Применение печатных плат позволяет облегчить настройку аппаратуры и исключить возможность ошибок при ее монтаже, так как расположение проводников и монтажных отверстий одинаково на всех платах данной схемы. Использование печатных плат, обусловливает также возможность уменьшения габаритных размеров аппаратуры, улучшения условий отвода тепла, снижения металлоемкости аппаратуры и обеспечивает другие конструктивно-технологические преимущества по сравнению с объемным монтажом.

К печатным платам предъявляется ряд требований по точности расположения проводящего рисунка, по величине сопротивления изоляции диэлектрика, механической прочности и др. (ГОСТ 23752 - 79). Одним из основных требований является обеспечение способности к пайке, достигаемое соответствующим выбором гальванического покрытия и технологией металлизации, поэтому в производстве печатных плат особое внимание уделяется химико-гальваническим процессам.

Изготовление печатных плат (ГОСТ 20406 - 75) осуществляется химическим, электрохимическим или комбинированным способом. В последнее время получили распространение новые способы изготовления - аддитивные.

Исходным материалом при химическом способе служит фольгированный диэлектрик, т.е. изоляционный материал, обычно гетинакс, на поверхность которого с одной или двух сторон наклеена медная фольга толщиной 35 - 50 мкм.

На поверхность медной фольги вначале наносится защитный рисунок (рельеф) таким образом, чтобы он защитил проводники при вытравливании меди. Защитный рисунок схемы выполняется стойкими к воздействию травильных растворов лаками. Затем следует операция травления, в результате которой полностью вытравливается медь и создается проводящий рисунок. В зарубежной практике данный способ называют субтрактивным.

Отверстия для установки выводов электрорадиоэлементов (резисторы, конденсаторы и т. д.) сверлятся или штампуются после вытравливания меди и не металлизируются. Пайка выводов электрорадиоэлементов производится непосредственно к контактным площадкам печатных проводников. Химический метод применяется главным образом в производстве плат широковещательной радиоаппаратуры.

Электрохимический способ, в зарубежной литературе и частично в отечественной практике называют полуаддитивным, так как проводящий рисунок создается в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравливания. Приставка “полу” означает, что в технологии изготовления сохранена операция травления тонкого слоя металла, который образуется по всей поверхности платы при химической металлизации.

Исходными материалами в этом случае служат нефольгированные диэлектрики. Защитный рисунок в отличие от предыдущего метода наносят таким образом, чтобы открытыми оставались те участки поверхности, которые подлежат металлизации с целью образования проводниковых элементов схемы. Электрохимический способ предусматривает получение металлизированных отверстий одновременно с проводниками и контактными площадками.

Комбинированный способ представляет собой сочетание первых двух способов. Исходным материалом служит фольгированный с двух сторон диэлектрик, поэтому проводящий рисунок получают вытравливанием меди, а

металлизация отверстий осуществляется посредством химического меднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди. Пайка выводов электрорадиоэлементов производится посредством заполнения припоем монтажных отверстий в плате.

Комбинированный метод в настоящее время является основным в производстве двусторонних и многослойных плат для аппаратуры самого разнообразного назначения.

Аддитивный метод заключается в создании проводящего рисунка посредством металлизации достаточно толстым слоем химической меди (25 - 35 мкм), что позволяет исключить применение гальванических операций и операции травления. Исходным материалом при этом служит нефольгированный диэлектрик. Исключение вышеуказанных операций позволяет существенно уменьшить ширину проводников и зазоры между ними, что, в свою очередь, обеспечивает возможность увеличить плотность монтажа на платах.

3.1.1 Химический способ изготовления плат

Последовательность основных технологических операций при изготовлении плат химическим способом представлена в таблице 3.1.

Вариант А назван негативным потому, что для получения защитного рельефа методом фотопечати в качестве фотошаблона используется негативное изображение проводящего рисунка платы, т.е. пробельные места черные, а проводники - оптически прозрачные. Таким образом, проходящий через светлые участки поток ультрафиолетовых лучей при экспонировании полимеризует фоторезист, нанесенный на поверхность заготовки, образуя защитный рельеф.

В варианте Б защита проводящего рисунка при травлении осуществляется металлическим покрытием, поэтому защитный рельеф наносится на пробельные места и, следовательно, при фотопечати используется позитивное изображение платы.

Таблица 3.1 Технологические процессы изготовления печатных плат химическим методом

№	Операция	№	Операция
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	А. Негативный способ Резка и рихтовка заготовок Зачистка поверхности Получение защитного рельефа на проводниках Травление меди Удаление защитного рельефа Сверление или штамповка отверстий Обработка контура Маркировка Нанесение защитной маски Консервация	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Б. Позитивный способ Резка и рихтовка заготовок Зачистка поверхности Получение защитного рельефа на пробельных участках Нанесение гальванического покрытия на проводники Удаление защитного рельефа Травление меди Сверление или штамповка отверстий Обработка контура Маркировка Консервация

Вариант А наиболее распространен в производстве плат бытовой радиоаппаратуры, он характеризуется минимальной трудоемкостью и возможностью автоматизации всех операций. В качестве метода получения защитного рельефа при этом используется наиболее дешевый в массовом производстве способ трафаретной печати сеткография с применением краски, полимеризующейся с помощью ультрафиолетового облучения. Для выполнения основных операций технологического процесса создана автоматическая линия модульного типа, в которой предусмотрены следующие операции: трафаретная печать, сушка краски, травление, промывка, удаление краски сушка готовой платы. Линия рассчитана на производство 800 тыс. плат в год, размер заготовок 500-500 мм.

