Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 88 из 102)

Рис. 5.28. Схема проводного монтажа Рис. 5.29. Схема сварки незакрепленными проводами монтажных проводов

Достоинства метода — простота изготовления, ремонтопригодность, автоматизация трассировки и пайки проводников, высокая точность монтажа. Недостатки — односторонняя установка ЭРЭ и ИМС, необходимость дополнительных контактных площадок, большая степень свободы монтажных проводов.

Для изготовления специальной ЭА, устойчивой к ударам и вибрациям, применяется метод Stitch-Wire, в котором монтажные соединения выполняются сваркой. Это потребовало внесения в конструкцию платы некоторых специальных элементов. Так, для монтажа применяется одножильный никелевый провод диаметром 0,25 мм во фторопластовой изоляции, а контактные площадки выполнены из нержавеющей стали, что обеспечивает необходимую точность и коррозионную стойкость контактного соединения. С этой целью на диэлектрическую основу с обеих сторон наносят фольгу из нержавеющей стали толщиной 76 мкм, на которой с внутренней стороны нанесен слой меди толщиной 35—50 мкм, а с наружной — тонкий слой никеля. Медное покрытие под стальными монтажными площадками выполняет функции теплоотвода (рис. 5.29.). Разводка соединений осуществляется методом параллельного электрода с подачей импульса тока длительностью 2,5 мс. В процессе сварки провод 2 подается через трубчатый электрод 3 и прижимается к монтажной площадке с некоторым усилием. Под давлением происходит удаление изоляции, сплющивание провода и образование контакта. Нижний электрод 1 подводится к монтажной площадке с противоположной стороны. При кратковременном импульсе выделение теплоты невелико, что не оказывает влияния на прочность сцепления стальной фольги с основанием платы.

Стежковый монтаж заключается в прокладывании изолированных проводов по кратчайшим расстояниям по поверхности ДПП и в монтажных отверстиях с образованием петель и последующим подпаиванием их к контактным площадкам платы. Процесс осуществляется на станках с ЧПУ, а в качестве инструмента применяют иглу из нержавеющей стали, которая имеет внутренний диаметр, превышающий диаметр провода ПЭВТЛК 0,1—0,2 мм на 0,08—0,1 мм, а также скос с углом заточки 50—75, длину 25—35 мм.

Игла, проходя через монтажное отверстие, прокалывает пакет резиновых прокладок, которые задерживают провод при обратном ходе иглы (рис. 5.30, а). После трассировки резиновые прокладки стягивают с петель и проводят их лужение групповым методом в ванне припоя при температуре 350 10 С в течение 5—6 с (рис. 5.30, б). Кабельная бумага предохраняет поверхность ДПП при лужении и удаляется после выполнения операции. Подгибку и пайку петель на контактные площадки (рис. 5.30, в) осуществляют вручную паяльником или на станках с ЧПУ.

1 – провод; 2 – игла; 3 – плата; 4 – кабельная бумага; 5 – пакет резиновых прокладок; 6 – защитная пластина Рис. 5.30. Схема стежкового монтажа

Установка "Аракс" имеет координатный стол, перемещающийся с шагом

0,025 мм и максимальной скоростью 10 мм/с. Она позволяет вести стежковый монтаж на платах размерами 350 450 мм. Достоинства метода — снижение трудоемкости в 2—3 раза по сравнению с методами изготовления МПП, сокращение времени выпуска конструкторской документации с 30 дней для 6—8слойной МПП до 5—6 дней, брак не превышает 5 %.

Несмотря на то что отдельные операции стежкового монтажа автоматизированы, в целом производительность процесса невелика, так как каждая операция требует продолжительного ручного труда при сборке и разборке различных приспособлений.

Дальнейшим развитием проводного монтажа явилась разработка плат третьего поколения без печатного монтажа. Основанием таких плат является лист толщиной 0,5—2 мм из проводящего материала (стали, алюминиевого сплава и т. д.), который выполняет роль теплоотвода от микросхем и является шиной с нулевым потенциалом. В основании платы выполнены пазы, заполненные эластичным материалом, через который пропущены тонкие изолированные провода марки ПЭВТЛК (рис. 5.31). Между пазами установлены на теплопроводный клей микросхемы с планарными и штыревыми выводами с шагом 2,5; 1,25 и 1 мм, а также другие ЭРЭ.

1 – паяное соединение; 2 – вывод; 3 – элемент; 4 – контактная площадка; 5 – диэлектрический материал; 6 – проводящее основание; 7 – провод

Рис. 5.31. Фрагмент конструкции теплопроводящей платы проводного монтажа

Преимущества плат с теплоотводом перед МПП:

улучшение теплоотвода в 2—3 раза; увеличение надежности работы, так как снижение температуры корпуса

ИМС на 10 С увеличивает надежность ее работы в 1,5—2 раза; повышение быстродействия из-за высокой тактовой частоты (65—100 МГц) благодаря мощным шинам питания и хорошей электрической развязке ИМС по питанию; отсутствие выброса химических стоков, содержащих тяжелые металлы

(медь, никель, свинец, железо и др.), что в 20 раз экологически менее опасно; снижение затрат на разработку плат в 2 раза, производственных площадей в 5 раз.

Новым направлением в технике монтажа является применение тканых коммутационных устройств (ТКУ), представляющих собой тканый материал, изготовленный из электропроводящих и диэлектрических нитей, с закрепленными на нем ЭРЭ и ИМС. В общем виде ТКУ (рис. 5.32) представляет собой однослойное или многослойное изоляционное поле 1, изготовленное из диэлектрических нитей. С двух сторон поля во взаимно перпендикулярных направлениях по координатам x и y проложены электропроводящие нити 2 и 3, которые на наружной поверхности в заданных точках образуют монтажные узлы 4, выполняющие электрические соединения между отдельными электропроводящими нитями. На наружной поверхности поля сформированы контактные площадки 6, петли 5, служащие для присоединения выводов ЭРЭ, и удлиненные выводы 7, необходимые для подсоединения к разъемам.

Рис. 5.32. Тканое коммутационное устройство

ТКУ изготавливаются на ткацких автоматах, дополнительно снабженных механизмами подачи и натяжения электропроводящих и диэлектрических нитей, а также петлеобразования. После изготовления ТКУ им придают жесткость. Применяются следующие способы фиксирования тканой структуры:

тепловая обработка продувкой горячим воздухом или паром с температурой

180—220 С для размягчения термопластичных тканей и последующей фиксации структуры;

оплавление исходного материала тканей для герметизации кромок,

отверстий, контактных площадок; компаундирование путем заливки сеточной структуры пластмассами с

целью повышения механической жесткости и прочности ТКУ; пластифицирование — заливка структуры составами на основе кремнийорганических каучуков для придания гибкости, эластичности, химической стойкости и повышения климатической стойкости; формование — тепловой нагрев ткани с целью придания ей определенной

пространственной формы и ее стабилизации.

Соединение электрических проводников в контактных узлах и присоединение навесных ЭРЭ осуществляются контактной микросваркой. ТКУ имеют электрическое сопротивление проводящих нитей не более 0,1 Ом, прочность изоляции до 1000 В, электрическое сопротивление изоляции 10—12 МОм, температурный диапазон –50…+65 С, затухание 110—120 дБ, электрическую емкость между электропроводящими нитями 33—38 пФ.

Функционально ТКУ подразделяются на четыре группы: конструктивы, платы, кабели и соединители (рис. 5.33). Каждая структура может быть одно- или многослойной с двухкоординатным, внутримодульным, внутриблочным или межблочным расположением нитей. Особенности технологии позволяют получать как гибкие и эластичные, так и жесткие коммутационные устройства плоской или объемной формы.

Рис. 5.33. Классификация ТКУ