Введение 8
1 Полимеры. Станки с числовым программным управлением. Методы изготовления печатных плат 12
1.1 Полимеры 12
1.2 Технология нанесения полимеров 15
1.3 Современные технологии нанесения покрытий 16
1.3.1 Импульсно-плазменная технология нанесения покрытий 16
1.3.2 Нанесение покрытий с помощью вращающихся вальцовов 18
1.3.3 Технология нанесения порошковых полимерных покрытий 19
1.3.4 Нанесение лакокрасочных материалов пневматическим распылением 2 1
1.3.5 Нанесение лакокрасочных материалов вальцами 23
1.3.6 Нанесение лакокрасочных материалов методом плоского налива 24
1.4 Общие сведения о системах управления и станках с числовым
программным управлением 25
1.5 Анализ методов изготовления печатных плат 32
1.6 Выявление альтернативных технологий нанесения токоведущих
дорожек 37
Постановка задачи 39
Выводы по главе 1 39
2 Исследование технологии нанесения жидких полимеров 41
2.1 Технологические требования 41
2.2 Факторный анализ 42
2.3 Факторный эксперимент 45
Выводы по главе 2 51
3 Условия эксперимента по подбору параметров станка с числовым программным управлением 53
3.1 Параметры станка с числовым программным управлением 53
3.2 Факторный эксперимент по подбору параметров станка с числовым
программным управлением 59
Рекомендации: 61
Выводы по главе 3 62
Заключение 63
Список сокращений 64
Список использованных источников 65
Приложение А Помпа
Повышение производительности в промышленности является сложной и многогранной проблемой, которую необходимо решать совместными усилиями государства, предприятий и рабочих. Перспективные средства телекоммуникаций в настоящее время таковы, что, кроме КА, страна отстаёт на 5-10 лет. Наибольшее отставание сложилось в области компьютерных технологий и автоматизированного управления.
Печатные платы — физическая и неотъемлемая основа электрических межсоединений в электронной технике. Применение качественно новых технологий с жидкими полимерами для нанесения на печатные платы позволит повысить функциональность изделия. Жидкие полимеры используются для повышения термоустойчивости синтетических каучуков, в качестве добавок, улучшающих прочность, гибкость и адгезию к непористым поверхностям.
Микроэлектронные системы постоянно развиваются: происходит рост интеграции, производительности и функциональности. Процесс развития состоит в увеличении плотности размещения активных элементов на кристалле примерно на 75% в год; это, в свою очередь, вызывает увеличение плотности выводов на корпусе на 40% в год, а вслед за тем возникает необходимость в увеличении плотности межсоединений в монтажных подложках.
Плотность монтажа электронных компонентов растет примерно на 8% в год, и за счет этого физические размеры электронной аппаратуры уменьшаются на 20% в год. Эта тенденция поддерживается непрерывным развитием технологий печатных плат и микросборок.
Развитие технологий печатных плат применительно к высокоразвитым функциональным системам идет в направлении многослойное™, введения трехмерных структур межсоединений, уменьшения размеров элементов межсоединений в многослойных структурах, обеспечения требований электромагнитной совместимости, введения элементов кондуктивного теплостока, обеспечения скорости передачи сигналов для увеличения производительности цифровых систем и реализации СВЧ-структур.
Компоненты, монтируемые на поверхность печатных плат, при оплавлении паяльной пасты под действием сил поверхностного натяжения стремятся занять правильное положение, что явилось одним из аргументов в пользу технологии поверхностного монтажа для серийного и массового производства, где требуется высокая степень автоматизации. Однако при монтаже аппаратуры повышенной надежности, такой как, например, военная, медицинская, бортовая электроника, такой трудно контролируемый процесс, как самовыравнивание компонентов, не должен быть определяющим в достижении заданного уровня качества изготавливаемой аппаратуры. Кроме того, с переходом на бессвинцовую технологию стали применяться припои, которые обладают свойством выравнивания компонентов в значительно меньшей степени, чем традиционные оловянно-свинцовые сплавы. И, наконец, продолжающаяся микроминиатюризация изделий приводит к необходимости применения компонентов настолько малых размеров и с таким частым расположением выводов, что смещение компонента на несколько десятков микрометров может приводить к браку.
