курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
Московский техникум космического приборостроения.Курсовой проект По технологии и автоматизации производства. Разработка процесса изготовления Печатной платы Э41-95 Разработал: Демонов А. В. Проверил: Шуленина 1998 |
Содержание.
1. Введение.
2. Назначение устройства.
3. Конструктивные особенности и эксплуатационные требования.
4. Выбор типа производства. 4.1. Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте. 5. Составление блок-схемы ТП изготовления печатной платы. 6. Выбор материала, оборудования, приспособлений. 7. Описание техпроцесса. Приложение 1: Перечень элементов. Приложение 2: Маршрутные карты ТП. |
||||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||||
2 | ||||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||||
1. Введение. В техническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д.
Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются: · Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск этих элементов в больших количествах и высокого качества – одно из основных требований вычислительного машиностроения. Массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов, унификация элементов создают условия для автоматизации их производства. · Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения вследствие малых размеров. · Наиболее трудоёмким процессом в производстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия. · Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла. Основными достоинствами печатных плат являются: · Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий. · Гарантированная стабильность электрических характеристик. · Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям. · Унификация и стандартизация конструктивных изделий. · Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ. |
||||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||||
3 | ||||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||||
2. Назначение устройства.
Данный раздел является связующим между разработкой принципиальной электрической схемы и воплощением этой схемы в реальную конструкцию. Проектируемое устройство предназначено для выполнения операции выравнивания порядков перед сложением чисел. Данная операция производится над числами с плавающей запятой в дополнительном коде. В современных ЭВМ одним из основных элементов является блок АЛУ, которое осуществляет арифметические и логические операции над поступающими в ЭВМ машинными словами. Одной из них является операция выравнивания порядков. |
||||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||||
4 | ||||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||||
3. Конструктивные особенности и эксплуатационные требования. ТЭЗ является составной частью ЭВМ – модулем второго уровня. В ЕС ЭВМ используют 5 модульных уровней, которые могут автономно корректироваться, изготавливаться и налаживаться. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, построенная по принципу совместимости модуля предыдущего с модулем последующим. · Модули первого уровня: ИМС, осуществляющая операции логического преобразования информации. · Модули второго уровня. ТЭЗ типовые элементы замены или ячейки. Связующей основой которых, является ПП - печатная плата. · Модули третьего уровня – панели (блоки), которые с помощью плат или каркасов объединяют ТЭЗы или ячейки в конструктивный узел. На этом уровне может быть получена самостоятельно действующая мини-ЭВМ. · Модули четвертого уровня - рамы или каркасы. · Модули пятого уровня – объединение в стойки и шкафы. Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот. Данное устройство по условиям технического задания будет эксплуатироваться в условиях с повышенной температурой. Следовательно, в методике испытаний необходимо предусмотреть испытания на теплостойкость и тепло прочность. Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства на печатной плате (ТЭЗ 2го уровня) с расположенными на плате микросхемами 555 серии. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
5 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
4. Выбор типа производства. Типы производства: (Таблица 1.) · Единичным называется такое производство, при котором изделие выпускается единичными экземплярами. Характеризуется: Малой номенклатурой изделий, малым объёмом партий, Универсальным оснащение цехов, Рабочими высокой квалификации. · Серийное – характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых повторяющимися партиями сравнительно небольшим объёмом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии различают: мелко средне и крупно серийные производства. · Универсальное – использует специальное оборудование, которое располагается по технологическим группам, Техническая оснастка универсальная, Квалификация рабочих средняя. · Массовое производство характеризуется: узкой номенклатурой и большим объёмом изделий, изготавливаемых непрерывно; использованием специального высокопроизводительного оборудования, которое расставляется по поточному принципу. В этом случае транспортирующим устройством является конвейер. Квалификация рабочих низкая. Также различной может быть серийность: (Таблица 2.) |
||||||||||||
Таблица 1.Тип Производства |
Количество обрабатываемых в год изделий одного наименования | |||||||||||
Крупное. | Среднее. | Мелкое. | ||||||||||
Единичное | До 5 | До 10 | До 100 | |||||||||
Серийное | 5-1000 | 10-5000 | 100-50000 | |||||||||
Массовое | >1000 | >5000 | >50000 | |||||||||
Таблица 2. | ||||||||||||
