Лабораторный регулируемый источник питания

Нанесение защитного покрытия

Нанесение защитного покрытия является самым важным этапом в процессе изготовления печатных плат, и именно им на 90 % определяется качество изготовленной платы. В настоящее время в радиолюбительской среде наиболее популярными являются три способа нанесения защитного покрытия. Мы их рассмотрим в порядке возрастания качества получаемых при их использовании плат.

1. Ручное нанесение защитного покрытия. При этом способе чертеж печатной платы переносится на стеклотекстолит вручную при помощи какого-либо пишущего приспособления. В последнее время в продаже появилось множество маркеров, краситель которых не смывается водой и дает достаточно прочный защитный слой. Кроме того, для ручного рисования можно использовать рейсфедер или какое-либо другое приспособление, заправленное красителем. Так, например, удобно использовать для рисования шприц с тонкой иглой (лучше всего для этих целей подходят инсулиновые шприцы с диаметром иглы 0,3-0,6 мм), обрезанной до длины 5-8 мм. При этом шток в шприц вставлять не следует -- краситель должен поступать свободно под действием капиллярного эффекта. Также вместо шприца можно использовать тонкую стеклянную или пластмассовую трубку, вытянутую над огнем для достижения нужного диаметра. Особое внимание следует обратить на качество обработки края трубки или иглы: при рисовании они не должны царапать плату, в противном случае можно повредить уже закрашенные участки. В качестве красителя при работе с такими приспособлениями можно использовать разбавленный растворителем битумный или какой-либо другой лак, цапонлак или даже раствор канифоли в спирте. При этом необходимо подобрать консистенцию красителя таким образом, чтобы он свободно поступал при рисовании, но в то же время не вытекал и не образовывал капель на конце иглы или трубки. Стоит отметить, что ручной процесс нанесения защитного покрытия достаточно трудоемок и годится только в тех случаях, когда необходимо очень быстро изготовить небольшую плату. Минимальная ширина дорожки, которой можно добиться при рисовании вручную, составляет порядка 0,5 мм.

2. Использование «технологии лазерного принтера и утюга». Данная технология появилась сравнительно недавно, однако сразу получила широчайшее распространение в силу своей простоты и высокого качества получаемых плат. Основу технологии составляет перенос тонера (порошка, используемого при печати в лазерных принтерах) с какой-либо подложки на печатную плату. При этом возможны два варианта: либо используемая подложка отделяется от платы перед травлением, либо, если в качестве подложки используется алюминиевая фольга, она стравливается вместе с медью. Первый этап использования данной технологии заключается в печати зеркального изображения рисунка печатной платы на подложке. Параметры печати принтера при этом должны быть установлены на максимальное качество печати (поскольку в этом случае происходит нанесение слоя тонера наибольшей толщины). В качестве подложки можно использовать тонкую мелованную бумагу (обложки от различных журналов), бумагу для факсов, алюминиевую фольгу, пленку для лазерных принтеров, основу от самоклеящейся пленки Oracal или какие-нибудь другие материалы. При использовании слишком тонкой бумаги или фольги может потребоваться приклеить их по периметру на лист плотной бумаги. В идеальном случае принтер должен иметь тракт для прохождения бумаги без перегибов, что предотвращает смятие подобного бутерброда внутри принтера. Большое значение это имеет и при печати на фольге или основе от пленки Oracal, поскольку тонер на них держится очень слабо, и в случае перегиба бумаги внутри принтера существует большая вероятность, что придется потратить несколько неприятных минут на очистку печки принтера от налипших остатков тонера. Лучше всего, если принтер может пропускать бумагу через себя горизонтально, печатая при этом на верхней стороне (как, например, HP LJ2100 -- один из лучших принтеров для применения при изготовлении печатных плат). Хочется сразу предупредить владельцев принтеров типа HP LJ 5L, 6L, 1100, чтобы они не пытались печатать на фольге или основе от Oracal -- обычно подобные эксперименты заканчиваются плачевно. Также помимо принтера можно использовать и копировальный аппарат, применение которого иногда дает даже лучшие по сравнению с принтерами результаты за счет нанесения толстого слоя тонера. Основное требование, которое предъявляется к подложке, -- легкость ее отделения от тонера. Кроме того, в случае использования бумаги она не должна оставлять в тонере ворсинок. При этом возможны два варианта: либо подложка после перенесения тонера на плату просто снимается (в случае пленки для лазерных принтеров или основы от Oracal), либо предварительно размачивается в воде и потом постепенно отделяется (мелованная бумага). Перенос тонера на плату заключается в прикладывании подложки с тонером к предварительно очищенной плате с последующим нагревом до температуры, немного превышающей температуру плавления тонера. Возможно огромное количество вариантов как это сделать, однако наиболее простым является прижим подложки к плате горячим утюгом. При этом для равномерного распределения давления утюга на подложку рекомендуется проложить между ними несколько слоев плотной бумаги. Очень важным вопросом является температура утюга и время выдержки. Эти параметры варьируются в каждом конкретном случае, поэтому, возможно, придется поставить не один эксперимент, прежде чем вы получите качественные результаты. Критерий тут один: тонер должен успеть достаточно расплавиться, чтобы прилипнуть к поверхности платы, и в то же время должен не успеть дойти до полужидкого состояния, чтобы края дорожек не расплющились. После «приварки» тонера к плате необходимо отделить подложку (кроме случая использования в качестве подложки алюминиевой фольги: ее отделять не следует, поскольку она растворяется практически во всех травильных растворах). Пленка для лазерных принтеров и основа от Oracal просто аккуратно снимаются, в то время как обычная бумага требует предварительного размачивания в горячей воде. Стоит отметить, что в силу особенностей печати лазерных принтеров слой тонера в середине больших сплошных полигонов достаточно мал, поэтому следует по мере возможности избегать использования таких областей на плате, либо после снятия подложки придется подретушировать плату вручную. В целом использование данной технологии после некоторой тренировки позволяет добиться ширины дорожек и зазоров между ними вплоть до 0,3 мм.

