Планируемые результаты обучения 2
Задание 6
Реферат 12
Обозначения и сокращения 13
Введение 16
1 Обзор литературы 19
2 Технология поверхностного монтажа изделий как объект исследования ... 21
3 Теоретический анализ автоматизированной технологии поверхностного
монтажа 23
3.1 Автоматизация производственных процессов 23
3.2 Технология изготовления электронных изделий на 1111 методом
поверхностного монтажа 26
3.3 Технологический цикл поверхностного монтажа 27
3.4 Системы, используемые для поверхностного монтажа 38
3.4.1 Система автоматического дозирования материалов 38
3.4.2 Полуавтоматическая система установки компонентов 42
3.4.3 Конвекционная система группового оплавления 43
4 Результаты исследований 45
4.1 Исследование этапов поверхностного монтажа на основе
экспериментальных данных 45
4.2 Анализ технологических факторов, влияющих на качество монтажа
изделий 54
4.3 Алгоритм разработки программы для системы автоматического
дозирования паяльной пасты 61
4.4 Разработка технологической инструкции по нанесению паяльной
пасты 70
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 71
5.1 Организация и планирование работ 71
5.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 77
5.3 Оценка экономической эффективности проекта 82
6 Социальная ответственность 88
Введение 88
6.1 Производственная безопасность 89
6.2 Экологическая безопасность 96
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 97
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 99
Заключение 102
Список публикаций 103
Список использованных источников 104
Приложение А (обязательное) 106
Приложение Б (справочное) 127
Приложение В (справочное) 129
Приложение Г (справочное) 132
Приложение Д (справочное) 175
Реферат
Выпускная квалификационная работа 175 с., 100 рис., 27 табл.,
22 источника, 5 прил.
Ключевые слова: поверхностный монтаж, качество монтажа, паяное соединение, температурно-временной профиль пайки, паяльная паста, нанесение паяльной пасты, система автоматического дозирования, система полуавтоматической установки компонентов, конвекционная система группового оплавления.
Объектом исследования является технология поверхностного монтажа, основное применение которой заключается в изготовлении электронных изделий на печатных платах.
Цель работы - автоматизация поверхностного монтажа изделий на печатных платах и разработка технологического процесса нанесения паяльной пасты автоматом дозирования.
В ходе исследований проведено изучение технологических процессов поверхностного монтажа изделий на печатных платах, разработаны алгоритм создания программы для системы автоматического дозирования и методика выбора термопрофиля.
В результате исследования разработана технологическая инструкция по нанесению паяльной пасты на печатные платы на автомате дозирования, которую необходимо использовать при работе с дозатором.
Степень внедрения: результаты работы внедрены в АО «НПЦ «Полюс».
Область применения: производственный процесс на участке поверхностного монтажа и контроль качества изготовления в отделе технического контроля монтажно-сборочного цеха АО «НПЦ «Полюс».
Экономическая эффективность/значимость работы выражается в обеспечении микроминиатюризации аппаратуры при одновременном росте ее функциональной сложности в связи с использованием технологии поверхностного монтажа.
Введение
В настоящее время поверхностный монтаж электронных компонентов на печатные платы (ПП) - одно из перспективно развивающихся направлений сборки блоков, к которым предъявляются требования миниатюрности и невосприимчивости к низкочастотной вибрации [1].
Основной предпосылкой появления технологии поверхностного монтажа (ТПМ) является создание новой элементной базы - компонентов, которые намного меньше, чем традиционные электрорадиоизделия с аксиальными выводами. Появление новой элементной базы обеспечивает:
- более высокую плотность монтажа на единицу площади ПП не только за счет сокращения площади, занимаемой компонентами, но и благодаря устранению монтажных отверстий;
- снижение массогабаритных характеристик при той же функциональной сложности;
- снижение трудовой трудоемкости за счет уменьшения операций формовки и обрезки выводов компонентов;
- унификацию и стандартизацию корпусов элементов, что позволяет автоматизировать технологический процесс с высокой надежностью;
- сокращение расхода материала, улучшение электрических характеристик схем за счет уменьшения длины проводников, исключение операций сверления и металлизации монтажных отверстий, что улучшает и механические характеристики плат;
- применение двухстороннего монтажа компонентов.