Серийность. | Количество изделий в год. | |||||||||||
Крупные. | Средние. | Мелкие. | ||||||||||
Мелкосерийное | 3-10 | 5-25 | 10-50 | |||||||||
Среднесерийное | 11-50 | 26-200 | 51-500 | |||||||||
Крупносерийное | >50 | >200 | >500 | |||||||||
В зависимости от габаритов, веса и размера годовой программы выпуска изделий определяется тип производства. Тип производства и соответствующие ему формы организации работ определяют характер технологического процесса и его построение. Так как по условию технического задания объём производства равен 100 изделиям в год, то производство должно быть среднесерийным. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
6 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
4.1 Сравнительные характеристики методов производства и обоснование применяемого в данном проекте. Достоинствами ПП являются:+увеличение плотности монтажа.+Стабильность и повторяемость электрических характеристик.+Повышенная стойкость к климатическим воздействиям.+Возможность автоматизации производства.Все ПП делятся на следующие классы:1. Опп – односторонняя печатная плата.Элементы располагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностью выполняемого рисунка.2. ДПП – двухсторонняя печатная плата.Рисунок распологается с двух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основании используються в мощных устройствах.3. МПП – многослойная печатная плата.Плата состоит из чередующихся изоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть или отсутствовать межслойные соединения.4. ГПП - гибкая печатная плата.Имеет гибкое основание, аналогична ДПП.5.ППП - проводная печатная плата.Сочетание ДПП с проводным монтажом из изолированных проводов.Достоинства МПП:+ Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа.+ Сокращение трудоёмкости выполнения монтажных операций.Недостатки МПП:- Более сложный ТП.По условиям технического задания устройство состоит из 53 микросхем. Следовательно, печатная плата должна быть многослойной. Существует 3 метода изготовления многослойных печатных плат:1. Металлизация сквозных отверстий.Данный метод основан на том, что слои между собой соединяются сквозными, металлизированными отверстиями.Достоинства:Простой ТП.Высокая плотность монтажа.Большое колличество слоёв. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
7 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
2. Попарное прессование.Применяется для изготовления МПП с четным количеством слоёв.Достоинства:Высокая надёжность.Простота ТП.Допускается установка элементов как с штыревыми так и спланарными выводами.3. Метод послойного наращивания.Основан на последовательном наращивании слоёв.Достоинства:Высокая надёжность.Мпп изготавливают методами построенными на типовых операциях используемых при изготовлении ОПП и ДПП.Исходя из соображений технологичности производства, я выбираю метод металлизации сквозных отверстий, так как он наиболее подходит к выбранной мною схеме среднесерийного производства.Так как на среднесерийном производстве используется автоматизация производства, для разработки чертежей платы я использовал программы автоматической трассировки P-CAD, которая создала 4 слоя платы размером 160´180 мм. Из этого получается один двухсторонний слой и два односторонних слоя для внешних слоёв.Выходные файлы системы P-CAD позволяют значительно автоматизировать дальнейший технологический процесс в таких сложных операциях как сверление межслойных отверстий. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
8 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
5. Составление блок схемы типового техпроцесса. Правильно разработанный ТП должен обеспечить выполнение всех требований, указанных в чертеже и ТУ на изделие, высокую производительность. Исходными данными для проектирования технологического процесса являются: чертежи детали, сборочные чертежи, специализация деталей, монтажные схемы, схемы сборки изделий, типовые ТП. Типовой ТП характеризуется единством содержания, и последовательностью большинства технологических операций для группы изделий с общими конструктивными требованиями. Типовой ТП разрабатываемый с учётом последних достижений науки и техники, опыта передовых производств, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счёт применения более совершенных методов производства. При изготовлении ЭВМ и их блоков широко применяют прогрессивные типовые ТП, стандартные технологические оснастки, оборудование, средства механизации и автоматизации производственных процессов. Учитывается информация о ранее разработанных технологических процессах, особенностях и схемы изделия, типе производства. Печатные платы – элементы конструкции, которые состоят из плоских проводников в виде покрытия на диэлектрическом основании обеспечивающих Соединение электрических элементов. Достоинствами печатных плат являются: · Увеличение плотности монтажных соединений и возможность микро миниатюризации изделий. · Гарантированная стабильность электрических характеристик · Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям. · Унификация и стандартизация. Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ. Заданное устройство будет изготавливаться по типовому ТП. Так как он полностью соответствует моим требованиям. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
9 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
5.1 Блок схема типового техпроцесса. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
10 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
5.2 Описание ТП.