3. Применение фоторезистов. Фоторезистом называется чувствительное к свету вещество, которое под воздействием освещения изменяет свои свойства. В последнее время на российском рынке появилось несколько видов импортных фоторезистов в аэрозольной упаковке, которые особенно удобны для использования в домашних условиях. Сущность применения фоторезиста заключается в следующем: на плату с нанесенным на нее слоем фоторезиста накладывается фотошаблон и производится ее засветка, после чего засвеченные (или незасвеченные) участки фоторезиста смываются специальным растворителем, в качестве которого обычно выступает едкий натр (NaOH). Все фоторезисты делятся на две категории: позитивные и негативные. Для позитивных фоторезистов дорожке на плате соответствует черный участок на фотошаблоне, а для негативных, соответственно, прозрачный. Наибольшее распространение получили позитивные фоторезисты как наиболее удобные в применении. Остановимся более подробно на использовании позитивных фоторезистов в аэрозольной упаковке.

Первым этапом является подготовка фотошаблона. В домашних условиях его можно получить, напечатав рисунок платы на лазерном принтере на пленке. При этом необходимо особое внимание уделить плотности черного цвета на фотошаблоне, для чего необходимо отключить в настройках принтера все режимы экономии тонера и улучшения качества печати. Кроме того, некоторые фирмы предлагают вывод фотошаблона на фотоплоттере -- при этом вам гарантирован качественный результат.

На втором этапе на предварительно подготовленную и очищенную поверхность платы наносится тонкая пленка фоторезиста. Делается это путем распыления его с расстояния порядка 20 см. При этом следует стремиться к максимальной равномерности получаемого покрытия. Кроме того, очень важно обеспечить отсутствие пыли в процессе распыления -- каждая попавшая в фоторезист пылинка неминуемо оставит свой след на плате.

После нанесения слоя фоторезиста необходимо высушить получившуюся пленку. Делать это рекомендуется при температуре 70 oC-80 oC, причем сначала нужно подсушить поверхность при небольшой температуре и лишь затем постепенно довести температуру до нужного значения. Время сушки при указанной температуре составляет порядка 20-30 мин. В крайнем случае допускается сушка платы при комнатной температуре в течение 24 часов. Платы с нанесенным фоторезистом должны храниться в темном прохладном месте.

Следующим после нанесения фоторезиста этапом является экспонирование. При этом на плату накладывается фотошаблон (желательно стороной печати к плате: это способствует увеличению четкости при экспонировании), который прижимается тонким стеклом или куском плексигласа. При достаточно небольших размерах плат для прижима можно использовать крышку от коробки компакт-диска либо отмытую от эмульсии фотопластинку. Поскольку область максимума спектральной чувствительности большинства современных фоторезистов приходится на ультрафиолетовый диапазон, для засветки желательно использовать лампу с большой долей УФ-излучения в спектре (ДРШ, ДРТ и др.). В крайнем случае, можно использовать мощную ксеноновую лампу. Время экспонирования зависит от многих причин (тип и мощность лампы, расстояние от лампы до платы, толщина слоя фоторезиста, материал прижимного покрытия и др.) и подбирается экспериментально. Однако в целом время экспонирования составляет обычно не более 10 минут даже при экспонировании под прямыми солнечными лучами.

Проявление большинства фоторезистов осуществляется раствором едкого натра (NaOH) -- 7 граммов на литр воды. Лучше всего использовать свежеприготовленный раствор, имеющий температуру 20°C-25°C. Время проявления зависит от толщины пленки фоторезиста и находится в пределах от 30 секунд до 2 минут. После проявления плату можно подвергать травлению в обычных растворах, поскольку фоторезист устойчив к воздействию кислот. При использовании качественных фотошаблонов применение фоторезиста позволяет получить дорожки шириной вплоть до 0,15-0,2мм.

Травление

Известно много составов для химического стравливания меди. Все они отличаются скоростью протекания реакции, составом выделяющихся в результате реакции веществ, а также доступностью необходимых для приготовления раствора химических реактивов. Ниже приведена информация о наиболее популярных растворах для травления.

1. Хлорное железо (FeCl3) -- пожалуй, самый известный и популярный реактив. Сухое хлорное железо растворяется в воде до тех пор, пока не будет получен насыщенный раствор золотисто-желтого цвета (для этого потребуется порядка двух столовых ложек на стакан воды). Процесс травления в этом растворе может занять от 10 до 60 минут. Время зависит от концентрации раствора, температуры и перемешивания. Перемешивание значительно ускоряет протекание реакции. В этих целях удобно использовать компрессор для аквариумов, который обеспечивает перемешивание раствора пузырьками воздуха. Также реакция ускоряется при подогревании раствора. По окончании травления плату необходимо промыть большим количеством воды, желательно с мылом (для нейтрализации остатков кислоты). К недостаткам данного раствора следует отнести образование в процессе реакции отходов, которые оседают на плате и препятствуют нормальному протеканию процесса травления, а также сравнительно низкую скорость реакции.

2. Персульфат аммония ((NH4)2S2O8) -- светлое кристаллическое вещество, растворяется в воде исходя из соотношения 35 г вещества на 65 г воды. Процесс травления в этом растворе занимает порядка 10 минут и зависит от площади медного покрытия, подвергающегося травлению. Для обеспечения оптимальных условий протекания реакции раствор должен иметь температуру порядка 40 oC и постоянно перемешиваться. По окончании травления плату необходимо промыть в проточной воде. К недостаткам этого раствора относится необходимость поддержания требуемого температурного режима и перемешивания.

