Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 71 из 102)
1 — ротор (револьверная головка); 2 — бобина с компонентами; 3 — карусель с бобинами; 4 — блок контроля электрических параметров; 5 - блок
центрирования компонентов; 6 — двухкоординатный стол с печатной платой
Рис. 3.29. Схема автомата-укладчика роторного типа с вращением ротора вокруг горизонтальной оси:
Схема аналогичного по конструкции, но более производительного автомата показана на рис. 3.30. Он содержит большее количество монтажных головок и рабочих позиций для контроля электрических параметров и центровки, что расширяет номенклатуру монтируемых компонентов. Для подачи компонентов используется карусель с бобинами, поворачивающаяся вокруг вертикальной оси.
Рис.3.30. Схема многошпиндельного автомата-укладчика роторного типа
В последних разработках автоматов-укладчиков более широко применяется схема с ротором, вращающемся вокруг вертикальной оси (рис. 3.31). Такой автомат также содержит вращающийся ротор-башню, на которой размещается 10 или 12 монтажных головок. Для повышения универсальности и производительности каждая из головок имеет 1—5 вакуумных захватов. Центрирование компонентов осуществляется механическими устройствами или системами технического зрения, а совмещение с посадочным местом — двухкоординатным столиком. Подача плат производится с помощью конвейера. Некоторые системы содержат специальные пневматические подъемники для перемещения плат с одного конвейера на другой. Центрирование плат происходит по базовым отверстиям или по боковым кромкам. Первый метод обеспечивает большую точность и повторяемость этой операции. Для подачи компонентов к монтажной головке блок питателей совершает возвратно-поступательные движения в направлении X. При этом бобина с необходимым компонентом ориентируется для подачи его под очередной захват (рис. 5.16).
Рис. 3.31. Схема автомата-укладчика с вертикальной осью вращения ротора
Фирмой «Philips» выпущена новая серия автоматов для установки ПМкомпонентов на GEM- платформе. Это оборудование обеспечивает модульность и гибкость, крайне необходимые современным производствам сборки печатных узлов по технологии поверхностного монтажа особенно в условиях серийного и крупносерийного выпуска продукции. При использовании машин на GEMплатформе с унифицированными конструктивами и программным обеспечением уменьшается стоимость установки на компонент, увеличивается загрузка оборудования, облегчается переход на новые изделия, повышается гибкость. В отличие от большинства высокопроизводительных автоматов на нем можно устанавливать не только малогабаритные компоненты, но и микросхемы с четырехсторонним расположением выводов в корпусах типа GFP, а также BGA.
Новое поколение машин фирмы «Philips» на сегодняшний день включает в себя два автомата: EMERALD-X — автомат установки компонентов с очень малым шагом и TOPAZ-X — высокоскоростной гибкий автомат. Эти автоматы отличаются более высоким коэффициентом загрузки и производительностью, чем их предшественники.
Автоматы с индексом «X» снабжены двойными питателями для матричных поддонов, которые позволяют менять пустые поддоны на новые без остановки работы автомата, устройством для склеивания лент и питателями для подачи компонентов из россыпи с увеличенной емкостью. В сочетании с возможностями, сохраненными от предыдущего (высоконадежная конструкция с малым временем обслуживания, тележки для групповой смены питателей, система распознавания штрих-кодов на питателях и др.), новые автоматы имеют минимальные потери времени и максимально возможный коэффициент загрузки. Еще одно преимущество таких автоматов — повышенная производительность установки компонентов. Новая система технического зрения с высокоэффективным освещением под разными углами улучшает распознаваемость компонентов «на лету», сокращая время центровки. Освещение под разными углами дает высококонтрастные изображения даже для сложных компонентов, таких, как микросхемы в корпусах BGA и CSP. TOPAZ-X может распознавать до восьми компонентов за один проход, что уменьшает время распознавания до 0,2 с/компонент.
Важным фактором, влияющим на повышение производительности, является новая система смены насадок «на лету» (во время движения, без потерь времени). На TOPAZ-X до четырех установочных головок из восьми могут иметь по три предварительно установленные насадки. Остальные четыре головки могут менять насадки в специальной станции. На EMERALD-X обе головки могут быть оснащены по заказу системой для смены насадок «на лету». Такая система позволяет увеличить производительность до 15%.
