Разработка устройства согласования (стр. 9 из 10)
Стандартная толщина трафарета в технологии поверхностного монтажа составляет 200 мкм. Учитывая разнообразие паст, в некоторых случаях могут применяться и другие толщины (например, 175, 150 мкм). Для компонентов с малым шагом выводов (Р > 0,4 мм) используются трафареты толщиной 120 мкм чаще всего ступенчатой формы.
Учитывая технологические особенности трафаретной печати и реологические свойства паст, размеры окна (ширина и длина) выбираются меньше размеров контактной площадки. В работе рекомендуются следующие соотношения для расчета размеров окна трафарета:
Wр=W-0.1мм (6.1)
где W — размер контактной площадки (W≥0,4 мм, толщина трафарета 200 мкм).
Для случая W < 0,4 мм (толщина трафарета 120 мкм):
Wр=W-0.03мм (6.2)
При больших размерах окон трафаретов (более 2 мм) в припойной пасте могут появляться пробелы (пустоты, углубления). Для исключения этого недостатка рекомендуется большие окна разделять на несколько малых.
При этом следует использовать следующие рекомендации:
• если размер контактной площадки равен 2—3 мм, то число окон выбирается равным 2, если 3—4 мм, то 3;
• расстояние между внешней кромкой окна и контактной площадкой выбирается в соответствии с выше приведенными формулами, и составляет 0,05 и 0,015 мм;
• толщина стенок между окнами, исходя из условий механической стабильности трафарета, выбирается от 0,2 до 0,3 мм;
• размер окон должен быть кратен 0,1 мм.
При ультрамалом шаге контактных площадок (Р < 0,4 мм) может наблюдаться такой дефект трафаретной печати, как растекание («размазывание») припойной пасты. Устранение этого дефекта достигается изготовлением трафарета с меньшими допусками на размеры окон, применением окон с расширенной нижней частью (рис 6.1), регулярной отпечаткой нижней части трафарета.
Рис.61 Поперечный профиль апертуры, сформированной лазерной резкой
Окна высокоточных трафаретов выполняются методами химического травления (до 0,5 мм), с помощью лазерного фрезерования (менее 0,3 мм). В последние годы для этих целей применяется метод электрохимического осаждения никеля.
Трафарет изготавливается из нержавеющей стали. Отверстия вырезаются с помощью лазера.
На основе информации, полученной в результате конвертации данных из систем проектирования специальное программное обеспечение рассчитывает координаты движения лазерного луча (а точнее шарика плазмы, создаваемой лазерным лучом в материале), с учетом ширины самого луча, позволяющие ему формировать отверстия различной формы и размеров в листе металла.
Параметры изготовления:
· Диаметр луча (ширина реза) – 0,040мм
(Размер получаемой прорези – 0,050ммм, т.к нужен запас для хода луча. Минимальный размер перемычки в материале между апертурами – не менее 0,1мм)
· Точность позиционирования - ±0,001мм
(высокая точность позиционирования достигается за счет применения цельногранитного массивного основания и системы воздушных подшипников. С помощью них рабочий стол установки зависает над основанием на миниатюрной воздушной подушке.)
· Максимальный размер рабочего поля - 500 х 500 мм (полный размер трафарета, с учетом полей до 600 х 600 мм)
(На границе полей также возможно выполнение перфорационных отверстий для крепления трафарета)
· Размер отверстия - ±0,005мм
· Конусообразность отверстий по направлению к основанию - ±0,02мм. Конусообразность – это разница между верхним и нижним размерами отверстия, Наличие конусообразности отверстий позволяет пасте лучше выходить из апертур трафарета.
Трафарет всегда вырезается со стороны накладываемой на печатную плату, поэтому конусообразность апертур увеличивается по направлению к печатной плате. При резке конус направлен широкой стороной вверх (это особенность процесса резки).
· Максимальная толщина обрабатываемого материала – 0,6мм – до 5КГц
· Частота пульсации луча – до 5КГц
(чем выше частота пульсации, тем глаже боковые стенки апертур, что способствует более легкому выскальзыванию паяльной пасты их них).
Все размеры для трафаретов, вырезанных лазером, замеряются с той стороны, на которую наносится паяльная паста и по которой движется лопатка принтера. Размеры апертур со стороны, прикладываемой к печатной платы больше на 0,015-0,020мм, из-за конусообразности апертур.
Все трафареты в процессе резки проходят выборочную визуальную проверку на качество резки, с помощью специального переносного микроскопа с многократным оптическим увеличением.