3. Раствор соляной кислоты (HCl) и перекиси водорода (H2O2). Для приготовления этого раствора необходимо к 770 мл воды добавить 200 мл 35 % соляной кислоты и 30 мл 30 % перекиси водорода. Готовый раствор должен храниться в темной бутылке, не закрытой герметически, так как при разложении перекиси водорода выделяется газ. Внимание: при использовании данного раствора необходимо соблюдать все меры предосторожности при работе с едкими химическими веществами. Все работы необходимо производить только на свежем воздухе или под вытяжкой. При попадании раствора на кожу ее необходимо немедленно промыть большим количеством воды. Время травления сильно зависит от перемешивания и температуры раствора и составляет порядка 5-10 минут для хорошо перемешиваемого свежего раствора при комнатной температуре. Не следует нагревать раствор выше 50 oC. После травления плату необходимо промыть проточной водой. Данный раствор после травления можно восстанавливать добавлением H2O2. Оценка требуемого количества перекиси водорода осуществляется визуально: погруженная в раствор медная плата должна перекрашиваться из красного в темно-коричневый цвет. Образование пузырей в растворе свидетельствует об избытке перекиси водорода, что ведет к замедлению реакции травления. Недостатком данного раствора является необходимость строгого соблюдения при работе с ним всех мер предосторожности.

Очистка заготовки, сверловка, нанесение флюса, лужение

После завершения травления и промывки платы необходимо очистить ее поверхность от защитного покрытия. Сделать это можно каким-либо органическим растворителем, например, ацетоном.

Далее необходимо просверлить все отверстия. Делать это нужно остро заточенным сверлом при максимальных оборотах электродвигателя. В случае, если при нанесении защитного покрытия в центрах контактных площадок не было оставлено пустого места, необходимо предварительно наметить отверстия (сделать это можно, например, шилом). Прижимное усилие в процессе сверления не должно быть слишком большим, чтобы на обратной стороне платы не образовывались бугорки вокруг отверстий. Обычные электродрели практически не подходят для сверления плат, поскольку, во-первых, имеют низкие обороты, а во-вторых, обладают достаточно большой массой, что затрудняет регулирование прижимного усилия. Удобнее всего для сверления плат использовать электродвигатели типа ДПМ-35Н и им подобные с насаженным на их вал небольшим цанговым патроном. После сверловки нужно обработать отверстия: удалить все зазубрины и заусенцы. Сделать это можно наждачной бумагой. Следующим этапом является покрытие платы флюсом с последующим лужением. Можно использовать специальные флюсы промышленного изготовления (лучше всего смываемые водой или вообще не требующие смывания) либо просто покрыть плату слабым раствором канифоли в спирте. Лужение можно производить двумя способами: погружением в расплав припоя либо при помощи паяльника и металлической оплетки, пропитанной припоем. В первом случае необходимо изготовить железную ванночку и заполнить ее небольшим количеством сплава Розе или Вуда. Расплав должен быть полностью покрыт сверху слоем глицерина во избежание окисления припоя. Для нагревания ванночки можно использовать перевернутый утюг или электроплитку. Плата погружается в расплав, а затем вынимается с одновременным удалением излишков припоя ракелем из твердой резины.

1.8 Правила пайки радиоэлектронных изделий

Соединение деталей пайкой, благодаря доступной и недорогой технологии, известно очень давно и по сей день широко применяется, несмотря на появление синтетических клеев и шпатлевок. В этом обзоре речь пойдет о пайке так называемыми мягкими припоями на основе олова, позволяющими ограничить нагрев деталей температурой около +250°С. Итак, что же нужно для пайки? Начнем с припоев. По поводу температуры: для припоя 63/37 с температурой плавления 183°С рекомендуемый режим пайки 230°С. Припой нужно не только расплавить, но и обеспечить растекаемость и смачиваемость, отсюда небольшое превышение температуры плавления. Кстати, не надо путать температуру припоя с температурой жала паяльника, для которого рекомендуется в среднем 315°С. Дело в том, что тепло в соединение передается не мгновенно, поэтому для поддержания 230°С в течение нужного времени в точке пайки необходим контакт с паяльником, нагретым до 315°С длительностью 1-1.5 сек. Уменьшение температуры и времени может привести к неполной смачиваемости паяемой поверхности, увеличение - способствует процессу диффузии меди в припой и образования интерметаллического слоя CuPbSn.

Это уже новое вещество с низкой проводимостью и механически хрупкое. По всем стандартам этот слой не должен превышать 0.5 мкм, иначе соединение считается не прочным. Дозировка припоя, конечно, необходима для образования соединения правильной формы, что обеспечивает с одной стороны прочность, с другой - возможность визуального контроля. Общее правило можно сформулировать примерно так: все мениски должны иметь вогнутый, но максимально приближенный к прямому контур. Если мениск выпуклый невозможно будет визуально отличить надежное соединение от не пропаянного, на котором припой принял выпуклую форму за счет поверхностного натяжения. Однако сам процесс дозировки проблемой не является. Для монтажа различных компонентов существую несколько приемов оптимизации количества подаваемого припоя. Вот несколько характерных примеров.

1. Монтаж DIP корпусов и всех компонентов, устанавливаемых в отверстия. Клиновидный наконечник паяльника, слегка обложенный (только для того чтобы обеспечить надежный тепловой контакт) устанавливается на контактактную площадку печатной платы, одновременно контактируя с выводом компонента. Другой рукой подается флюсосодержащий проволочный припой, который плавится о нагретую контактную площадку. Расплавленный флюс и припой стекает в металлизированное отверстие, заполняя его. Подача прекращается сразу после образования мениска между торчащим из платы выводом и контактной площадкой. Высота мениска должна быть равна половине диаметра контактной площадки.