Химико-механическая подготовка поверхности фольги может производиться также на автоматической линии ГГМ1.240.006. Защитная маска из эпоксидной смолы наносится на поверхность платы таким образом, чтобы открытыми были только контактные площадки проводников, которые облуживаются припоем ПОС-60 при выполнении монтажных операции.

Проводники, защищенные эпоксидным покрытием, облуживанию не подвергаются и этим достигается значительная экономия оловянного сплава. Эпоксидная защитная масса наносится также способом трафаретной печати.

Защита проводников от луживания при пайке выводов радиоэлементов осуществляется посредством их химического пассивирования (хроматирования), так как хроматная пленка на меди предотвращает смачивание ее припоем.

Зашита контактных площадок от пассивирования достигается путем нанесения на них через сетчатый трафарет маски состава канифоль - 100%; этиловый спирт - 35%; вазелин медицинский - 35%.

Пассивирование производится погружением плат на 2 - 5 с в раствор следующего состава (г/л):

Двухромовокислый натрий	200 - 250
Медный купорос	1 - 2
Сернокислый цинк	1 - 5
Серная кислота аккумуляторная	9 - 11
Хлористый натрий	1 - 2

Защитная маска на контактных площадках служит затем флюсом при пайке на волне припоя.

Главным преимуществом данного метода является исключение из технологии операции нанесения маски из эпоксидной смолы, представляющей большую профессиональную вредность.

Вариант Б применяется весьма редко и ограничивается обычно изготовлением полосковых плат. В качестве гальванического покрытия при этом служит серебро с толщиной слоя 9 - 12 мкм.

Платы с односторонним или двусторонним расположением проводников без металлизации отверстий могут быть изготовлены способами штамповки, переноса - а также нанесения токопроводящих красок (паст).

Способ штамповки рекомендован для массового производства, при этом в качестве основания служит любой диэлектрик, в том числе и картон. Медная фольга толщиной 35 мкм, смотанная в рулон, с одной стороны покрыта адгезионным слоем. Этим слоем фольга накладывается на диэлектрик, при штамповке вырубка проводников комбинируется с их прижимом к диэлектрику. Ненужная часть фольги удаляется.

Затем платы подвергаются нагреву в прессованном состоянии для полимеризации адгезионного слоя с целью получения прочного сцепления проводников с основанием. Метод эффективен для плат массового производства с относительно простой схемой проводников.

Операция травления не применяется, поэтому медь расходуется по прямому назначению, а отходы меди используются для переплавки. Данный способ - самый дешевый по расходу материалов, и наименее трудоемкий.

Способ переноса заключается в получении проводящего рисунка на временном металлическом основании и затем переноса его на диэлектрик.

В качестве временного основания служит пластина из коррозионно-стойкой стали типа 18ХН9Т. На пластине получают защитный рисунок, как и при позитивном процессе, т. е. пробельные места закрыты фоторезистом или краской. Затем пластину подвергают гальваническому меднению в кислых электролитах и на ней образуется проводящий рисунок из меди толщиной 35 - 50 мкм. Фоторезист или краска удаляется, а пластина с проводящим рисунком прижимается к диэлектрику (гетинаксу), на поверхность которого нанесен клеевой слой.

Проводящий рисунок легко отделяется от поверхности коррозионно-стойкой стали и приклеивается к диэлектрику вследствие очень слабого сцепления электроосажденной меди с коррозионно-стойкой сталью. Как и в предыдущем случае, платы подвергаются нагреву в прессованном состоянии для полимеризации клеевого соединения.

Если положить металлическую пластину с медными проводниками в пресс-форму, с помощью которой прессуются пластины из различных пластмасс, например АГ-4, ДСВ и т. п., то проводящий рисунок будет впрессован в диэлектрик «заподлицо». Этот способ рекомендуется для изготовления переключателей, кодовых дисков и т. д. Преимуществом данного метода является возможность получения проводников различной толщины, что в сочетании с возможностью использования самых разнообразных материалов в качестве основания платы открывает широкие перспективы его применения.

Метод переноса целесообразен в условиях опытного и мелкосерийного производства при отсутствии очистных сооружений и условий для утилизации меди из травильных отходов. Технологический процесс представляет собой пример безотходной технологии.

Способ получения проводящего рисунка с помощью электропроводных красок или паст еще не получил широкого применения в промышленности из-за отсутствия соответствующих материалов необходимого качества, однако он является весьма перспективным и экономичным для получения плат широковещательной аппаратуры.

3.1.2 Электрохимический способ получения печатных плат

Этот способ осуществляется посредством следующих основных операции: резки заготовок, сверления отверстий, подлежащих металлизации; подготовки поверхности; химического меднения; усиления меди гальваническим меднением; нанесения защитного рельефа на пробельные места; гальванического меднения; гальванического покрытия сплавом олово - свинец, удаления защитного рельефа, травления меди с пробельных мест.

Исходным материалом служит нефольгированный стеклотекстолит марок СТЭФ-1-2ЛК (ТУ АУЭ0.037.000) или СТЭК-1,5 (ту 16-503.201 - 80). На обе стороны этих материалов нанесен адгезионный слой из эпоксидно-каучуковой композиции.