Если в питатели ошибочно заправлены компоненты другого типа или закончились компоненты, автомат даст сигнал оператору и, пропустив ошибку, продолжит собирать плату дальше, дав оператору время для устранения проблемы.
Различные комбинации автоматов на GEM-платформе позволяют создавать линии практически для любых видов серийных производств с любой комбинацией компонентов поверхностного монтажа.
4. ТЕХНОЛОГИЯ ВНУТРИ - И МЕЖБЛОЧНОГО МОНТАЖА
4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ МОНТАЖА
Под электромонтажными работами понимают совокупность технологических операций, обеспечивающих электрическое соединение элементов, сборочных единиц, входящих в блоки, комплексы, системы и изделия. Электрический внутри- и межблочный монтаж ЭА в зависимости от сложности и конструктивного уровня аппаратуры выполняется одиночными проводами и кабелями, жгутами, жесткими и гибкими платами (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Классификация методов монтажа
Выбор метода монтажа определяется требованиями, предъявляемыми к изготавливаемой аппаратуре, ее сложностью, учетом величины помех, которую обеспечивает система сложных проводников. Напряжение помех, вызванное электрическим монтажом, складывается из емкостной, индуктивной или гальванической составляющих. Емкостная составляющая определяется длиной, сечением и типом изоляции проводов, расстоянием между ними и земляными шинами, а индуктивная - рабочей частотой, длиной проводов и расстоянием между ними. Гальванические помехи возникают в цепях электропитания при завышении омического сопротивления токопроводящих шин. Для снижения этого вида помех провода питания выполняются плоскими, минимальной длины с поперечным сечением, соответствующим токовой нагрузке.
Проводной монтаж представляет собой электрическое соединение отдельных элементов и сборочных единиц при помощи одиночных изолированных проводников (кабелей) или системы проводников, объединенных в жгут. Он применяется для внутриблочного и межблочного монтажа аппаратуры. Наибольшая плотность монтажа - до 300 эл./дм3. Монтаж одиночными проводами трудно механизировать и автоматизировать, поэтому доля такого монтажа в дальнейшем постоянно сокращается. Объединение проводов в жгут позволяет выполнять подготовительные операции параллельно со сборкой, использовать автоматизированное оборудование, обеспечить механическую прочность и стабильность параметров монтажных соединений при повышенных вибрационных и ударных нагрузках.
Печатный монтаж отличается высоким уровнем автоматизации и получил распространение для внутриблочного монтажа. Он выполняется на плоских диэлектрических основаниях и используется в качестве конструктивного элемента (печатной платы). Межблочный монтаж в конструктивных модулях третьего и четвертого уровня ЭА осуществляют путем соединения печатных плат гибкими шлейфами или ленточными кабелями. Наибольшая плотность монтажа элементов печатным монтажом достигает 1000 эл./дм3.
Многопроводные методы монтажа выполняются фиксированными или незакрепленными проводами, а также стежковым методом. Многопроводной монтаж фиксируемыми проводами (метод Multiwire) представляет собой упорядоченное прокладывание изолированных проводов по поверхности двухсторонних печатных плат с фиксацией их в слое адгезива. Монтаж осуществляется автоматически по программе с помощью специального оборудования и экономически целесообразен при макетировании в опытном и мелкосерийном производстве.
Монтаж толстопленочными металлическими покрытиями осуществляется при изготовлении керамических многослойных плат, содержащих до 30 металлизированных слоев, соединенных между собой металлизированными отверстиями диаметром 0,12 мм с шагом 0,5 мм. На лицевой стороне платы размером 90x50x5 мм устанавливаются от 100 до 130 бескорпусных ИМС.
4.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВОДНОГО МОНТАЖА
К проводному монтажу предъявляются следующие требования: – минимальная длина электрических связей;
– обеспечение надежных электрических и механических контактов;
– технологичность при изготовлении и ремонте аппаратуры;
– высокая помехоустойчивость за счет применения экранов, заземление каждого экрана в отдельности, пересечения монтируемых высокочастотных цепей под углом, близким к 90О;
– соблюдение допустимых расстояний между оголенными участками проводов и металлическими поверхностями конструкций (не менее 3 мм для