2. Пайка поверхностных микросхем. В этом случае применяется так называемая "мини волна". Это наконечник паяльника, срезанный под углом. Срез имеет углубление для увеличение сил поверхностного натяжения. Компонент устанавливают на плату, флюсуют, заполняют "мини волну" каплей припоя и проводят ей сразу по всем выводам. При движении наконечника каждый контакт "погружается" в волну примерно на 1 секунду, забирая из нее оптимальное количество припоя. Лишний припой втягивается в наконечник за счет поверхностного натяжения. Т.е. дозировка припоя происходит автоматически. Таким приемом можно выполнять монтаж любых поверхностных компонентов кроме керамических CHIP конденсаторов ну и, конечно, BGA.

3. Монтаж CHIP компонентов горячим воздухом (термофеном) на паяльную пасту. При этой операции требования к дозировке самые высокие. Можно, конечно, наносить пасту с помощью шприца, но это требует действительно "искусство оператора", так как после нанесения каждой капли паста продолжает выделяться за счет остаточного в шприце давления. Профессиональный метод - это применение пневмодозатора с вакуумной отсечкой.

Несколько секретов производственных технологий. О блестящей поверхности. Такая поверхность достигается достаточным количеством флюса, минимальным перегревом места пайки, свежим припоем эвтектического состава 63/37, как и было сказано выше. Минимизируя время прогрева, можно избежать заметного растворения меди в припое и образования кристаллов интерметаллида SnPbCu, при наличии которых, естественно, не получить блеска. Как добиться этого? Нужно достаточно массивное медное, в идеале - серебряное (обуславливает значительную теплоемкость), с многослойным NiCrFe покрытием (гарантирует от растворения материала жала в припое), жало, достаточно мощный нагреватель (легко компенсирует потери тепловой энергии на расплавление припоя и нагрев места пайки) и система термостатирования (стабилизирует температуру жала). Нужен чистый трубчатый припой и хорошо подготовленные поверхности. Нагрев должен осуществляться минимально необходимое время. Любые отступления от этих условий ведут к необходимости длительных тренировок. При ручной пайке качество "достигается упражнением". Холодная спайка. Некоторые предметы, как известно, нельзя спаять при высокой температуре, не подвергнув порче. Для таких предметов рекомендуется следующий состав. Осажденная в порошкообразном состоянии медь перемешивается в фарфоровой ступке с концентрированной серной кислотой до получения некрутой тестообразной массы, к общему весовому количеству которой добавляют постепенно, при постоянном размешивании, 70 частей ртути. Когда таким образом получится однородная амальгама, ее хорошо промывают в горячей воде для удаления кислоты и затем дают ей остыть. Спустя 10-12часов амальгама становится настолько твердой, что режет олово.

В таком виде состав уже вполне готов к употреблению, для чего его нагревают до консистенции размягченного воска и спаивают предметы; остыв, эта амальгама очень крепко держит спаянные части. Простой способ лужения. Берут 10 весовых частей поваренной соли, распускают в 20 частях азотной кислоты, после чего к этому раствору добавляют 10 частей хлористого олова (оловянной соли) и 2,5 части хлористого аммония (нашатыря). К полученной смеси добавляют еще 40 весовых частей соляной кислоты и затем разбавляют ее небольшим количеством воды. Приготовленная таким образом смесь вполне готова к употреблению. Подлежащий лужению предмет должен быть предварительно очищен самым тщательным образом, затем все части его, которые не должны быть покрыты полудой, старательно натираются салом, после чего предмет погружают в приготовленную вышеуказанным способом смесь, в которой и оставляют, пока слой полуды не достигнет надлежащей толщины. Тогда, вынув предмет, остается только тщательно вымыть его, чтобы он был вполне годен к употреблению. Помимо исправления или обновления полуды на посуде указанным способом можно покрывать оловом для предохранения от ржавчины разного рода мелкие металлические предметы: рыболовные крючки, капканы, проволоки и т.д.

Сообщение оловянному припою медного цвета. Как известно, для припоя медных частей чаще всего употребляется олово, но такой припой отличается одним недостатком: в местах спайки олово некрасиво выделяется белым пятном или белой полосой на медном фоне спаянных частей. Для устранения такого недостатка рекомендуется следующий несложный прием: места припоя покрываются насыщенным раствором медного купороса, для чего 10 частей купороса растворяют в 35 частях воды и покрытые части припоя растирают, затем железной проволокой и этим способом омедняют спайку, после чего вторично покрывают спайку раствором из 1 части насыщенной купоросной меди и 2 частей насыщенного цинкового купороса и растирают такое покрытие цинковой палочкой. Обработанные таким образом места спайки могут быть отполированы и тогда выступающие части оловянного припоя совершенно сливаются с медным тоном спаянных частей. Канифоль, флюс - чем они отличаются, когда и что применять? Канифоль: неочищенная канифоль - есть материал кустаря времен Северной войны. Использовать его в современной электронике крайне нежелательно. Однако, это допустимо для пайки электротехнических изделий или плат с крупными проводниками, и где плотность монтаж стремиться к 0 компонентов на кв. м. платы.

Проблемы в том, что она (то есть канифоль) содержит кучу натуральных примесей, которые после модификации под воздействием тепла и кислоты становятся опасными с точки зрения коррозии и электрической проводимости. Раствор канифоли в спирте или бензине: ничего не меняет от вышеописанного случая. Вся та же гадость, + грязь привнесенная с бензином и спиртом. Такие платы надо мыть всем, что попадает под руку, поскольку не мы видим только меньшую часть примесей, и они смываются далеко не всем. Одно замечание, мы говорим о разных канифолях. Есть канифоль, которая лежит у каждого дома на антресолях, есть канифоль, которой маэстро Растрапович канифолит смычок, есть канифоль, производимая гигантами типа Multicore или Alpha Metalls для нужд электронного капитала. Это три большие разницы. Даже в отечестве существовало разделение канифоли на марки: А, Б, может, и далее. Для монтажа РЭА допускалось применение канифоли марки А. Как определить? - Визуально! Наилучшая имеет светло - желтый свет, прозрачна, без включений. Мы упомянули Multicore, их припой самый "крутой" потому, что он содержит не одну, а целых 5 или 6 жил флюса в проволочном припое. Полагаю, что наличие большого количества каналов с флюсом обеспечивает лучшее распределение флюса по поверхности расплавленного припоя, а это ведет к лучшей очистке поверхности от окислов меньшим количеством флюса, что, в свою очередь, минимизирует количество золы и шлама.Флюсы электронного класса: Основное их отличие заключается в степени кислотности. Чем старее паяемый вами контакт, чем больше на нём окислов, чем эти окислы устойчивее к кислоте, тем выше должна быть кислотность флюса. Мыть изделее после пайки нужно всегда. Вы никогда не можете быть уверенным, что осталось на плате после вашего ковыряния её паяльником, и как это повлияет на дальнейшую работоспособность изделия. Количество флюса должно быть минимально, но достаточно для осуществления своих функций: удаления грязи, окислов, обеспечение растекания и формообразования припоя.

