99

Тема 11. Поверхневий монтаж у конструкціях ра-1

Поверхневий монтаж являє собою монтаж електронних компонентів на поверхню комутаційних плат. Як окремий конструктивно-технологічний напрямок поверхневий монтаж (ПМ) почав формуватися в 70-ті роки. Значну роль в цьому відіграв досвід японських фірм, які вперше здійснили автоматизований монтаж мініатюризованих навісних компонентів з тонкими планарними виводами безпосередньо на поверхню комутаційної плати у виробництві товстоплівкових ГІС. Виявилося, що технологічно простіше і дешевше автоматизувати техніку ПМ, ніж техніку монтажу в наскрізні отвори друкованих плат завдяки суттєвому зменшенню кількості операцій і, як наслідок, зменшенню площі виробничих приміщень. Більше того, розробка конструкцій компонентів для ПМ дешевша за розробку традиційних аналогів.

Розробка нових корпусів для компонентів ПМ вимагає зміни конструкцій комутаційних плат, на які ці корпуси монтують. В платах нема наскрізних отворів, щільність розташування комутаційних провідників більша, їх середня довжина менша, монтаж компонентів легко виконувати на обидві сторони плат. Зменшення габаритів конструкції компонентів для ПМ, у порівнянні зі звичайними, зменшує розміри комутаційних плат на 50- 70%, а вартість - на 5-15%. Це дозволяє зменшити кількість плат і з'єднувачів, а це, в свою чергу, підвищує надійність системи і зменшує витрати на складання апаратури. Поверхневий монтаж компонентів при розробці конструкції дає змогу зменшити габарити, витрати матеріалів і коштів. Мала маса компонентів для ПМ зменшує їх чутливість до дії вібрацій (їх вібростійкість майже в 2 рази більша, ніж у компонентів традиційного виконання). Зменшення довжини сигнальних провідників відповідно зменшує паразитні електричні параметри, що, в свою чергу, збільшує швидкодію, завадостійкість і надійність радіоелектронних пристроїв. Додатковою перевагою поверхневого монтажу є умовно проста технологія ремонту помилково змонтованих компонентів, що значно зменшує вихід некондиційних виробів.

Варто зазначити, що в техніці ПМ ускладнюються процеси пайки і контролю якості паяних з'єднань внаслідок малих габаритів компонентів. Виникає цілий ряд додаткових вимог до конструкції і матеріалів комутаційних плат; високою є вартість автоматизованих ліній складання та монтажу плат з ПМ.

Під час розробки і виготовлення радіоелектронних виробів на основі ПМ доводиться враховувати наступні технічні питання:

• розміри і допуски на компоненти і відстані між ними;

• варіанти і щільність розташування компонентів, відстані між з'єднаннями і допуски на них;

• точність позиціонування, точність посадки компонентів, нанесення клею і режим його твердіння;

• методи монтажу, зокрема, пайки; оптимізація режимів;

• розміри комутаційних плат і забезпечення відводу тепла при високій щільності компонентів.

Переваги техніки поверхневого монтажу компонентів можна розділити на 3 групи: конструкційні, технологічні і переваги за показниками якості.

До конструкційних переваг належать:

• збільшення функціональної складності на одиницю площі (менші габарити мікрозбірок);

• зменшення розмірів кінцевого виробу завдяки зменшенню габаритів мікрозбірок;

• покращання частотних характеристик внаслідок зменшення довжини сигнальних шин і, завдяки цьому, підвищення завадостійкості;

• покращання масо-габаритних показників і зменшення транспортних витрат (внаслідок зменшення габаритів мікрозбірок).

До технологічних переваг належать:

• можливість повністю автоматизувати процес складання та монтажу: технологія ПМ піддається автоматизації легше за традиційну (компоненти розроблені з врахуванням можливості автоматизації складання та монтажу на поверхню);

• підвищення ефективності використання робочих площ;

• зменшення капітальних витрат;

• зменшення трудовитрат (переважно внаслідок зменшення об'ємів ремонтних робіт);

• зменшення витрат на матеріали;

• усунення необхідності попередньої підготовки компонентів і відповідного обладнання.

До переваг за показниками якості належать:

• покращання якості пайки;

• підвищення надійності розташування компонентів на платі (змінні технологічні фактори в технології ПМ піддаються контролю);

• зменшення кількості шарів при збереженні того ж самого рівня функціональної складності (відмова від застосування металізованих наскрізних отворів суттєво збільшує площу під компоненти і комутаційні доріжки);

• зменшення кількості металізованих отворів, кожний з яких може бути потенціальним джерелом дефектів.

За недоліки техніки поверхневого монтажу можна визнати:

• умовно високу вартість деяких компонентів; достатньо складний контроль мікрозбірок і вузлів ПМ;

• низький рівень стандартизації компонентів;

• проблеми з забезпеченням теплових режимів через високу щільність монтажу;

• необхідність забезпечення компланарності (сувору взаємну орієнтацію виводів) для компонентів на платі, особливо для великогабаритних;

• складність виконання окремих ремонтних робіт (демонтаж більшості компонентів є простим, однак виникають труднощі при повторному монтажі); необхідність заміни технологічного обладнання.