Подготовка поверхности диэлектрика заключается в ее химической обработке смесью хромовой и серной кислот, в результате которой на поверхности образуются микровпадины, обеспечивающие хорошую адгезию металлизированного слоя и хорошую смачиваемость водными растворами. Операция травления в данном процессе характеризуется очень малой продолжительностью (до 1 мин), так как вытравливанию подлежит весьма тонкий слой химически осажденной и усиленной гальванически до толщины 5 - 7 мкм меди.

При вытравливании такого тонкого слоя меди эффект бокового подтравливания практически отсутствует, что позволяет получать очень узкие проводники шириной до 0,15 мм и с таким же зазором между проводниками.

Таким образом, технологический процесс изготовления печатных плат электрохимическим (полуаддитивным) способом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики и обеспечивает повышенную плотность монтажа на платах, что обусловливает возможность в ряде случаев заменить сложные в производстве многослойные печатные платы на двусторонние. Ниже приведены характеристики отдельных операций и условия их выполнения.

Заготовки из стеклотекстолита режутся с учетом технологических полей на одноножевых или многоножевых ножницах. На технологическом поле сверлятся фиксирующие отверстия в соответствии с рекомендациями.

Подготовка поверхности производится следующим образом. Обезжиренную поверхность диэлектрика подвергают химической обработке с целью придания гидрофильности и образования в адгезионном слое микро неровностей. Обработка ведется в две стадии: 1) набухание в водном растворе диметилформамида в течение 1 - 3 мин с последующей промывкой; 2) травление в растворе состава (г/л); хромовый ангидрид 450 - 500, серная кислота 200 - 240 при температуре 50 - 60 С в течение 2 - 5 мин.

Удаление остатков хромовых соединений с поверхности заготовки производится в следующей последовательности: промывка в воде, нейтрализация в растворе NaОН (5 - 10 %), повторная промывка, нейтрализация в растворе НСl (50 - 100 г/л), еще одна промывка в воде.

В растворе травления хром из шестивалентного восстанавливается до трехвалентного, а раствор разбавляется водой, вносимой заготовками плат. По достижении концентрации Сг³⁺ до 20 г/л окислительная способность раствора значительно падает и он подлежит замене или регенерации, которая может быть осуществлена следующим образом.

В ванну завешиваются свинцовые аноды или, если ванна футерована свинцом, ее корпус подключают к положительному полюсу источника тока. Катодами служат свинцовые пластинки, поверхность которых приблизительно в 30 раз меньше поверхности анодов. Через ванну пропускают ток от источника тока с напряжением 18 В, плотность тока на электродах i_k = 60 65 A/дм² и i_a= 2 0,5 A/дм². Раствор подогревается до температуры 60 - 65 С. В процессе электролиза происходит окисление Сr³⁺ в Сг⁶⁺, а в следствии испарения и электролиза воды возрастает концентрация H₂SO₄. Регенерацию постоянным током завершают после того, как содержание Сг снизится до 3 - 5 г/л. Удобно вести процесс на двух ваннах, в одной из которых происходит регенерация, в то время как другая эксплуатируется.

С целью замены пожароопасного диметилформамида, а также нежелательного загрязнения сточных вод хромовой кислотой предложено операцию набухания проводить в растворе состава: мочевина 500 - 600 г/л и аммиак водный (25 %-ный) при температуре 50 С в течение 15 мин. И далее после промывки в горячей и холодной воде травление производить в растворе KMnO, с концентрацией 25 - 40 г/л.

Для удаления продуктов реакции промывку водой чередуют с промывкой в солянокислом растворе гидроксиламина (20 г/л) и щелочном растворе трилона Б. Поверхность адгезионного слоя после травления приобретает равномерный матовый оттенок вследствие создания микрошероховатости.

Сверление отверстий, подлежащих металлизации, осуществляют с помощью твердосплавных сверл.

Операции химического меднения предшествует обезжиривание в щелочных растворах с добавками ПЛВ, а затем активации в совмещенном растворе и химическое меднение и одном из растворов.

Рекомендуется заготовки плат перед активацией промывать в растворе соляной кислоты (50 г/л) во избежание разбавлении раствора - активатора водой.

Усиление меди гальваническим меднением лучше производить в ваннах без добавок блескообразователей в любых электролитах. Толщина слоя меди при этом должна составлять 5 - 7 мкм.

Последующие операции технологического процесса: нанесение защитного рельефа, гальваническое меднение, гальваническое покрытие сплавов олово - свинец, удаление защитного рельефа и травление меди с пробельных мест.

Существует несколько видоизмененный процесс, названный дифференциальным травлением. В этом процессе нет операции гальванического покрытия сплавом олово - свинец, которое служит металлорезистом, а при травлении тонкого слоя меди с пробельных мест одновременно вытравливается 5 - 7 мкм меди с проводящего рисунка.

Для того чтобы сохранить заданную техническими условиями толщину проводника, при гальваническом меднении увеличивают толщину меди на 7 - 10 мкм с учетом вышеуказанного травления металла.

В производственной практике встречаются другие разновидность технологического процесса, отличающиеся от приведенного выше, но в настоящее время они применяются редко, например при изготовлении и полосковых плат из нефольгированных диэлектриков.