Маркировки припоев. Всё что я буду писать, ниже переписано из ОСТа 4 ГО.033.200, то есть описание того, как это должно быть, если бы эти припои производились под контролем ГосТехНадзора на заводе указанном в ОСТе - "РязЦветМет". Как есть на самом деле не знаю. Все припои содержат 59-61% олова, остальное свинец. Буква "П" в конце означает, что припой повышенной чистоты. Буква "М" означаем, что в припое должна быть медь в диапазоне 1.2-2.0%. Температура плавления, Liquidus (окончание полного плавления): ПОС61; ПОС61П-190°С

ПОС61М - 192 C Временное сопротивление разрыву при 20 град.°СПОС61; ПОС61-П - 42.18 Х 10^6 н/кв. мПОС61М - 44.18 Х 10^6 н/кв. м Теплопроводность: ПОС61; ПОС61-П - 50.24 Вт/(м*К) ПОС61М - 48.98 Вт/(м*К) Удельное электрическое сопротивление: ПОС61; ПОС61-П - 0.139 х 10^-6 (Om*m) ПОС61М - 0.143 х 10^-6 (Om*m) ПОС61М не разрешен к лужению и пайке в тиглях и ваннах из-за повышенной склонности к зернистости сплава при затвердевании, и густоты расплава, что ухудшает его технологические свойства. Паяльник Керамический нагреватель напоминает печатную плату, но не на стеклотекстолите, а на керамике и все это скручено в трубу. Наконечник устанавливается либо снаружи либо внутри этой трубы. Достоинство такой конструкции (на мой взгляд, сомнительное) в малой тепловой инерционности, т.е. паяльник после включения может выйти на рабочую температуру за 10 сек. Однако при работе на многослойных платах или в иных условиях сильного тепло отвода начинает сказываться относительно низкая теплопроводность керамики (по сравнению с медью) и система не успевает компенсировать тепло потери и температура падает. Нихромовый нагреватель интересен только, если он выполнен на медном сердечнике. Нагревается он относительно медленно, на 300 градусов за 1 минуту, зато никаких проблем с компенсацией теплопотерь. Т.е. нет необходимости делать запас в задание температуры. Различие в теплопроводности усиливается из-за разной системы крепления наконечника. У паяльников РАСЕ, например, наконечник прижимается боковым винтом по всей длине к медному сердечнику нагревателя.

Площадь теплового контакта очень большая. В случае с керамикой сильный прижим использовать нельзя вследствие хрупкости материала, т.о. наконечник одевается или вставляется в нагреватель с воздушным зазором, препятствующим теплопередаче. И, наконец, надежность! Известно, что керамика, выдерживает высочайшие температуры, но при этом плохо переносит быстрый нагрев и охлаждение, образуя микротрещины. Современная технология ручной пайки предполагает, что на рабочем месте имеется влажная губка для снятия припоя и иных наслоений с рабочей поверхности жала. Набрав некоторое количество припоя с флюсом, оператор совокупляет спаиваемые детали, жало с припоем и, если надо, дополнительное количество припоя. Вся масса припоя переходит в жидкое состояние, припой растекается по месту пайки.

Техник ждет немного (неопределенное время - вот оно, искусство техника!), затем удаляет жало, место пайки остывает, припой затвердевает. Что дальше? Дальше, скорее всего, техник кладет паяльник на подставку. Некоторое количество материала спаиваемых деталей перешло в припой, который остался на жале. Паяльник лежит, интерметаллиды растут... Оператор снова берет паяльник, процесс повторяется. Как правило, жало начинают чистить, когда зола флюса начинает мешать работе. Очищайте жало перед предварительным набором припоя!!! Тогда припой в месте пайки будет свежим, без интерметаллидов и окислов припоя, - именно это я имел в виду. Многие юго-восточные производители стали применять для очистки жала вместо губки клубок металлической стружки. Очищает жало очень эффективно плюс более безвредно.

1.9 Принцип работы лабораторного стенда источника питания

Рис. 16 Микросхема интегрального регулируемого стабилизатора

Для изготовления лабораторного источника питания мной была выбрана следующая схема: смотреть рис.16

Источник выполнен на основе микросхемы интегрального регулируемого стабилизатора КР142ЕН12 (LM317T), позволяет получить стабилизированное напряжение в диапазоне от 1,5 до 12 В при токе до 2А.

Микросхема допускает выходной ток до 2А, имеет внутреннюю схему ограничения тока и схему защиты от превышения температуры нагрева кристалла. Для дополнительной защиты микросхемы служит диод VD2 и VD3. При случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. В этом случае микросхему защищает диод VD2, включающийся параллельно микросхеме. Диод VD3 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ.

Для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы исходное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. В схеме, показанной на рис., при малых выходных напряжениях на микросхеме падает значительное напряжение, и при токах нагрузки в 0,5 А на ней будет бесполезно теряться значительная тепловая мощность.

