоению контакта через некоторое время эксплуатации.
Не нужно забывать и о предельных температурах электронных компонентов: пайка при температуре
250°С не должна проходить более 10 сек. Это уже закон проверенный временем: интегральные компоненты можно запросто пережечь.
Подводя итог выше сказанному определим требования для паяльного оборудования радиолюбителя:
1. Желательно приобретать не просто паяльник, а паяльную станцию. Скажете дороже? Да, но не на много. Цены на хорошие паяльные станции начинаются от 800 руб. Дороже чем паяльник на радиорынке? Но зато какие преимущества: регулируемый диапазон нагрева (вероятность пережечь компоненты спадает на нет); поддержание постоянной температуры жала (жало не перегорает - снижаются затраты на расходники); важная особенность всех паяльных станций - наличие подставки под паяльник (вещь необходимая) и ванны для очистной губки - не захотите покупать станцию будете искать эти вещи отдельно.
2. Мощность паяльника вещь во многом определяющая качество пайки. При пайке печатных плат вполне достаточно паяльника с мощностью 25-40 Вт. Лично я уже 10 лет пользуюсь станциями с мощностью 40 Вт и не знаю проблем. Конечно при пайке проводов сечением в 10 мм. вам и 100 Вт будет мало - но здесь речь идет о пайке плат.
3. Напряжение питания - на территории России стандартом является напряжение 220 ±10% В, 50 Гц. Хотите паять подключаясь к сети электропитания - покупайте паяльник / станцию с таким питанием. Для пайки в автомобиле или в местах где сложно найти розетку можно найти паяльник с питанием 12/18/24 В или газовые паяльники.
4. Важный параметр при пайке плат - форма жала. Сейчас для паяльников / станций предлагается широкий ассортимент жал - лопатка, конус, игла и т.д. Какое выбирать дело ваше: каждому удобно паять тем чем он привык. Я пользуюсь лопатками разных размеров.
5. Немаловажный параметр - стойкость жала. Вы можете найти термостойкие жала которым не страшен длительный перегрев. Удобно, но дорого.
6. Нельзя не упомянуть о антистатических паяльных станций. Если вы готовы выложить более 100$ за паяльную станцию - вы получите антистатическую защиту (полезно при пайке полевых элементов и других капризных бяк). Нет таких денег - не расстраивайтесь - можно самостоятельно доработать станцию / паяльник: заземление жала в большинстве случаев помогает. Это конечно не та антистатика, которая есть в навороченных станциях, но помогает не хуже.
Ну как, обзавелись паяльным оборудованием? Следующий шаг - расходные материалы. Вам понадобится флюс - для удаления окислов с контактных площадок плат и выводов компонентов и припой.
Выбор флюса - отдельный вопрос. Ваш дедушка паял с канифолью - снисходительно улыбнитесь - раньше другого не было. Чем плоха канифоль - канифоль, спиртовой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов. Главный недостаток - при высоких температурах удаляется не только оксид металла - удаляется и сам металл. Посмотрите на жало дедушкиного паяльника - все в рытвинах, черное и с зазубринами. Это действие канифоли. Другой главный недостаток - очистка платы после пайки с канифолью большая проблема. Смыть остатки можно только спиртом или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то острым). Остатки флюса на плате не только некрасиво с эстетической точки зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводниками возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных гальваническими процессами на загрязненной поверхности.
Каков же выход - на современном рынке материалов можно найти широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не разрушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки. Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно для использования.
Выбор припоя. Дедушка порекомендовал вам оловянный прут сечением 10 мм? Еще раз улыбнитесь. Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до 5 мм. Наиболее распространены 1,5-2 мм многоканальные припои. Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает образование ровной блестящей и надежной пайки. Продается такой припой в мотках - на радиорынках. в колбах - в которых он находится свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое, что его хватит не на один год).
Активатор жала. Активатор жала или TipCleaner продается в очень маленьких баночках. Он необходим для увеличения срока службы жала паяльника. Перед каждой пайкой и после неё (имеется в виду в начале и в конце работы) опустите жало в эту баночку. На нем образуется защитное покрытие, препятствующее образованию нагара.
Ну что, готовы к пайке? Последнее что вам нужно - ручной инструмент: нож, кусачки, пассатижи. Если в процессе работы понадобится что еще - поймете сами.
Перед тем как паять плату необходимо подготовить рабочее место: позаботьтесь о емкости с низкими бортами и достаточно большой площадью для мусора - откусанных выводов и снятой оплетке. Очень хорошо подходит пластиковая одноразовая тарелка (не стоит касаться её жалом разогретого паяльника:). Позаботьтесь и об освещении - свет должен падать на плату так, чтобы рука с паяльником не закрывала его.