Характерной особенностью этих процессов является применение жидких фоторезистов, которые наносятся на плату до сверления металлизируемых отверстий

Одним из вариантов электрохимического (полуаддитивного) процесса является так называемый «тентинг-процесс». В этом варианте процесс заготовка печатной платы, в которой просверлены отверстия, металлизируется полностью химическим, а затем гальваническим меднением с толщиной слоя 25 - 30 мкм. Далее с помощью сухого пленочного фоторезиста толщиной 40 - 60 мкм и фотошаблона - негатива получается защитный рисунок из пленки фоторезиста, перекрывающей все отверстия и защищающей их от попадания травильного раствора. Как и в обычном химическом методе, проводящий рисунок здесь образуется после травления меди. Проводники, контактные площадки и стенки отверстий облуживаются сплавом ПОС-60 горячим способом по методу «Левельэр» или ППВ (покрытие припоем с выглаживанием). Тентинг-процесс дает хорошие результаты при изготовлении многослойных плат с внутренними переходами из диэлектрика, обе стороны которого покрыты 5- или 35-микронной медной фольгой.

Весьма перспективно применение электрохимического способа в производстве металлических плат, обеспечивающих повышенную теплопроводность. Основными операциями технологического процесса являются: сверление отверстий; анодирование в 20 % -ном растворе H₂So₄ при i_a = 1,5 А/дм² в течение двух часов для получения оксидной пленки, повышающей электроизоляционные свойства поверхности; нанесение изоляционного слоя; химическое меднение всей поверхности с «затяжкой» гальваническим меднением. Дальнейшие операции выполняются в последовательности, описанной выше. В качестве изоляционного слоя лучшие результаты получены нанесением четырех слоев порошковой краски ПЭП-219 с оплавлением каждого слоя при температуре 180 С.

Подготовка поверхности перед химическим меднением осуществляется следующим образом. После обезжиривания в растворе тринатрийфосфата следует обработка в ацетоне, разбавленным водой в отношении 2:1, в течение 10 мин для повышения гидрофильности поверхности, а затем подтравливание в растворе следующего состава: хромовый ангидрид (30 г/л), серная кислота (650 мл/л) при температуре 50 - 60 С с последующей промывкой и нейтрализацией.

С целью обеспечения необходимой прочности сцепления проводников с основанием предусмотрено создание микрошероховатости поверхности посредством травления в серно-хромовой смеси. Эта операция вызывает серьезные затруднения в производстве, связанные с токсичностью хромовых соединений и необходимостью принятия мер по обезвреживанию отходов. Большой интерес представляет без отходная технология подготовки поверхности с помощью, например, коронного разряда. В настоящее время ведутся экспериментальные работы в этом направлении.

Обрабатываемый диэлектрик в виде пленочного материала помещается между алюминиевой пластиной и эпоксистеклотканью по наружной поверхности которой совершает возвратно-поступательное движение подвижный электрод из четырех цилиндров.

На подвижный электрод и алюминиевую пластину подается электрическое напряжение от высокочастотного генератора (2040 кГц) величиной 1,4 кВ. Плотность тока, при которой возникают коронные разряды, составляет 1,5 мА/см². В результате действия коронных разрядов поверхность становится микрошероховатой.

Технологический процесс электрохимической металлизации заготовок при использовании различных пленочных материалов состоит из операций: очистки (обычная), сушки, обработки коронным разрядом активации, обработки в растворе «ускорителя», химического меднения и гальванического меднения.

Шероховатость поверхности можно создать также гидроабразивной обдувкой, направляя абразивно-водяную пульпу под давлением 0,5 - 0,6 МПа.

3.2 Технологические процессы сборки печатных плат

Технологический процесс изготовления разработанного устройства представляет собой комплекс действий исполнителей оборудования по преобразованию исходных материалов и комплектующих элементов в готовое изделие. При разработке ТП ставится задача нахождения такого варианта, который бы обеспечил наиболее экономичное решение. В соответствии ЕСТПП следует, в первую очередь, использовать типовые технологические маршруты, процессы и операции. Не рекомендуется предусматривать обработку на уникальных дорогостоящих станках за исключением тех случаев, когда это технологически и экономически оправдано. Необходимо использовать только стандартный режущий и измерительный инструмент. Следует применять наиболее совершенные формы организации производства: непрерывные и групповые поточные линии, групповые технологические процессы и групповые наладки. Разработка рабочего техпроцесса должна выполняться на базе типового.

Типовой техпроцесс сборки печатных плат состоит из следующих операций:

1. Комплектовочная операция.

2. Входной контроль микросхем и ЭРЭ.

3. Входной контроль ПП.

4. Формовка и обрезка выводов ЭРЭ.

5. Лужение выводов ИМС и ЭРЭ.

6. Подготовка ПП к монтажу.

7. Установка элементов на ПП.

8. Флюсование.

9. Пайка.

10. Удаление флюса.

11. Контроль качества пайки.

Рассмотрим технологический процесс более подробно.

3.2.1 Комплектовочная операция

Согласно комплектовочной карте необходимо произвести комплектацию, то есть получить со склада все необходимые изделия: ПП, микросхемы, конденсаторы, разъемы и так далее. В технологическую карту записать дату выдачи ЭРЭ, ИМС, платы со склада. Комплектующие изделия разложить в соответствующую тару.

3.2.2 Входной контроль ИМС и ЭРЭ

Входной контроль заключается в тщательной проверке ЭРЭ, ИМС и платы. На поверхности элементов не должно быть трещин, вмятин, сколов и других повреждений. Необходимо проверить наличие товарного знака, знака завода-изготовителя, ключа для определения первого вывода ИМС.