Чтобы устранить эгот недостаток, можно взять трансформатор на несколько напряжений и предусмотреть переключение выводов вторичных обмоток с помощью дополнительного переключателя. Подойдут унифицированные трансформаторы ТПП255, ТПП276, `ГГТП292, ТПП319 (отличаются мощностью и, соответственно, габаритами) на напряжение 220 В и частоту 50 Гц. На (рис. 17) показаны печатная плата и размещение элементов на ней. Применены конденсаторы К50-35 (С1, СЗ, С4), К73-17 (С2).



Рис. 17 Печатная плата и размещение элементов регулируемого источника питания

Для того, что бы напряжение на выходе менялось дискретно, мной был заменён переменный резистор R1, на переключатель напряжений.

На базе данной принципиальной схемы мной был изготовлен учебный лабораторный стенд приведенный на (рис.18)

В результате разработки был создан экономичный и надежный источник питания, основная задача которого это выпрямление и понижение переменного напряжения по параметрам технического задания. Прибор соответствует требованиям, выполнение которых будет отвечать стандартам существующих схем. Был разработан источник, благодаря которому обеспечивается высокое качество напряжения, которое необходимо, в первую очередь, для передающих и приемных устройств радиоэлектронной аппаратуры, поэтому данная разработка актуальна и необходима .Данный прибор легко позволяет повышать или понижать напряжение до 12В. Во время выполнения работы я понял не только принцип работы устройства, но и научился делать расчёты понижающего трансформатора и диодного моста, научился работать со схемами, научился работать со справочниками технической литературой пользоваться справочными данными для выбора компонентов предназначенных для сборки прибора.

Глава 2. Экономическая часть. Материально-техническое обеспечение на производстве

2.1 Материально-техническое обеспечение предприятия

Цели, функции, планирование и структура материально-технического обеспечения (МТО). стабилизатор питание плата радиоэлектронный

Для бесперебойного функционирования производства необходимо хорошо налаженное материально-техническое обеспечение (МТО), которое на предприятиях осуществляется через органы материально-технического снабжения.

Цели материально-технического обеспечения производства:

- своевременное обеспечение подразделений предприятия необходимыми видами ресурсов требуемого количества и качества;

- улучшение использования ресурсов повышение производительности труда, фондоотдачи, сокращение длительности производственных циклов изготовления продукции, обеспечение ритмичности процессов, сокращение оборачиваемости оборотных средств, полное использование вторичных ресурсов, повышение эффективности инвестиций;

- анализ организационно-технического уровня производства и качества выпускаемой продукции у конкурентов поставщика и подготовка предложений по повышению конкурентоспособности поставляемых материальных ресурсов либо смене поставщика конкретного вида ресурса. Ради повышения качества "входа" предприятиям следует бояться смены неконкурентоспособных поставщиков ресурсов.

Для достижения перечисленных целей работники органов снабжения должны изучать и учитывать спрос и предложение на все потребляемые предприятием материальные ресурсы, уровень и изменение цен на них и на услуги посреднических организаций, выбирать наиболее экономичную форму товародвижения, оптимизировать запасы, снижать транспортно-заготовительные и складские расходы. Функции органов снабжения предприятия делятся на 3 направления:

- Планирование, которое предполагает: изучение внешней и внутренней среды предприятия и рынка отдельных товаров;

- Прогнозирование и определение потребности всех видов материальных ресурсов, планирование оптимальных хозяйственных связей;

оптимизацию производственных запасов;

- Планирование потребности материалов и установление их лимита на отпуск цехам;

- Оперативное планирование снабжения.

Организация, которая включает:

- сбор информации о потребляемой продукции, участие в ярмарках, выставках-продажах, аукционах;

- анализ всех источников удовлетворения потребности в материальных ресурсах с целью выбора наиболее оптимального;

- заключение с поставщиками хозяйственных договоров на поставку продукции;

- получение и организацию завоза реальных ресурсов;

- организацию складского хозяйства, входящего в состав органов снабжения;

- обеспечение цехов, участков, рабочих мест необходимыми материальными ресурсами.

Контроль и координация работы, в состав которых входят:

- контроль за выполнением договорных обязательств поставщиков, выполнение ими сроков поставки продукции;

- контроль за расходованием материальных ресурсов в производстве;

- входной контроль за качеством и комплектностью поступающих материальных ресурсов;

- контроль за производственными запасами;

- выдвижение претензий поставщикам и транспортным организациям;

- анализ действенности снабженческой службы, разработка мероприятий по координации снабженческой деятельностью и повышение её эффективности.

Планирование материально-технического обеспечения производства включает комплекс работ по анализу удельных расходов материальных ресурсов за отчетный период, использованию технологического оборудования и оснастки, прогнозированию и нормированию отдельных видов ресурсов на плановый период, разработке материальных балансов по видам ресурсов, источникам поступления и вышеперечисленным направлениям использования. Перечисленные работы по планированию весьма трудоемки. Они выполняются экономистами и плановиками при участии других специалистов. Менеджеры не принимают участия в разработке планов, их задача - проверить соблюдение принципов планирования, состав плановых документов, их качество.

В условиях рынка у предприятий возникает право выбора поставщика, а значит, и право закупки более эффективных материальных ресурсов. Это заставляет снабженческий персонал предприятия внимательно изучать качественные характеристики продукции, изготовляемой различными поставщиками.

Критериями выбора поставщика могут быть надежность поставки, возможность выбора способа доставки, время на осуществление заказа, возможность предоставления кредита, уровень сервиса. Соотношение значимости отдельных критериев с течением временем может меняться.