Теперь вы настоящий ПАЯЛЬЩИК (правда, еще не опытный, но это наверстывается).
Прежде чем приступить к пайке разберитесь с платой. Если вы делали её самостоятельно - скорее всего она без паяльных покрытий: голая медь. Перед пайкой все контактные площадки придется облудить: покройте их флюсом и нанесите олово паяльником так, чтобы не закрыть отверстия в плате. При правильно подобранной температуре и хорошем флюсе, олово с жала паяльника само "обтечет" всю контактную площадку, как только вы её коснетесь. Не стоит брать на жало паяльника огромные капли олова: касаетесь жалом прутка и через секунду на жале будет необходимое количество.
Плата, покрытая оловом - промышленное изготовление - избавляет от этой работы, но и стоит соответственно.
Плата готова? При необходимости удалите остатки флюса и можете приступать к пайке.
Одна из основных ошибок начинающих радиолюбителей - компоненты паяют, а потом откусывают лишнюю длину ножек. При этом качественного контакта добиться сложно - повышенный теплоотвод и усложненный доступ жала к месту пайки только ухудшают образование надежного соединения. Формуйте выводы компонентов и обрезайте их перед пайкой.
Как я уже отмечал - при правильной технологии олово будет "обтекать" контакт самостоятельно. Обращайте внимание на состояние выводов компонентов: серые матовые выводы - окисленные. Придется лудить с флюсом. Будьте осторожны - можно пережечь компонент. Хотите избежать неприятностей - покупайте компоненты в радиоэлектронных магазинах - там они правильно хранятся.
Теги:Печатные платы относятся к самостоятельному производству монтажных подложек, но независимо от этого их можно отнести и к комплектующим сборочно-монтажного производства — как изделия, поступающие извне. Вопросы их сопрягаемости с современными компонентами всегда вынуждены решать как производители электронных модулей, так и поставщики печатных плат.
Требования к печатным платамЧто нас должно интересовать в печатных платах применительно к требованиям сборочно-монтажного производства?
Рис. 1. Один из способов предотвращения перетока расплавленного припоя в отверстие
Обозначение геометрических характеристик печатных плат показано на рис. 2, а численные характеристики плат сегодня и в перспективе приведены в таблице.
Рис. 2. Геометрические характеристики МПП
Таблица. Численные характеристики МПП
Материалы монтажных основанийЧтобы избежать проблем расслоения и коробления оснований печатных плат, их необходимо изготавливать из материалов с большей температурой стеклования (Tg ) — около 150 °С и выше. Группа материалов типа FR-4 с Tg = 125 °С, обычно используемая при пайке сплавом SnPb, уже не годится для пайки сплавом SnAgCu. Особенно критично поведение материала основания в процессе горячего облуживания HASL. Материалы типа FR-52 и полиимидные платы могут использоваться для бессвинцовой пайки без ограничений. Дешевые материалы типа FR-1, FR-2, FR-3 c Tg < 130 °С уже не годятся для бессвинцовой пайки.
Законы Евросоюза RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment) предлагают уйти от галогеновых пламегасителей, входящих в состав связующего материала печатных плат массового применения. Материалы FR-4 с таким связующим имеют Tg в диапазоне 130–150 °С, что приемлемо для бессвинцовой пайки. Но стоимость таких материалов более чем на 30% выше. Для удешевления в состав армирующих компонентов вводят целлюлозную (СЕМ-1) или стеклянную (СЕМ-3) бумагу (CEM — Composite Epoxy Material). Такие материалы мягче, поэтому лучше ведут себя при сверлении: при их использовании стенки отверстий ровнее, а расход сверл меньше, что создает CEM некоторые преимущества перед FR-4.
Металлизация отверстийПластичность медных осадков должна соотноситься с температурным расширением основания плат по оси Z. Оно будет явно больше при более высоких температурах пайки бессвинцовыми припоями. Чтобы устоять перед расширением основания и гарантировать большую прочность и большую пластичность медных осадков, необходимо более жестко управлять процессом металлизации сквозных отверстий. Для обеспечения прогрева сквозных монтажных отверстий до более высоких температур, свойственных бессвинцовым пайкам, необходимо обеспечить соответствующую теплопроводность металлизации за счет увеличения ее толщины. Все это вынуждает пересмотреть нормы требований к технологии металлизации отверстий печатных плат.
Покрытия под пайкуБольшое разнообразие финишных покрытий говорит об отсутствии выбора в пользу одного-двух, удовлетворяющих всем требованиям по стоимости, смачиваемости, долговременности и т. д. Их перечень широк:
В этом ряду лидирующими покрытиями печатных плат под бессвинцовую пайку являются OSP, ENIG, ImAg и HASL.