Производится сквозная проверка работоспособности ИМС на контрольно-проверочном стенде, так как отказ любой ИМС приводит к

отказу всей системы. Проверка работоспособности ЭРЭ производится

выборочно. Пониженное качество отдельных деталей не исключается, исходя из следующих соображений:

1. Недостаточный выходной контроль.

2. Длительное хранение готовых изделий на складе.

Возможность повреждений при транспортировке.

3.2.3 Входной контроль ПП

Производится промывка ПП в ванне со спиртобензиновой смесью. Производится тщательный осмотр внешнего вида ПП с помощью увеличительной лупы. Диэлектрическое основание платы должно быть монолитным, однородным, без вздутий, расслоений, царапин и посторонних включений. Цвет диэлектрика должен быть однотонный, без резких границ, выделяющих какие либо области поверхности платы. Слой металлизации должен быть ровным, плотным, без сквозных протравов, трещин, неровностей: краев, уменьшающих их минимально допустимую ширину. Сквозные металлизированные отверстия должны быть чистыми и свободными от включений любого рода.

3.2.4 Формовка и обрезка выводов ЭРЭ

Основным способом формовки выводов является гибка. В случаях ее механизации рабочая часть инструмента - пуансона, матрицы, штампа, как правило, соответствует форме выводов. При проектировании ПП учтены размеры ИМС, разъема и расстояния между ножками элементов . Поэтому штыревые выводы используемых микросхем и разъема не формуются. Формовка же выводов конденсаторов необходима, так как расположение выводов не соответствует расположению отверстий на ПП.

3.2.5 Подготовка к лужению

Качество выполнения паяного соединения во многом зависит от тщательности подготовки соединяемых поверхностей. Для получения прочного соединения необходима хорошая смачиваемость поверхностей флюсами и припоями, которая зависит как от свойств материалов, так и от формы шероховатости поверхностей, наличия на соединяемых поверхностях органических загрязнений, ржавчины. оксидных и жировых пленок .

Подготовка паяемых поверхностей осуществляется двумя способами: механическим и химическим. Механическая обработка заключается в удалении поверхностного слоя металла, шлифовании поверхности абразивными пастами. Однако, это не исключает повреждения поверхностей. При химическом способе паяемые поверхности обрабатываются растворителями типа спиртобензиновых и спиртофреоновых смесей. При этом образуется поверхность без оксидных и жировых пленок.

Воспользуемся химическим способом, как более удовлетворяющим нашему техпроцессу. Наиболее эффективным здесь является окунание выводов ИМС, ЭРЭ и разъема, закрепленных в специальной таре, в ванну со спиртобензиновым раствором. Затем производится промывка выводов в теплой проточной воде.

3.2.6 Лужение выводов ИМС и ЭРЭ

Для обеспечения высокого качества пайки применяют предварительное облуживание выводов ИМС м ЭРЭ. Лужение заключается в покрытии соединяемых деталей тонкой пленной припоя, которая должна быть сплошной, без трещин, пор, посторонних включений, наплывов и острых выступов. Операция лужения с помощью ручного метода, то есть паяльником, малоэффективна из-за высокой трудоемкости и больших затрат времени. Поэтому наиболее эффективным является горячее лужение выводов ИМС, ЭРЭ и разъема в жидкий флюс ФКСп, а затем в ванну с расплавленным припоем ПОС-61. При этом следует учесть, что время лужения ограничено (t < 3 сек).

3.2.7 Установка навесных элементов на ПП

Установка навесных элементов на ПП состоит из подачи их в зону установки, ориентации выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок и фиксации ЭРЭ и ИМС в требуемом положении.

В зависимости от характера производства и конструктивных особенностей ПП установку производят вручную, механизированным или автоматизированным способом. Автоматизированный метод применяется при сборке больших партий изделий, при этом, число устанавливаемых компонент составляет от 5 до 50 млн. штук в год. При объеме выпуска, требующем установки на платы 0,5…5 миллионов элементов/год и плотности каждой до 500 элементов, применяют оборудование с пантографами, оснащенное механизированными укладочными головками.

Применение ручной сборки экономически выгодно при производстве не более полутора сотен плат в год. Существенным достоинством ручной сборки является возможность постоянного визуального контроля, что позволяет использовать относительно большие допуски на размеры выводов, контактных площадок и монтажных отверстий, делает возможным обнаружение дефектов ПП и компонентов. В данном случае установка ИС и ЭРЭ производится на плате рядами, но ориентация ИМС в разных рядах осуществляется неодинаково из-за различия в размерах устанавливаемых ИМС и ЭРЭ, их большого числа. Из сказанного можно сделать вывод, что использование механизированных и автоматизированных линий не является оправданным.

Элементы устанавливаются на ПП согласно чертежа в следующей последовательности: ИМС, резисторы, диоды, транзисторы, конденсаторы, разъем. После установки выводы подгибаются с противоположной стороны, фиксируя тем самым элементы.

При установке ИМС должен быть предусмотрен отвод статического электричества от монтажника с помощью заземленного браслета.