Правильный выбор материалов, а именно жидких полимеров, технологических процессов и элементной базы при разработке современных печатных плат во многом определяет уровень работоспособности и надежности электронного устройства в целом [4]. При этом необходимо учитывать следующие аспекты:
1 Назначение электронной системы: технические условия на изделие, ожидаемый рабочий ресурс, элементная база с характеристиками по быстродействию, выходному сопротивлению, уровню рабочих сигналов, напряжению питания и т.п;
2 Эксплуатационные требования: возможность профилактики и ремонта;
3 Условия окружающей среды в процессе хранения и эксплуатации;
4 Технология изготовления: совместимость с действующим производством, степень и характер механизации и автоматизации при заданном объеме производства;
5 Базовые и вспомогательные материалы: объем возможных поставок, необходимость отбора материалов по специальным требованиям;
Тема магистерской диссертации: «Исследование технологических режимов нанесения парафина на поверхность плат электронного оборудования станками с ЧПУ».
Актуальность темы: В наше время уделяется точности и качеству изготовлению печатных плат; Сложность «рисунка» и компоновки элементной базы плат постоянно повышается; Применение жидких полимеров способно повысить рентабельность, экономичность, технологичность нанесения «рисунка» на поверхность печатных плат;
Методы исследования. Основным методом исследования в работе является факторный эксперимент, включающий в себя как измерение параметров полимерного покрытия и печатных плат (энергетические, временные, экономические). При этом использовались стандартные методики измерений с использованием современных измерительных приборов. Для интерпретации результатов полученных в экспериментах, использовалось численное моделирование процессов.
Диссертация состоит из введения, трех основных глав, общих выводов и списка литературы. В первой главе проведены общие сведения о полимерах, системах управления и станках с ЧПУ. Во второй главе дано понятие факторного эксперимента(ФЭ). Проведены экспериментальные апробации трех полимеров. По результатам экспериментов был выбран приемлемый полимер. В третьей главе представлено описание станка с ЧПУ: основные требования, характеристики и настройки станка. Проведен факторный эксперимент по подбору параметров станка с ЧПУ, на примере жидкого полимера - парафин.
Научная новизна:
1 Обоснована технология подготовки, нанесения и дальнейшей обработки печатной платы, используя жидкие полимеры;
2 Практическая значимость: снижение стоимости изготовления печатных плат на этапе формирования узора контактных дорожек;
3 Определен механизм формирования пошаговой методики нанесения жидких полимеров на поверхность печатных плат.
Для различных сфер деятельности показатели эффективности не одинаковы. Более того, выбор того либо иного показателя зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних по отношению к конкретной компании. В основе оценки эффективности проекта лежит сравнительный анализ объема предлагаемых инвестиций и будущих денежных поступлений. Сравниваемые величины относятся в большинстве случаев к различным временным периодам. Поэтому наиболее важной проблемой в этом случае, так же как и при определении экономической эффективности новой техники и технологии, является проблема сравнения доходов и затрат и приведения их в сопоставимый вид. Причинами проведения процесса дисконтирования (т.е. приведения в сопоставимый вид) могут являться инфляция, нежелательная динамика инвестиций, падение промышленного производства, различные горизонты прогнозирования, изменения в налоговой системе и т.д.
Результатом данной диссертационной работы стало удешевления мелкосерийного производства печатных плат с помощью жидких полимеров, при использовании станка с числовым программным управлением. В ходе работы были решены следующие задачи:
1 Анализ предметной области показал, что изготовление мелкосерийных печатных плат с нанесением жидкими полимерами требуют удешевления
2 Факторный эксперимент показал, что при удовлетворительной адгезии парафин является наилучшим полимером среди трех выбранных, за счет своей дешевизны, не токсичности и быстроте полимеризации
3 Факторный эксперимент с режимами нанесения токопроводящих дорожек на станках с ЧПУ показал приемлемые скоростные (4500 мм/мин) и температурные режимы(52-54 С)
4 Технологический режим нанесения парафина на подложку была испытана при изготовлении платы рисунок № 13
5 Сформулированы рекомендации по применению парафина при использовании станков с ЧПУ.