HASL-процесс горячего облуживания плат состоит в их погружении на ограниченное время в ванну с расплавленным припоем. Во время быстрой выемки плат их обдувают струей горячего воздуха, которая снимает излишки припоя и выравнивает покрытие. Но, несмотря на старания, наплывы припоя остаются. Особенно много их на развитых металлических поверхностях. При последующей сборке наплывы мешают установке мелких компонентов, что ограничивает применение HASL. Тем не менее, с точки зрения качества и исключительной способности к пайке это покрытие, безусловно, наилучшее. Поэтому там, где изготовление плат и сборка происходят на одном предприятии, всегда стараются найти компромиссы, чтобы использовать HASL.
Еще один существенный недостаток HASL-процесса — жесткий термоудар, который испытывают платы при погружении в расплавленный припой. Чем выше рабочая температура припоя, тем серьезнее проблема обеспечения надежности межсоединений. Ряд предприятий не использует HASL-процессы для многослойных плат, считая, что они уменьшают надежность внутренних межсоединений из-за таких термоударов. Приемлемые по качеству и относительно низкотемпературные бессвинцовые припои для HASL-процессов сегодня отсутствуют.
Покрытие OSP обеспечивает защиту медной поверхности от окисления в процессе хранения и пайки. В конце пайки этот слой, выполнив свою функцию, теряет способность обеспечивать последующие процессы пайки. В Японии это дешевое покрытие применяется более 20 лет. Но чтобы процесс пайки проходил в течение одной стадии группового нагрева, конструкторы изделий учитывают эту особенность в целях снижения себестоимости. OSP — хорошая альтернатива HASL. Но OSP имеет короткий жизненный цикл, что негативно сказывается на технологической надежности. Это покрытие не обеспечивает многократную пайку, тем более при высоких температурах. Чтобы избежать этих затруднений, приходится использовать азот в качестве нейтральной среды пайки.
0,1 мкм Au) — другая альтернатива HASL-процессу. Это покрытие свободно от ионных загрязнений и способно к многократной пайке при высоких температурах. Тонкий слой золота защищает никель от окисления, а никель становится барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Характерный для покрытия ENIG дефект — черные контактные площадки, появляющиеся на поверхности из-за выделения никеля и восстановленного фосфора. Во время пайки золото растворяется в припое и обнажает плохо паяемый слой фосфора. Припой скатывается с фосфорированной поверхности, из-за чего и проявляется эффект черной контактной площадки. Черные контактные площадки могут возникать также при передержке процесса пайки. Передержка интенсифицирует образование интерметаллидов олова с никелем и олова с фосфором, внедренным в никель. Выделение фосфора на поверхности никеля может вызвать также процесс золочения. Осаждение золота из нейтральных электролитов уменьшает вероятность этих явлений.
ENIG «капризно» в выборе флюсов, а его цена примерно на 25% выше, чем у OSP. Преимущества ENIG:
Иммерсионное олово (ImmSn) — еще одна альтернатива HASL-процессу. Популярность ImmSn растет благодаря обеспечению хорошей смачиваемости и простоты процесса осаждения. ImmSn демонстрирует лучшую паяемость, чем ENIG.
Существуют ограничения для применения ImmSn:
Но у ImmSn есть и преимущества:
Толщина ImmAg не превышает 200 нм, поэтому расходы на реализацию этого покрытия незначительны. Жизнеспособность ImmAg гораздо выше, чем OSP, но несколько меньше, чем ENIG. Изменение цвета покрытия в процессе хранения, сборки и пайки — результат загрязнения воздушной среды сульфатами и хлоридами. Пожелтение не сказывается на свойствах ImmAg, но декоративность покрытия при этом страдает. Консервирующие покрытия антиокислителей тормозят процесс пожелтения и продлевают жизнеспособность покрытия. ImmAg менее популярно в Европе, чем в США: в Америке оно более доступно.
Заказчик и производительОбычно заказчик приходит на производство со своими компонентами и печатными платами. И тогда он обнаруживает полную непригодность его печатных плат для автоматизированного сборочно-монтажного производства. К сожалению, отечественная стандартизация на проектирование и производство электронных модулей пока что (на 2006 год) отсутствует. Фирмы и группы инженеров, специализирующиеся на проектировании электронных изделий, пользуются стандартами IPC и опытом, наработанным при создании проектов и их промышленной реализации. К сожалению, еще не созданы общие правила проектирования применительно к современным условиям производства. Востребованность в этом давно существует, можно ожидать на нее положительный отклик.