Организационное построение, характер и методы работы служб снабжения на предприятиях отличаются своеобразием. На небольших предприятиях, потребляющих малые объемы материальных ресурсов в ограниченной номенклатуре, функции снабжения возлагаются на небольшие группы или отдельных работников хозяйственного отдела предприятия. На большинстве средних и крупных предприятий эту функцию выполняют специальные отделы материально-технического снабжения (ОМТС), находящиеся в подчинении у заместителя руководителя предприятия по производству. Поскольку качество работы отдела во многом определяет качество производственного процесса, то он должен быть укомплектован высококвалифицированными специалистами. Кроме того, многие решаемые отделом вопросы носят комплексный характер, требуют знаний в области маркетинга, логистики, техники, технологии, экономики, нормирования, прогнозирования, организации производства и межпроизводственных связей.

ОМТС строятся по функциональному или материальному признаку. В первом случае каждая функция снабжения (планирование, заготовка, хранение, отпуск материалов) выполняется отдельной группой работников. При построении снабженческих органов по материальному признаку определенные группы работников выполняют все функции снабжения по конкретному виду материалов.

Характерный тип структуры службы снабжения - смешанный (рис. 19), когда товарные отделы, группы, бюро специализированы на снабжении конкретными видами сырья, материалов, оборудования. Однако наряду с товарными, в состав отдела снабжения входят функциональные подразделения: плановое, диспетчерское.

Смешанный тип структуры отдела снабжения - наиболее рациональный метод строения, который способствует повышению ответственности работников, улучшению МТО производства.

Плановое бюро (группа) выполняет функции по анализу окружающей среды и рыночным исследованиям, определению потребности в материальных ресурсах, разработке плана обеспечения предприятия и его подразделений материально-техническими ресурсами (входит в состав бизнес-плана предприятия), оптимизации рыночного поведения по наиболее выгодному обеспечению, формированию нормативной базы, разработке планов снабжения и анализу их выполнения, контролю за выполнением поставщиками договорных обязательств.

Рис. 19 Организационная структура отдела МТС (смешанный тип).

Товарное бюро (группа) выполняет комплекс планово-оперативных функций по обеспечению производства конкретными видами материальных ресурсов: планированию, учету, завозу, хранению и отпуску материала в производство, т.е. регулирует работу материальных складов.

Диспетчерское бюро (группа) выполняет оперативное регулирование и контроль за выполнением плана снабжения предприятия и цехов сырьем и материалами, устраняет неполадки, возникающие в ходе снабжения производства, контролирует и регулирует ход поставок материалов на предприятие.

Отделы (бюро, группы) внешней кооперации обеспечивают производство полуфабрикатами (заготовками, деталями, узлами). Они также могут строиться по функциональному или товарному признаку.

Для осуществления технического перевооружения и реконструкции производства предприятие создает отделы оборудования, которые обычно входят в состав капитального строительства.

Для крупных предприятий, состоящих из ряда филиалов, наиболее приемлем тип структуры, особенностью которого является то, что подразделения имеют свои службы снабжения с функциями по планированию и оперативному регулированию снабжения производственных цехов и участков материальными ресурсами, а также по контролю за их исполнением.

Рис. 20 Схема организационной структуры службы снабжения.

Формирование нормативной базы, прогнозирование и разработка планов МТС, установление хозяйственных связей и координация работы служб снабжения, входящих в предприятие, сконцентрированы на базе службы снабжения предприятия. Взаимодействие подразделений службы снабжения предприятия осуществляется на основе функциональных связей, а не административного подчинения.

Одним из звеньев организации МТС является складское хозяйство, основная задача которого заключается в приеме и хранении материалов, их подготовке к производственному потреблению, непосредственном снабжении цехов необходимыми материальными ресурсами. Склады в зависимости от связи с производственным процессом подразделяются на материальные, производственные, сбытовые.

Принятые материалы хранятся на складах по номенклатурным группам, сортам, размерам. Стеллажи нумеруются с указанием индексов материалов.

Завоз материалов и работа складов организуются на основе оперативно-заготовительных планов.

Поставки материальных ресурсов.

Процесс движения ресурсов. Формы обеспечения ресурсами.

Процесс движения ресурсов включает:

привлечение ресурсов для выполнения маркетинговых исследований, НИОКР, организационно-технологической подготовки производства, производства продукции и выполнения услуг, гарантийного обслуживания товаров предприятия, капитального строительства. В свою очередь, привлечение ресурсов для производства продукции и оказания услуг подразделяется на ресурсы для изготовления продукции, предоставления услуг, ремонтно-эксплуатационных нужд; для капитального строительства - на новое строительство, расширение производства, техническое перевооружение, реконструкцию;

использование ресурсов по одному из перечисленных направлений;

постановление ресурсов (при необходимости);

утилизацию или списание ресурсов.

Формы обеспечения ресурсами:

а) через товарно-сырьевые биржи;

б) прямые связи;

в) аукционы, конкурсы;

г) спонсорство;

д) собственное производство.

Конкретную форму (метод) обеспечения материально-техническими ресурсами предприятие выбирает исходя из особенностей ресурса, продолжительности его получения, числа предложений, качества и цены ресурса и других факторов. При определении формы обеспечения предприятия ресурсами следует изучать надежность поставщика и уровень конкурентоспособности выпускаемой им продукции. При заключении с поставщиками контрактов (договоров) следует помнить о необходимости отражения в них количественных и качественных показателей, конкретных форм поставок, сроков, санкций.

Деление хозяйственных связей на прямые и косвенные.

Поставки материальных ресурсов на предприятие осуществляются через хозяйственные связи. Хозяйственные связи - совокупность экономических, организационных и правовых взаимоотношений, которые возникают между поставщиками и потребителями средств производства. Рациональная система хозяйственных связей предполагает минимизацию издержек производства и обращения, полное соответствие количества, качества и ассортимента поставляемой продукции потребностям производства, своевременность и комплектность ее поступления.

Хозяйственные связи между предприятиями могут быть прямыми и опосредованными (косвенными), длительными и краткосрочными.

Прямые - связи, при которых отношения по поставкам продукции устанавливаются между предприятиями-изготовителями и предприятиями-поставщиками без посредников.