За приведенными достоинствами ТПМ скрываются значительные недостатки приведенной технологии:
- устройства, изготовленные по ТПМ менее удобны, чем традиционные, для проверки, испытаний и ремонта из-за малого шага выводов и высокой плотности компонентов;
- возникает проблема теплоотвода, вследствие малого расстояния между корпусами компонентов, когда количество выделяемого тепла на единицу площади ПП резко возрастает;
- при эксплуатации устройств повышается роль несогласованности температурных коэффициентов линейного расширения материалов ПП и компонентов [2].
В связи с применением новой элементной базы в изделиях организации, монтаж которых может быть проведен только по ТПМ, возникла необходимость разработки комплекта технологических документов, объединяющего весь технологический процесс изготовления сборочных единиц с применением ПП.
Целью данной выпускной квалификационной работы (ВКР) является автоматизация поверхностного монтажа изделий на печатных платах и разработка технологического процесса нанесения паяльной пасты на ПП автоматом дозирования.
Научно-исследовательские и экспериментальные работы в рамках ВКР были выполнены в научно-исследовательском отделе общей технологии и на участке поверхностного монтажа монтажно-сборочного цеха Акционерного общества «Научно-производственного центра «Полюс» (далее - АО «НПЦ «Полюс»).
Объектом исследования является ТПМ изделий, а предметом данного исследования - анализ технологических факторов поверхностного монтажа, влияющих на качество изготовления сборочных изделий, и разработка технологической документации нанесения паяльной пасты.
Выполненная работа несет практический вклад, который заключается в непосредственном использовании полученных результатов при монтаже и контроле качества сборочных узлов в АО «НПЦ «Полюс».
Достигнутые в процессе выполнения ВКР результаты были представлены на следующих конференциях:
- апрель 2015 г. XIX научно-техническая конференция «Электронные и электромеханические системы и устройства», АО «НПЦ «Полюс», г. Томск. Представлен доклад «Влияние технологических факторов поверхностного монтажа на качество изготовления сборочных изделий»;
- октябрь 2015 г. Международная научно-техническая конференция
«Автоматический контроль и автоматизация производственных процессов», БелГТУ, г. Минск. Представлены тезисы доклада «Система
автоматизированного нанесенияпаяльной пасты на печатные платы. Факторы, влияющие на процесс дозирования»;
- апрель 2016 г. III Молодежная конференция РУСНЦ РАРАН «Молодежь. Наука. Инновации в оборонно-промышленном комплексе», АО «НПО автоматики», г. Екатеринбург. Представлен доклад «Технология изготовления силовых сборок из SMD-компонентов методом поверхностного монтажа».
Заключение
В процессе выполнения ВКР была изучена технология поверхностного монтажа и рассмотрены основные технологические процессы этой технологии: нанесение паяльной пасты на автоматическом дозаторе, установка компонентов на полуавтоматической системе установки и пайка печатного узла в конвекционной системе группового оплавления. В связи с тем, что технология зарекомендовала себя в повышении автоматизации производства, уменьшении трудоемкости и увеличении продуктивности на сегодняшний день продолжается активное усовершенствование технологии, а сфера применения непрерывно расширяется. Технология поверхностного монтажа применяется при изготовлении электронных изделий на ПП, которые могут быть использованы в различных объектах промышленности, транспорта, в том числе подводного, воздушного, надводного флота, космических аппаратов.
В рамках выполненных работ были исследованы этапы технологического цикла поверхностного монтажа: построение температурного профиля, разработка программы дозирования, нанесение паяльной пасты на ПП, установка компонентов и оплавление сборочного узла в конвекционной печи. Также были проанализированы технологическое факторы, влияющие на качество изготовления сборочных изделий, представлены выводы и рекомендации для качественного выполнения монтажных операций. Технологический процесс поверхностного монтажа был отработан, проверен на рабочих местах и обеспечивает заданные параметры изготовленной продукции.
В результате проведенной работы была разработана технологическая инструкция по нанесению паяльной пасты на ПП автоматом дозирования DispenseMate D-585. Цель данной технологической инструкции - непосредственное руководство при выполнении работ по подготовке, написанию программ и нанесению паяльной пасты на автомате дозирования, а также при контроле качества сборочных узлов.
Работа выполнена на производственном оборудовании АО «НПЦ «Полюс» и направлена на внедрение и последующее применение при изготовлении изделий организации. При дальнейшей отработке ТПМ и, в частности, процесса нанесения паяльной пасты, технологическую инструкцию следует корректировать в соответствии с необходимыми требованиями.