1 Никулин, И.Ю. Формирование системы требований к станку с ЧПУ для печати жидкими полимерами при производстве печатных плат /И. Ю. Никулин //Журнал: Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта/ Государственное высшее учебное заведение «национальный горный университет. - Днепропетровск, 2016, - №3. - С. 238-243.
2 Sammy G. Shina. Six Sigma for Electronics Design and Manufacturing. - McGraw-Hill, USA, 2002 - 363 c.
3 Медведев, A.M. Концепция развития российского производства печатных плат / А.М. Медведев // Технологии в электронной промышленности - 2010. - №1 - С. 16-22.
4 Борисенков, С. Критерии выбора автоматов установки компонентов / С. Борисенков // Технологии в электронной промышленности, - 2005.- №1 С. 56 - 58.
5 Соснин, Н.А. Плазменные покрытия (технология и оборудование): науч. изд. / Н. А. Соснин, П. А. Тополянский, Б. Л. Вичик. - Санкт-Петербург, 1992. - 28 с.
6 Гаврилов, А.Н. Основы технологии приборостроения: учебное пособие / А. Н. Гаврилов. - Москва: Высшая Школа, 1976. - 328 с.
7 Яковлев, А. Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий: учебник для вузов / А. Д. Яковлев. - Санкт-Петербург: 3-е изд., 1981. - 352 с.
8 Технология приборостроения: учебное пособие. / В. А. Валетов, Ю. П. Кузьмин, А. А. Орлова, С. Д. Третьяков. - Санкт - Петербург : СПбГУ ИТМО, 2008. - 336 с.
9 Гражданский кодекс Российской Федерации. В 4 ч. Ч. 2 [Электронный ресурс] : федер. закон от 26.01.1996 № 14-ФЗ ред. от 30.11.2011. // Режим доступа: http: //www.itwgema.ru/itw-avto-magic.html.
10 Гражданский кодекс Российской Федерации. В 4 ч. Ч. 2 [Электронный ресурс] : федер. закон от 26.01.1996 № 14-ФЗ ред. от 30.11.2011. // Режим доступа: http://5ka.su/ref/promishlennost/1_object102285.html.
11 Валетов, В. А., Основы технологии приборостроения : учебное пособие / В. А. Валетов, В.А Мурашко. - Санкт-Петербург : СПбГУ ИТМО, 2006. - 180 с.
12 Гражданский кодекс Российской Федерации. В 4 ч. Ч. 2 [Электронный ресурс] : федер. закон от 26.01.1996 № 14-ФЗ ред. от 30.11.2011. // Официальный сайт компании «Скай Технолоджи». - Режим доступа: http://www.skyglass.ru.
13 Никулин, И.Ю. Оценка точности установки компонентов и нанесение покрытий при изготовлении печатных плат/И. Ю. Никулин // Робототехника и искусственный интеллект: Материалы Vll Всероссийской конференции. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2016. - С. 29-34.
14 ГОСТ Р 53429-2009 Печатные платы. Основные параметры конструкции. - Москва : Стандартинформ, 2010. - 12 с.
15 Овчинников, В.А. Автоматизация проектирования и технология производства печатных плат : учебное пособие / В. А. Овчинников, А. Н. Васильев, В. В. Лебедев. - Тверь: ТГТУ, 2009. - 234 с.
16 Пирогова, Е. В. Проектирование и технология печатных плат: учебник /Е. В. Пирогова - Москва: Форум, Инфра-М, 2005. - 560 с.
17 Тарнопольский, Ю.М. Композиционные материалы / под ред. В.В. Васильева. - Москва : Машиностроение, 1990. 512 с.
18 Розенберг, Б.А. Связующие для композиционных материалов/ Б.А. Розенберг, Э.Ф. Олейник, В.П. Иржак //ЖВХО им Д. И. Менделеева. 1978. -№3.- С.272-284.
19 Гражданский кодекс Российской Федерации. В 4 ч. Ч. 2 [Электронный ресурс] : федер. закон от 26.01.1996 № 14-ФЗ ред. от 30.11.2011. // Режим доступа :electronic.com.ua/stati/Osnovq_e%60lektroniki/Pehatnaya_plata.htm