Опосредованные - связи, когда между этими предприятиями имеется хотя бы один посредник. Поставки продукции потребителю могут осуществляться напрямую или через посредников (дистрибьюторов, джобберов, агентов, брокеров).

Дистрибьюторы и джобберы - фирмы, осуществляющие сбыт на основе оптовых закупок у крупных промышленных предприятий - производителей готовой продукции. Дистрибьюторы в отличие от джобберов - относительно крупные фирмы, располагающие собственными складами и устанавливающие длительные контрактные отношения с промышленными предприятиями. Джобберы, напротив, скупают отдельные крупные партии товаров для быстрой перепродажи.

Агенты и брокеры - это фирмы или отдельные предприниматели, осуществляющие сбыт продукции промышленного предприятия на основе комиссионного вознаграждения.



Рис. 21 Схемы хозяйственных связей МТС

Прямые хозяйственные связи для предприятий наиболее экономичны и прогрессивны по сравнению с косвенными, т.к. они, исключая посредников, уменьшают издержки обращения, документооборот, укрепляют взаимоотношения между поставщиками и потребителями. Поставки продукции становятся более регулярными и стабильными.

Опосредованные хозяйственные связи менее экономичны. Они требуют дополнительных затрат на покрытие расходов деятельности посредников между предприятиями-потребителями и предприятиями-изготовителями.

Потребность в косвенных связях объясняется тем, что прямые связи выгодны и целесообразны в условиях потребления материальных ресурсов в крупных масштабах. Если же предприятия потребляют сырье и материалы в незначительных количествах, не достигающих транзитной формы отгрузки, то, чтобы не создавать на предприятиях излишние запасы материальных ценностей, целесообразны связи и через услуги посредников.

Прямые и опосредованные связи могут носить длительный и краткосрочный характер. Длительные хозяйственные связи - предприятия имеют возможность развивать на долгосрочной основе сотрудничество по совершенствованию выпускаемой продукции, снижению ее материалоемкости, доведению до мировых стандартов.

Деление связей по формам организации поставок продукции.

С классификацией связей на прямые и косвенные тесно связано деление их по формам организации поставок продукции. С этой точки зрения различают транзитную и складскую формы поставок

При транзитной форме снабжения материальные ресурсы перемещаются от поставщика к потребителю прямо, минуя промежуточные базы и склады посреднических организаций. Кроме того, предприятие, получая материал непосредственно от поставщика, ускоряет доставку и сокращает транспортно-заготовительные расходы. Однако ее использование ограничено транзитными нормами отпуска, меньше которых поставщик не принимает к исполнению. Использование этой формы снабжения для материалов с небольшой потребностью приводит к увеличению запасов и связанных с этим расходов. При складской форме материальные ресурсы завозятся на склады и базы посреднических организаций, а затем с них отгружаются непосредственно потребителям.

Транзитную форму целесообразно применять в тех случаях, когда потребителям требуются материальные ресурсы в больших количествах, что дает возможность отгружать их полногрузными вагонами или другими средствами транспорта.

При транзитной форме завоза значительно снижаются издержки и повышается скорость обращения, улучшается использование транспортных средств.

Складская форма снабжения играет большую роль в обеспечении мелких потребителей. Она позволяет им заказывать необходимые материалы в количествах меньше установленной транзитной нормы, под которой понимается минимально допустимое общее количество продукции, отгружаемое предприятием изготовителем потребителю по одному заказу. При складской форме снабжения продукция со складов посреднических организаций может завозиться малыми партиями и с большей частотой, что способствует сокращению запасов материальных ресурсов у потребителей. Однако в этом случае последние несут дополнительные расходы за складскую переработку, хранение и транспортировку с баз посреднических организаций. Поэтому в каждом конкретном случае требуется экономическое обоснование выбора форм снабжения.

Для технико-экономического обоснования выбора формы снабжения используется формула 36.

Рmax <= К (Птр - Пскл)/ (Сскл - Стр)

Где:

Рmax - максимальное количество материала, которое экономически целесообразно получить от складских организаций (натур.ед.),

К - коэффициент использования производственных фондов и содержания производственных запасов (%),

Птр, Пскл - средняя величина партии поставки при транзитной и складской формах снабжения (натур.ед.),

Стр, Сскл - величина расходов по доставке и хранению материалов при транзитной и складской формах снабжения (% к цене).

2.2 Снабжение производственных цехов и участков

Обеспечение материальными ресурсами производственных цехов, участков и других подразделений предприятия предполагает выполнение следующих функций:

установление количественных и качественных заданий по снабжению (лимитирование);

подготовка материальных ресурсов к производственному потреблению;

отпуск и доставку материальных ресурсов со склада службы снабжения на место ее непосредственного потребления или на склад цеха, участка;

оперативное регулирование снабжения;

учет и контроль за использованием материальных ресурсов в подразделениях предприятия.

Снабжение цехов материалами осуществляется в соответствии с установленными лимитами и конкретными особенностями производства. Последние учитываются при разработке графиков подач, на основе которых материалы доставляются в цехи. Лимит устанавливается исходя из производственной программы цеха и специфицированных норм расхода.

Формула для расчета лимита:

Л = Р + Рнз.п. + Нз - О

Где:

Л - лимит данной номенклатуры продукции,

Р - потребность цеха в материалах для выполнения производственной программы,

Рнз.н. - потребность цеха в материалах для изменения незавершённого производства (+ увеличение, - уменьшение),

Нз - норматив цехового запаса данной продукции,

О - расчётный ожидаемый остаток данной продукции в цехе на начало планового периода.

Расчет выполняется в натуральных показателях. Потребность в материалах для выполнения производственного задания определяется путем умножения программы производства на нормы расхода по соответствующим изделиям. Таким же образом рассчитывается потребность в материалах для изменения незавершенного производства, т. е. путем умножения поиздельных норм расхода на изменение программы незавершенного производства в плановом периоде.

...