Тем не менее, практика взаимоотношений между заказчиком и производителем установила определенные правила взаимоотношений.
P-CAD или GERBER?Один из первых вопросов, который возникает при размещении заказа, — вопрос о входном формате файлов. Обычно производитель принимает заказы в любом формате. Но общепринято передавать заказы в формате GERBER. Почему?
Практически любое технологическое оборудование, от сверлильных станков и фотоплоттеров до станков для V-надрезки, «понимает» GERBER в качестве входного формата. В то же время системы проектирования типа P-CAD, OrCAD и т. п. имеют встроенные постпроцессоры для связи проекта с технологическим оборудованием. Но перечень этого оборудования, естественно, охватывает далеко не весь парк машин. Для решения этой проблемы для того же P-CADa написаны гигабайты всевозможных трансляторов и постпроцессоров. Но доверие к ним не полное.
Ответственность за соответствие изготовленной печатной платы проекту несет, как правило, производитель. Но при подготовке производства проект всегда подвергается обработке CAM-CAD: в файл добавляют различные технологические элементы, мультиплицируют, пропускают через разные трансляторы. Это производственная необходимость, но она может невольно внести погрешность в проект заказчика. Например, при мультипликации плат в P-CADe могут пропадать проводники. Конечно, если это произойдет, будет виноват производитель. Но часто эта ошибка провоцируется файлом заказчика, подготовленным в нелицензионной версии P-CADa. Подобных неприятностей можно избежать, используя все тот же GERBER-формат.
Выходной файл любой CAD-системы содержит намного больше информации о проекте, чем GERBER-файл. Вручая, например, РСВ-файлы системы P-CAD производителю, заказчик передает ему свою интеллектуальную собственность, практически подготовленную для дублирования, редактирования и прочих нарушений авторских прав заказчика. В этих файлах, как правило, содержится информация не только о самой печатной плате, но и об установленных на плате элементах, связях между ними и т. п. В то же время GERBER-файл содержит лишь графическую информацию о плате.
Если заказчик располагает GERBER-файлом своего проекта, он обладает большей свободой действий в выборе производителя печатных плат. Он может размещать заказы и в России, и за рубежом и всегда будет однозначно понят производителем. В случае, например, отличий топологии изготовленной платы от проекта заказчик всегда будет прав.
Необходимо иметь в виду, что все производители размещают на своих сайтах инструкцию по подготовке файлов для передачи в производство. Но предпочтительнее передать производителю свой проект в GERBER-файле. Это сэкономит время и позволит избежать возможных недоразумений.
Рекомендации по конструированию печатных плат применительно к автоматизированной сборкеДля обеспечения возможности использования микросхем в различных корпусах рекомендуется использование универсального монтажного поля с возможностью замены корпусов от различных поставщиков компонентов.
Рис. 4. Контактные площадки отверстий и контактные площадки для монтажа компонентов должны соединяться (при необходимости) проводниками номинальной ширины (правильно) и не выполняться в виде общего массива (не сливаться), что было бы неправильно
Рис. 5. Правила соединений соседних контактных площадок
Рис. 6. Выбег контактной площадки из-под безвыводных компонентов
Вся конструкторская документация должна быть выполнена в соответствии с ЕСКД (сборочный чертеж и спецификация). При разработке КД необходимо выполнять требования ОСТ4.42.02-93 п.п. 9.4–9.7 (схема нанесения точек клея, направления пайки, таблица координат центров компонентов. ). Толщина припоя на контактных площадках для SMD-компонентов должна составлять 8–25 мкм.
Спецификация должна содержать следующую информацию:
Сборочный чертеж обязательно должен содержать: виды, сечения, разрезы и размеры, необходимые для изготовления электронного модуля, технические требования к установке и монтажу компонентов с указанием необходимых стандартов, применяемые материалы, варианты установки компонентов, выноски на нестандартную установку компонентов, номера позиций деталей и т. п.
Графическое изображение каждого из типов корпусов SMD-компонентов и других ЭРЭ на сборочном чертеже должно быть единым для всех изделий предприятия-разработчика. Изображение должно быть четким, понятным и максимально приближенным к конфигурации реального корпуса. Обозначение полярности (ключа) должно быть однозначным и соответствовать реальному виду (точка, скос, выступ и т. д.).
ЗаключениеВ статье были приведены лишь общие требования к печатным платам применительно к SMT-монтажу.
На сайтах производителей печатных плат и электронных модулей, как правило, размещаются подробные инструкции, отражающие индивидуальные требования к конструкциям и подготовке файлов, которые необходимо учитывать для предотвращения конфликтов.
ЛитератураЕсли Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.