3.2.8 Флюсование

Механизм действия флюса заключается в том, что оксидные пленки металла и припоя растворяются, разрыхляются и всплывают на поверхность флюса. Флюсы служат для уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл-припой-флюс. Правильный выбор флюса обеспечивает качественное соединение и существенно влияет на скорость и степень завершенности процесса пайки. Выбранный флюс должен быть химически активным и растворять оксиды паяемых металлов, термически стабилен и выдерживать температуру пайки без испарения или разложения. Флюсование можно производить различными методами: кистью, погружением, протягиванием, накатыванием, распылением, вращающимися щетками. В среднесерийном производстве используется пенное или волновое флюсование. Однако, при пенном флюсовании возможно не полное смачивание металлизированных отверстий, тогда как при волновом флюсовании осуществляется быстрое и эффективное покрытие флюсом всей поверхности за счет капиллярного эффекта. Но при этом повышаются требования к коррозийной стойкости ЭРЭ. Флюсы делятся на кислотные (активные), бескислотные, антикоррозийные и активированные. Кислотные флюсы в монтажной пайке не применяются. Антикоррозийные и активированные флюсы содержат кислоты (фосфорную и салициловую соответственно), которые вредно воздействуют на организм человека. Поэтому эти флюсы используют в крайних случаях для сплавов, плохо поддающихся пайке.

Широкое применение при осуществлении монтажных соединений получили бескислотные флюсы (канифоль и флюсы, изготовленные на ее основе с добавлением неактивных веществ: спирта, глицерина и т.д.). Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим диэлектриком. Это важное преимущество канифоли при пайке монтажных соединений. Флюсы на основе канифоли не оказывают коррозийного действия. Поэтому широкое применение нашел флюс марки ФКСп, представляющий собой раствор - сосновой канифоли (10...40%) в этиловом спирте. В автоматической установке для флюсования и пайки происходит волновое флюсование с использованием флюса ФКСп.

3.2.9 Пайка

Процесс пайки контактных соединений включает в себя:

· фиксацию соединяемых элементов с предварительно подготовленными поверхностями для пайки;

· нагрев поверхностей пайки до заданной температуры в течение ограниченного времени;

· введение в зону пайки флюса и припоя в необходимых и достаточных для пайки дозах;

· плавление припоя с максимальным смачиванием им поверхности пайки;

· остывание припоя в условиях, исключающих взаимное перемещение паяемых деталей.

Большое влияние на качество пайки оказывает марка выбранного припоя. Припой должен легко вытеснять флюс, образуя с основными металлами соединения достаточной механической прочности, обладать заданными электрическими характеристиками, а также определенной плотностью, коэффициентом теплового расширения и антикоррозийными свойствами.

Наилучшее качество пайки обеспечивает эвтектический припой. Важное его свойство - узкий температурный интервал кристаллизации. При наличии широкого интервала кристаллизации необходимо поддерживать неизменным положение паяемых поверхностей при охлаждении припоя . В случаях относительного смещения жидкость не может заполнить все промежутки между кристаллами. Наиболее близок к эвтектическому составу припой ПОС-61, который нашел широкое применение для монтажной пайки из-за низкой температуры плавления, небольшого температурного интервала кристаллизации и высокой коррозийной устойчивости .

Пайка волной припоя представляет собой процесс, при котором нагрев паяемых материалов, перемещаемых над ванной, и подача припоя к месту соединения осуществляется стоячей волной припоя, возбуждаемой в ванне. В этом случае устраняется возможность быстрого окисления припоя и деформации платы под воздействием температуры. Постоянный контакт платы с припоем обеспечивает быструю передачу теплоты, что сокращает время пайки.

Качество пайки узлов зависит от формы и динамики волны припоя. Форму волны припоя можно изменять с помощью сменных сопл-насадок, через которые происходит подача припоя. В используемой установке для пайки волной припоя используется симметричная насадка переменного сечения, создающая параболическую волну, высота которой регулируется в пределах 20-40 мм. Такая волна дает мало окалины и применяется для пайки горизонтально перемещаемых плат.

3.2.10 Удаление флюса

После пайки необходимо тщательно очистить м отмыть узлы и паяные соединения от загрязнений, способных привести к коррозии и снижению сопротивления изоляции диэлектрических материалов. Выбор способа очистки зависит от степени и характера загрязнения. Среду для отмывки выбирают в зависимости от применяемых флюсов. При малых объемах производства узлы ЭВА последовательно промывают в нескольких ваннах со специальными виброустановками частотой 50 Гц и амплитудой 1-2 мм. В нашем случае эффективно использовать последовательное погружение в ванну со спиртобензиновой смесью, затем в ванну с горячей и холодной водой. Продолжительность выдержки в каждой ванне составляет около 1 минуты.

3.2.11 Контроль качества пайки

Производится визуальный контроль качества пайки. Паяная поверхность должна быть блестящей, ровной, без вздутий, раковин и острых выступов припоя. Не должно быть наплывов олова с одного проводника на другой. Дефекты устраняются с помощью паяльника и флюса ФКСп путем нанесения небольшого количества флюса на место дефекта и снятия избытка олова паяльником. Осмотр проводится с помощью увеличительного стекла.

Испытание на вибропрочность подвергается 2% плат из каждой партии, но не менее 3 штук. Соединения выводов навесных деталей в отверстиях платы должны выдержать усилия до 0.5 кг.

3.2.12 Защита от влаги

Основными электроизоляционными материалами являются пропиточные лаки, компаунды, покровные лаки и эмали. Эмали и покровные лаки используют для обволакивания. Они состоят из основы и растворителя, должны быстро сохнуть и образовывать блестящую пленку, хорошо сцепляющуюся с покрываемой поверхностью.

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Пожарная безопасность на предприятиях

Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения используются необходимые меры по устранению негативного влияния опасных факторов пожара на людей, сооружения и материальных ценностей [15].

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Активная пожарная защита меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Пожар - это горение вне специального очага, которое не контролируется и может привести к массовому поражению и гибели людей, а также к нанесению экологического ,материального и другого вреда.