1. Дворникова Т.А., Трифонов А.С. Влияние технологических факторов поверхностного монтажа на качество изготовления сборочных изделий // XIX научно-техническая конференция «Электронные и электромеханические системы и устройства»: тез. докладов / АО «НПЦ «Полюс». Томск, 2015. С. 285-288.
2. Дворникова Т.А. Система автоматизированного нанесения паяльной пасты на печатные платы. Факторы, влияющие на процесс дозирования // Международная научно-техническая конференция «Автоматический контроль и автоматизация производственных процессов»: тез. докладов / БелГТУ. Минск, 2015. С. 70-73.
3. Дворникова Т.А., Такачакова А.К. технология изготовления силовых сборок из SMD-компонентов методом поверхностного монтажа // III Молодежная конференция РУСНЦ РАРАН «Молодежь. Наука. Инновации в оборонно-промышленном комплексе»: доклад / АО «НПО автоматики». Екатеринбург, 2016 - 10 с.
1. Керенцев А.Ф., Ланин В.Л. Конструктивно-технологические особенности MOSFET-транзисторов // Силовая электроника. 2008. № 1. С. 34-38.
2. Сускин В.В. Основы технологии поверхностного монтажа. Рязань: Узорочье, 2001
3. Ч.-Г. Мэнгин, С. Макклелланд. Технология поверхностного монтажа. Будущее технологии сборки в электронике. Москва: Мир, 1990.
4. Автоматизация сборки [Электронный ресурс] - Режим доступа http://www.ostec-smt.ru/upload/iblock/682/ свободный - Загл. с экрана.
5. Поверхностный монтаж [Электронный ресурс] - Режим доступа http://www.olmash.ru/content/poverhnostnyui-montazh.htm свободный - Загл. с экрана.
6. Технология поверхностного монтажа [Электронный ресурс] - Режим
доступа http://leds-magazine.ru/texnologiya-poverxnostnogo-montazha.html
свободный - Загл. с экрана.
7. Введение в технологию поверхностного монтажа. Учебное пособие / ЗАО «Предприятие Остек». М., 2005.
8. Технология дозирования материалов [Электронный ресурс] - Режим доступа http://www.ostec-smt.ru/upload/iblock/0ad/ свободный - Загл. с экрана.
9. Конвекционная пайка [Электронный ресурс] - Режим доступа http://www.ostec-smt.ru/knowledge-base/technologies/konvektsionnaya-payka/ свободный - Загл. с экрана.
10. Дозатор DispenseMate® серии 580. Руководство пользователя / Комп. Asymtek, 2007 - 71 с.
11. Fluidmove для WindowsXP®. Выпуск 5.0. Руководство пользователя. / Комп. Asymtek, 2005 - 346 с.
12. Системы ручной и полуавтоматической установки компонентов поверхностного монтажа. Руководство по установке и эксплуатации. Базовая
система. Версия 6.0. № по кат. EXPBA03E. Дата выпуска 12.2008 / Комп. Essemtec AG - 41 с.
13. Конвейерная печь конвекционного оплавления Hotflow 3/14, Hotflow 3/20. Формуляр / ЗАО «Предприятие «Остек», 2008 - 23 с.
14. Конвейерные печи конвекционного оплавления для крупносерийного и массового производства Hotflow 3/14 и Hotflow 3/20 [Электронный ресурс]- Режим доступа http://www.ostec-smt.ru/catalog/equipment/konvektsionnaya- payka/konveyernye-pechi-konvektsionnogo-oplavleniya-dlya-krupnoseriynogo-i- massovogo-proizvodstva-hotflow-/ свободный - Загл. с экрана.
15. АФЕК.005.900. Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Поверхностный монтаж ЭРИ, имеющих свинцовое и бессвинцовое покрытие выводов. Унифицированный конструкторский документ / ОАО «НИИ ТП», 2008 - 154 с.
16. СНиП 23-05-95. Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение. - М.: Минстрой России, 1995 - 59 с.
17. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Гигиенические требования к персональным электронновычислительным машинам и организации работы». - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003 - 54 с.
18. СанПиН 2.2.4.1191-03. Электромагнитные поля в производственных условиях. - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003. - 38 с.
19. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. - М.: Минздрав России, 1997 - 12 c.
20. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории застройки - М: Госкомсанэпиднадзор России, 1996 - 17 с.
21. СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. - М.: Гострой России, 1997 - 28 с.
22. Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования: ГОСТ 12.2.032-78. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.