Метод металлизации сквозных отверстий применяют при изготовлении МПП. Заготовки из фольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольги защищают на крацевальном станке и обезжиривают химически соляной кислотой в ванне. Рисунок схемы внутренних слоёв выполняют при помощи сухого фоторезиста. При этом противоположная сторона платы должна не иметь механических повреждений и подтравливания фольги. Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с ЧПУ. Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом поле. Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимися прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксидной смолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовым отверстиям. Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с пакетами слоёв устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130°С. Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 Мпа и выдержке15…20 минут. Затем температуру повышают до 150…160°С, а давление – до 4…6 Мпа. При этом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметр толщины платы. Охлаждение ведётся без снижения давления. Сверление отверстий производится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механической обработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергают гидроабразивному воздействию. При большом количестве отверстий целесообразно применять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промывают в горячей и холодной воде. Затем выполняется химическую и гальваническую металлизации отверстий. После этого удаляют маску. Механическая обработка по контуру, получение конструктивных отверстий и Т.Д. осуществляют на универсальных, координатно-сверлильных станках (СМ-600-Ф2) совместимых с САПР. Выходной контроль осуществляется атоматизированным способом на специальном стенде, где происходит проверка работоспособности платы, т.е. её электрических параметров. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
11 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
1. Входной контроль осуществляется по ГОСТ 10316-78
2. Нарезка заготовок осуществляется станком с ЧПУ СМ-60-Ф2, потому, что этот станок управляется программой совместимой с системой P-CAD 3. Подготовка поверхности фольгированного диэлектрика: в данную операцию входят две подоперации, одна из них механическая обработка (это обработка с помощью абразивных материалов) и химическая (это обработка с помощью химикатов). На этом этапе заготовка очищается от грязи, окислов, жира и др. веществ. 4. Получение рисунка схемы. Данная операция основана на фотохимическом методе получения рисунка из-за того, что для данной ПП требуется высокая точность исполнения рисунка. В этой операции содержится 3 операции: нанесение ФР (ФР выбирается сухой, т.к. требуется высокая точность), экспонирование (здесь заготовка проходит через мощное УФ излучение, в процессе чего незащищенный слой ФР засвечивается, и полимеpизyется) и промывка заготовки в воде (для снятия засвеченного ФР). 5. Травление меди с пробельных мест. Данная операция основана на вытравливании незащищенной поверхности фольгированного ДЭ химическим методом. После травления снимается ФР с защищенной поверхности, затем проводится промывка от химикатов и сушка. После всего этого делается контроль. Проверяется пpотpавленность фольги, сверяется с контрольным образцом. 6. В операции сверления базовых и крепежных отверстий используется сверлильно-фрезерный станок CМ-600-Ф2 со сверлом D=3mm. Проделываются 4 отверстия для совмещения слоев платы. 7. Прессование слоев. Формируется пакет из 3х слоёв, слои совмещаются по базовых отверстиям, затем укладывается в пресс-форму и прессуется. Затем производится сушка всего этого пакета. Прессование производится автоматической линией, что обеспечивает полностью автоматизированное прессование. 8. Операция образование межслойных и монтажных отверстий. Эта операция производиться на станке с ЧПУ CМ-600-Ф2. После образование отверстий требуется очистить плату и края отверстий от заусенцев и прилипших крошек стеклотекстолита. Эта операция производиться гидроабразивным методом. Затем идет подтравливание диэлектрика, промывка от химикатов и сушка. По окончанию производиться контроль на правильность расположения отверстий и их форма. 9. После идет операция УЗ промывки, сенсибилизация и активация поверхности отверстий. После этого на авто операторной линии АГ-38 идет операция химического мед нения. Этим добиваются нанесения на поверхность отверстий тонкого слоя меди. |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
12 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
10. Затем идет операция гальванического осаждения меди. Операция проводиться на авто операторной линии АГ-44. На тонкий слой осаждается медь до нужной толщины. После этого производится контроль на толщину меди и качество её нанесения. 11. Далее производиться обработка по контуру ПП. Эта операция производиться на станке CМ-600-Ф2 с насадкой в виде дисковой фрезы по ГОСТ 20320-74. В этой операции удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера. 12. Затем методом сеткографии производиться маркировка ПП. операция производиться на станке CДC-1, который требуемым штампом произведет оттиск на ПП маркировки. 13. Весь цикл производства ПП заканчивается контролем платы. Здесь используется автоматизируемая проверка на специальных стендах. Применяемое оборудование и режимы его использования сведены в таблицу3 |
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
13 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
6.Выбор материала.