Кроме того, благодаря специальным видеокамерам, установленным на установке, оператор может постоянно наблюдать за процессом резки и проводить выборочный контроль отдельных апертур специализированной видеокамерой с многократным увеличением
Преимущества трафаретов, вырезанных лазером:
· Достаточно гладкие стенки и конусообразная форма апертур. Это способствует тому, что паяльная паста легко выскальзывает из апертур трафарета при его снятии (подъеме) после выполнения печати;
· Высокая геометрическая точность апертур (±0,005мм), позволяющая наносить на контактные площадки платы точно дозированное и повторяемое с каждым разом количество паяльной пасты;
· Высокая точность воспроизведения профилей контактных площадок на трафарете, что позволяет легко и надежно совмещать трафарет с печатной платой;
· Изготовление трафарета производится непосредственно с данных, полученных с компьютера, что сводит к нулю ошибки вывода фотошаблонов, качества их изготовления, а также качества подготовки поверхности и нанесения фоторезиста на фольгу, как это бывает при изготовлении трафарета методом химического травления;
· Нержавеющая сталь, которая служит материалом для таких трафаретов, имеет малую степень растяжения. Поэтому, трафарет не меняет своей формы и рисунок апертур не перекашивается даже после 10 000 циклов печати, что делает трафарет из нержавеющей стали практически вечным в использовании.
Чертеж трафарета приведен в приложении В.
7. Требования по технике безопасности и охране труда
Минимальная вероятность поражения или заболевания рабочих с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда - основная задача охраны труда.
Охрана труда - система законодательства, направленная на обеспечение безопасности труда и соответствующих социально-экономических, организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на улучшение условий труда, повышение его безопасности.
Законодательством установлена норма продолжительности рабочей недели, которая не должна превышать 40 часов при пятидневной рабочей неделе. Согласно правилам внутреннего распорядка через 5 часов после начала работы устанавливается перерыв на отдых и питание продолжительностью 1 час.
К опасным производственным факторам относят те факторы, кратковременное воздействие на человека которых может повлечь легкие, средней тяжести и тяжелые производственные травмы вплоть до смертельного исхода. Все случаи на производстве, окончившиеся травмой, временной или полной потерей трудоспособности пострадавшего, подвергаются расследованию с целью выявления причин, приведших к травме.
К вредным производственным факторам относят те факторы, длительное воздействие которых приводит к заболеваниям, которых характеризуют как профессиональные. Для снижения риска профессиональных заболеваний на предприятиях, характеризующихся вредными условиями труда, может производится выдача бесплатных продуктов (молока), витаминных препаратов и т.д. Компенсацией за ухудшение здоровья трудящегося может служить и дополнительные денежные выплаты.
При проектировании и производстве устройства на рабочих могут воздействовать следующие опасные и вредные производственные факторы:
физические:
– повышенный уровень шума на рабочем месте;
– повышенная или пониженная температура воздуха;
– повышенная или пониженная влажность воздуха;
– повышенная или пониженная подвижность воздуха;
– отсутствие или недостаток естественного света;
– недостаточная освещённость рабочей зоны;
– повышенная температура поверхностей оборудования, материалов;
химические:
– токсические и раздражающие (припои, флюсы, средства очистки печатных плат на основе этилового спирта и бензина, лакокрасочные покрытия);
психофизиологические:
– напряжение зрения;
– монотонность труда.
Для вышеприведенных опасных и вредных производственных факторов устанавливаются следующие нормы и меры защиты:
–Шум в помещении не должен превышать 75дБА.
–На рабочих местах необходимо обеспечить хорошую освещенность и оптимальные метеорологические условия.
– Для защиты от повышенной температуры материалов применяют индивидуальные средства защиты: защитная одежда, перчатки, специальные очки для защиты от брызг расплавленного материала
Под метеорологическими условиями производственной среды понимают сочетание температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.
Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей оборудования и осветительных приборов не должна превышать 70 ватт/м при величине облучения поверхности от 25% до 50% на постоянных рабочих местах.
Для снижения концентраций вредных веществ на рабочих местах необходимо использовать вентиляцию.
В помещении, где производится сборка изделия, предпочтительнее использовать местную вытяжную вентиляцию.
Для соблюдения санитарных норм в рабочих помещениях необходимо ежедневно проводить влажные уборки.
Для уменьшения воздействия психофизиологических нагрузок в производственном цикле предусматриваются технологические перерывы.
Основными методами, ведущими к снижению вероятности профессиональных заболеваний, поражения электрическим током и обеспечению удобства и комфорта работы инженера конструктора-технолога являются: