Разработка процесса изготовления печатной платы

Содержание.

1.     Введение.

2.     Назначение устройства.

3.     Конструктивные особенности и эксплуатационные требования.

4.     Выбор типа производства.

4.1. Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте.

5.     Составление блок-схемы ТП изготовления печатной платы.

6.     Выбор материала, оборудования, приспособлений.

7.     Описание техпроцесса.

Приложение 1: Перечень элементов.

Приложение 2: Маршрутные карты ТП.

1. Введение.

В техническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д.

Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются:

· 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.

· Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения вследствие малых размеров.

· Наиболее трудоёмким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия. 

· Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла.

Основными достоинствами печатных плат являются:

· Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий.

· Гарантированная стабильность электрических характеристик.

· Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

· Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

· Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

2. Назначение устройства.

Данный раздел является связующим между разработкой принципиальной электрической схемы и воплощением этой схемы в реальную конструкцию. Проектируемое устройство предназначено для выполнения операции выравнивания порядков перед сложением чисел. Данная операция производится над числами с плавающей запятой в дополнительном коде. В современных ЭВМ одним из основных элементов является блок АЛУ, которое осуществляет арифметические и логические операции над поступающими в ЭВМ  машинными словами. Одной из них является операция выравнивания порядков.

3. Конструктивные особенности

и эксплуатационные требования.

      ТЭЗ является составной частью ЭВМ – модулем второго уровня. В ЕС ЭВМ используют 5 модульных уровней, которые могут автономно корректироваться, изготавливаться и налаживаться. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, построенная по принципу совместимости модуля предыдущего с модулем последующим.

·  Модули первого уровня: ИМС, осуществляющая операции логического преобразования информации.

·  Модули второго уровня. ТЭЗ типовые элементы замены или ячейки. Связующей основой которых, является ПП - печатная плата.

·  Модули третьего уровня – панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗы или ячейки в конструктивный узел. На этом уровне может быть получена самостоятельно действующая мини-ЭВМ.

·  Модули четвертого уровня - рамы или каркасы.

·  Модули пятого уровня – объединение в стойки и шкафы.

Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ  рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот.

Данное устройство по условиям технического задания будет эксплуатироваться в условиях с повышенной температурой. Следовательно, в методике испытаний необходимо предусмотреть испытания на теплостойкость и тепло прочность.

Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства  на печатной плате (ТЭЗ 2го уровня) с расположенными на плате микросхемами 555 серии. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями.

4. Выбор типа производства.

Типы производства: (Таблица 1.)

·      Единичным называется такое производство, при котором  изделие выпускается единичными экземплярами. Характеризуется: Малой номенклатурой изделий, малым объёмом партий, Универсальным оснащение цехов, Рабочими высокой квалификации.

·      Серийное – характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых повторяющимися партиями сравнительно небольшим объёмом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии различают: мелко средне и крупно серийные производства.

·     Универсальное – использует специальное оборудование, которое располагается по технологическим группам, Техническая оснастка универсальная, Квалификация рабочих средняя.

·                 Массовое производство характеризуется: узкой номенклатурой и большим объёмом изделий, изготавливаемых непрерывно; использованием специального высокопроизводительного оборудования, которое расставляется по поточному принципу. В этом случае транспортирующим устройством является конвейер. Квалификация рабочих низкая. Также различной может быть серийность: (Таблица 2.)

В зависимости от габаритов, веса  и размера годовой программы выпуска изделий определяется тип производства.

Тип производства и соответствующие ему формы организации работ определяют характер технологического процесса и его построение. Так как по условию технического задания объём производства равен 100 изделиям в год, то производство должно быть среднесерийным.

4.1 Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте.

Достоинствами ПП являются:

+увеличение плотности монтажа.

+Стабильность и повторяемость электрических характеристик.

+Повышенная стойкость к климатическим воздействиям.

+Возможность автоматизации производства.

Все ПП делятся на следующие классы:

1. Опп – односторонняя печатная плата.

Элементы располагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностью выполняемого рисунка.

2. ДПП – двухсторонняя печатная плата.

Рисунок распологается с двух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основании используються в мощных устройствах.

3. МПП – многослойная печатная плата.

Плата состоит из чередующихся изоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть или отсутствовать межслойные соединения.

4. ГПП - гибкая печатная плата.

Имеет гибкое основание, аналогична ДПП.

5.ППП - проводная печатная плата.

Сочетание ДПП с проводным монтажом из изолированных проводов.

Достоинства МПП:

+ Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа.

+ Сокращение трудоёмкости выполнения монтажных операций.

Недостатки МПП:

-         Более сложный ТП.

По условиям технического задания устройство состоит из 53 микросхем. Следовательно, печатная плата должна быть многослойной. Существует 3 метода изготовления многослойных печатных плат:

1. Металлизация сквозных отверстий.

   Данный метод основан на том, что слои между собой соединяются сквозными, металлизированными отверстиями.

Достоинства:

   Простой ТП.

   Высокая плотность монтажа.

   Большое колличество слоёв.

2. Попарное прессование.

Применяется для  изготовления МПП с четным количеством слоёв. 

Достоинства:

   Высокая надёжность.

   Простота ТП.

   Допускается установка элементов как с штыревыми так и с

   планарными выводами.

3. Метод послойного наращивания.

Основан на последовательном наращивании слоёв.

Достоинства:

    Высокая надёжность.

Мпп изготавливают методами построенными на типовых операциях используемых при изготовлении ОПП и ДПП.

Исходя из соображений технологичности производства, я выбираю метод металлизации сквозных отверстий, так как он наиболее подходит к выбранной мною схеме среднесерийного производства.

Так как на среднесерийном производстве используется автоматизация производства, для разработки чертежей платы я использовал программы автоматической трассировки P-CAD, которая создала 4 слоя платы размером 160´180 мм. Из этого получается один двухсторонний слой и два односторонних слоя для внешних слоёв.

Выходные файлы системы P-CAD позволяют значительно автоматизировать дальнейший технологический процесс в таких сложных операциях как сверление межслойных отверстий.    

5. Составление блок схемы типового техпроцесса.

Правильно разработанный ТП должен обеспечить выполнение всех требований, указанных в чертеже и ТУ на изделие, высокую производительность. Исходными данными для проектирования технологического процесса  являются: чертежи детали, сборочные чертежи, специализация  деталей, монтажные схемы, схемы сборки изделий, типовые ТП.

Типовой ТП характеризуется единством  содержания, и последовательностью большинства технологических операций для группы изделий с общими конструктивными требованиями.  

Типовой ТП разрабатываемый с учётом последних достижений науки и техники, опыта передовых производств, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счёт применения более совершенных методов производства.

При изготовлении ЭВМ и их блоков широко применяют прогрессивные типовые ТП, стандартные технологические оснастки, оборудование, средства механизации и автоматизации производственных процессов.

Учитывается информация о ранее разработанных технологических процессах, особенностях и схемы изделия, типе производства.

Печатные платы – элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде покрытия на диэлектрическом основании обеспечивающих

Соединение электрических элементов.

Достоинствами печатных плат являются:

·       Увеличение плотности монтажных соединений и возможность микро миниатюризации изделий.

1	2	3