Для производства Многослойных печатных плат используются различные стеклотекстолиты. Так как по условию моего технического задания устройство должно работать в условиях с повышенной температурой для производства внутренних слоёв платы я использую двухсторонний фольгированный стеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-2. Для внешних слоёв печатной платы я использую аналогичный односторонний фольгированный стеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-1. Основные характеристики:
Фольгированный стеклотекстолит СТФ: Толщина фольги 18-35 мм. Толщина материала 0.1-3 мм. Диапазон рабочих температур –60 +150 с°. Напряжение пробоя 30Кв/мм. Фоторезист СПФ2: Тип негативный. Разрешающая способность 100-500. Проявитель метилхлороформ. Раствор удаления хлористый метилен.
|
||||||||||||
МТКП. 420501.000 ПЗ |
Лист | |||||||||||
14 | ||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||||||||
Таблица 3
Операция |
Оборудование |
Приспособления |
Материал |
Инструменты |
Режимы |
|
1 | Входной контроль | Контрольный стол | Бязь | Спирт | Лупа | |
2 | Нарезка заготовок слоёв |
Универсальный станок СМ-600Ф2 |
Дисковая фреза ГОСТ 20321-74 | Стеклотекстолит фольгированный |
200-600 об/мин скорость подачи 0,05-0,1 мм |
|
3 | Подготовка поверхности слоёв | Крацевальный станок, ванна | Соляная кислота |
30°-40° T=2-3 Мин |
||
4 | Получение рисунка схемы слоёв | Установка экспонирования, Ванна | Ламинатор | Сухой фоторезист СПФ2 | Т=1-1,5 Мин | |
5 |
Травление меди (набрызгиванием) |
Ванна | Ротор | 40°с. 12 Мин | ||
6 | Удаление маски | Установка струйной очистки | Горячая вода | 40°-60° | ||
7 | Создание базовых отверстий |
Универсальный станок СМ-600Ф2 |
Сверло Æ3мм Программа ЧПУ |
Координатор | V=120 об/мин | |
8 | Подготовка слоёв перед прессованием | Автооператорная линия АГ-38 | Стеклоткань с 50% термореактивной смолы | |||
9 | Прессование слоёв МПП | Установка горячего прессования | Координатор |
120-130°С. 0,5 Мпа 15-20 мин |
||
10 | Сверление отверстий |
Универсальный станок СМ-600Ф2 |
Сверло Æ1мм | Координатор | V=120 об/мин | |
11 | Подготовка поверхности перед металлизацией | Установка УЗ очистки. | 18-20 КГц |
12 | Химическая металлизация отверстий | Ванна | Рамка крепления | Медь сернокислая CuSo4x5H2O | ||
13 | Гальваническая металлизация отверстий | Гальваническая ванна | Рамка крепления | Сернокислый электролит | ||
14 | Обрезка плат по контуру |
Универсальный станок СМ-600Ф2 |
Дисковая фреза ГОСТ 20321-74 | |||
15 | Маркировка и консервация |
Установка сеткографии СДС-1 |
Штамп | |||
16 | Выходной контроль | Установка автоматизированного контроля. | Программное обеспечение |
Разработка радиоприёмника на ИМС К174ХА2
Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов
Разработка средств оценки эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов
Разработка схемы электронного эквалайзера
Разработка технологического процесса изготовления печатной платы для широкодиапазонного генератора импульсов
Разработка технологического процесса сборки и монтажа печатной платы «Пульт ДУ»
Разработка тиристорного преобразователя
Разработка фотоприемного устройства волоконно-оптической системы передачи информации (ВОСПИ)
Разработка цифрового таймера
Разработка часов на микроконтроллере PIC16F84
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.