Горение это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и света. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя и источника загорания.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов [14].

Вспышка быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение самовозгорание, сопровождается появлением пламени.

Взрыв чрезвычайно быстрое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии с образованием сжатых газов.

Основными показателями пожарной опасности являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

Температура самовоспламенения характеризует минимальную температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Температура вспышки самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

По этой характеристике горючие жидкости делятся на 2 класса:

1) жидкости с t_всп 61⁰ C (бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и т.д.) легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ); 2) жидкости с t_всп 61⁰ C (масло, мазут, формалин и др.) горючие жидкости (ГЖ).

Температура воспламенения температура горения вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигание возникает устойчивое горение.

Температурные пределы воспламенения температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

Горючими называются вещества , способные самостоятельно гореть после изъятия источника загорания.

По степени горючести вещества делятся на: горючие (сгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и негорючие (несгораемые).

К горючим относятся такие вещества, которые при воспламенении

посторонним источником продолжают гореть и после его удаления.

К трудногорючим относятся такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия источника зажигания.

Негорючими являются вещества, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных источников зажигания (импульсов).

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образует газообразные продукты, которые при смешении с воздухом, содержащим определенное количество кислорода, образуют горючую среду. Горючая среда может образоваться при тонкодисперсном распылении твердых и жидких веществ.

Из горючих газов и пыли образуются горючие смеси при любой температуре, в то время как твердые вещества и жидкости могут образовать горючие смеси только при определенных температурах.

В производственных условиях может иметь место образование смесей горючих газов или паров в любых количественных соотношениях. Однако взрывоопасными эти смеси могут быть только тогда, когда концентрация горючего газа или пара находится между границами воспламеняемых концентраций.

Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называющееся нижним концентрационным пределом воспламенения.

Максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения.

Указанные пределы зависят от температуры газов и паров: при увеличении температуры на 100⁰С величины нижних пределов воспламенения уменьшаются на 810 %, верхних увеличиваются на 1215%.Пожарная опасность вещества тем больше, чем ниже нижний и выше верхний пределы воспламенения и чем ниже температура самовоспламенения. Пыли горючих и некоторых не горючих веществ (например алюминий, цинк) могут в смеси с воздухом образовать горючие концентрации. Наибольшую опасность по взрыву представляет взвешенная в воздухе пыль. Однако и осевшая на конструкциях пыль представляет опасность не только с точки зрения возникновения пожара, но и вторичного взрыва, вызываемого в результате взвихривания пыли при первичном взрыве.

Минимальная концентрация пыли в воздухе, при которой происходит ее загорание, называется нижним пределом воспламенения пыли.

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин "верхний предел воспламенения" к пылям не применяется.

Воспламенение жидкости может произойти только в том случае, если над ее поверхностью имеется смесь паров с воздухом в определенном количественном соотношении, соответствующим нижнему температурному пределу воспламенения.

Машиностроительные предприятия отличаются повышенной пожарной опасностью, так как характеризуется сложностью производственных процессов; наличием значительных количеств ЛВЖ и ГЖ, сжиженных горючих газов, твердых сгораемых материалов; большой оснащенностью электрическими установками и другое.

Причины:

1) Нарушение технологического режима 33.

2) Неисправность электрооборудования 16 .

3) Плохая подготовка к ремонту оборудования 13.

4) Самовозгорание промасленной ветоши и других материалов 10

А также нарушение норм и правил хранения пожароопасных материалов, неосторожное обращение с огнем , использование открытого огня факелов , паяльных ламп , курение в запрещенных местах , невыполнение противопожарных мероприятий по оборудованию пожарного водоснабжение, пожарной сигнализации , обеспечение первичными средствами пожаротушения и др.

Основы противопожарной защиты предприятий определены стандартами

- ГОСТ 12.1. 004 76 "Пожарная безопасность";

- ГОСТ 12.1.010 76 "Взрывобезопасность. Общие требования".

Этими ГОСТами возможная частота пожаров и взрывов допускается такой, чтобы вероятность их возникновения в течении года не превышала 10⁶ или чтобы вероятность воздействия опасных факторов на людей в течении года не превышала 10⁶ на человека.

В соответствии со СНиП 2280 все производства делят по пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности на 6 категорий.

А взрывопожароопасные: производства, в которых применяют горючие газы с нижним пределом воспламенения 10 и ниже, жидкости с t_всп 28⁰ C при условии, что газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5 объема помещения, а также вещества которые способны взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом (окрасочные цехи, цехи с наличием горючих газов и тому подобное).

Б взрывопожароопасные: производства, в которых применяют горючие газы с нижним пределом воспламенения выше 10; жидкости t_всп = 28...61⁰С включительно; горючие пыли и волокна, нижний концентрационный предел воспламенения которых 65 ^Г/м³ и ниже, при условии, что газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5 объема помещения (аммиак, древесная пыль).

В пожароопасные: производства, в которых применяются горючие жидкости с t_всп 61⁰С и горючие пыли или волокна с нижним пределом воспламенения более 65 ^Г/м³, твердые сгораемые материалы, способные гореть, но не взрываться в контакте с воздухом, водой или друг с другом.

Г производства, в которых используются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, а также твердые вещества, жидкости или газы, которые сжигаются в качестве топлива.

Д производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (цехи холодной обработки материалов и так далее).

Е взрывоопасные: производства, в которых применяют взрывоопасные вещества (горючие газы без жидкостной фазы и взрывоопасные пыли) в таком количестве при котором могут образовываться взрывоопасные смеси в объеме превышающем 5 объема помещения, и в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества, способные взрываться (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Правила устройства электроустановок ПУЭ регламентируют устройство электрооборудования в промышленных помещениях и для наружных технологических установок на основе классификации взрывоопасных зон и смесей.

Зона класса В. Помещения, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом при нормальных условиях работы (слив ЛВЖ в открытые сосуды).

Зона класса Ва. Взрывоопасные смеси не образуются при нормальных условиях эксплуатации оборудования, но могут образоваться при авариях и неисправностях.

Зона класса Вб:

а) помещения, в которых находятся горючие газы и пары с высоким нижним пределом воспламенения (15 и более) с резким запахом (аммиак);

б) помещения, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси в объеме превышающем 5 объема помещения.

Зона класса Вв. Наружные установки, в которых находятся взрывоопасные газы, пары и ЛВЖ.

Зона класса В. Обработка горючих пылей и волокон, которые могут образовать взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы.

Зона класса Ва. В при авариях или неисправностях.

Помещения и установки, в которых содержатся ГЖ и горючие пыли с нижним концентрационным пределом выше 65 ^Г/м³, относят к пожароопасным и классифицируют.

Зона класса П . Помещения, в которых содержатся ГЖ.

Зона класса П . Помещения, в которых содержатся горючие пыли с нижним концентрационным пределом выше 65 ^Г/м³.

Зона класса П а. Помещения, в которых содержатся твердые горючие вещества, не способные переходить во взвешенном состояние.

Установки класса П . Наружные установки, в которых содержатся ГЖ (t_восп 61⁰С) и твердые горючие вещества.

Мероприятия по пожарной профилактике разделяются на организационные, технические, режимные и эксплуатационные.

Организационные мероприятия: предусматривают правильную эксплуатацию машин и внутризаводского транспорта, правильное содержание зданий, территории, противопожарный инструктаж и тому подобное.

Технические мероприятия: соблюдение противопожарных правил и норм при проектировании зданий, при устройстве электропроводов и оборудования, отоплфения, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования.

Режимные мероприятия запрещение курения в неустановленных местах, запрещение сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях и тому подобное.

Эксплуатационные мероприятия своевременная профилактика, осмотры, ремонты и испытание технологического оборудования.

Расчет требуемого расхода воды при тушении пожаров

В настоящее время расчеты требуемого расхода воды (Q_mp) для ликвидации горения штабелей пиломатериалов на открытых складах рекомендуется выполнять по следующим формулам:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

где S_T -площадь тушения, м²; I_mp - требуемая интенсивность подачи воды для тушения, л/см² (принимается равной 0,45); a - длина фронта пожара, м²; h - глубина тушения ствола, м; L - периметр пожара; H - высота штабеля, м.

Для ручных стволов h = 5-6 м. Для лафетных h = 10 м. Для стволов передвижных лафетных пушек и пожарных вездеходов h = 15 м.

Определим требуемый расход воды для ликвидации горения одного штабеля пиломатериалов из группы горящих штабелей.

Размеры штабеля 8*6,5 м. Высота штабеля изменяется от 2 до 12 м. Вода на тушение подается ручными стволами по длине штабеля.

Следовательно, h = 5-6 м; L = 8 м; I_mp - 0.45 л/см²; H = 2-12 м. Подставив эти значения в формулы (4.1), (4.2), (4.3) при H = 4 м и h = 5 м получим

Требуемый расход воды, определяемый по выражению (4.2) может обеспечить ликвидацию горения штабелей с плотностью укладки до 0,3 и высотой до 12 м. Требуемый расход воды, определяемый по выражению (4.3), может обеспечить ликвидацию горения штабелей с плотностью укладки до 0,4 и высотой до 12 м.

Исходя из вышеизложенного, считаем, что действующие в настоящее время рекомендации по тушению пожаров на открытых складах

пиломатериалов требуют доработки в части применения предложенных расчетов требуемого расхода воды. Это позволяет сократить при планировании и тушении неоправданные расходы воды для нужд пожаротушения.

4.2 Взрывы как источник чрезвычайных ситуаций

Объект, на котором производят, используют, перерабатывают, хранят или транспортируют легковоспламеняющиеся и взрывоопасные вещества, создающие реальную угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации [15].

Химическое соединение или смесь веществ, способные при воздействии пламени, сотрясении или трении к крайне быстрому само распространяющемуся химическому превращению с выделением тепла и образованием большого количества газообразных продуктов.

Взрывоопасной горючей смесью является смесь горючего вещества с окислителем.

Термодинамическая система, состоящая из взрывчатых веществ, взрывоопасных горючих смесей, взрывчатых смесей пыли, а также сосуды, работающие под давлением, обладающие способностью выделять энергию в виде взрыва.

Взрывом является быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести или приводящая к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации.

Избыточное давление во фронте ударной волны это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед этим фронтом.

Огненный шар взрыва это образование светящихся раскаленных продуктов взрыва.

Виды взрывов:

- Физический;

- Химический;

- Аварийный;

Физический взрыв - вызывается изменением физического состояния вещества.

Химический взрыв - вызывается быстрым химическим превращением веществ, при котором потенциальная химическая энергия переходит в тепловую и кинетическую энергию расширяющихся продуктов взрыва.

...