межблочный монтаж. Внутри и межблочный монтаж электронной аппаратуры

• Название: Внутри и межблочный монтаж электронной аппаратуры
• Анкор: межблочный монтаж
• Дата: 07.05.2022
• Размер: 3.32 Mb.
• Имя файла: 10_Mezhblochny_montazh.ppt
• Тип: Документы; #516742

ВНУТРИ- И МЕЖБЛОЧНЫЙ МОНТАЖ
ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ





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 в зависимости от сложности и конструктивного уровня аппаратуры выполняют проводами и кабелями, жгутами, жесткими и гибкими платами .





Выбор метода монтажа определяется требованиями, предъявляемыми к изготавливаемой аппаратуре, ее сложностью, учетом величины помех.
Напряжение помех, вызванное электрическим монтажом, складывается из емкостной, индуктивной и гальванической составляющих. Емкостная 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 увеличении омического сопротивления токопроводящих шин. Для снижения помех этого вида провода питания выполняются плоскими, минимальной длины с поперечным сечением, соответствующим токовой нагрузке.





Проводной монтаж представляет собой электрическое соединение отдельных элементов и сборочных единиц с помощью одиночных изолированных проводников (кабелей) или системы проводников, объединенных в жгут. Он применяется для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры. Наибольшая плотность монтажа — до 300 элементов/дм3.
Монтаж одиночными проводами трудно механизировать и автоматизировать, поэтому доля такого монтажа постоянно сокращается.
Объединение проводов в жгут позволяет выполнять подготовительные операции параллельно со сборкой, автоматизировать процесс, обеспечить механическую прочность и стабильность параметров монтажных соединений при повышенных вибрационных и ударных нагрузках.





Печатный монтаж отличается высоким уровнем автоматизации и выполняется на плоских диэлектрических основаниях и используется в качестве конструктивного элемента (печатной платы). Межблочный монтаж в конструктивных модулях третьего и четвертого уровней осуществляют соединением печатных плат гибкими шлейфами или ленточными кабелями. Наибольшая плотность монтажа достигает 1000 элементов на 1 дм3.
Многопроводной монтаж выполняют фиксированными или незакрепленными проводами, а также стежковым методом. Многопроводной монтаж фиксируемыми проводами (метод Multiwire) представляет собой упорядоченное прокладывание изо-лированных проводов по поверхности двусторонних 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 размерами 90x50x5 мм устанавливают от 100 до 130 бескорпусных ИМС.





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 90°;
соблюдение допустимых расстояний между оголенными участками проводов и металлическими поверхностями конструкций (не менее 3 мм для цепей с напряжением до 250 В и 5 мм для цепей с напряжением выше 250 В);
подключение не более 2—3 проводов под один зажимный контакт и выбор сечения проводов в зависимости от токовой нагрузки;
антикоррозийное или технологическое покрытие оголенных участков проводов под пайку.





К проводам для жгутового монтажа предъявляются следующие требования: высокая механическая и электрическая прочность; гибкость, эластичность, возможность фигурной укладки; наличие цветной изоляции или маркировочных бирок на концах проводников; соответствие сечения провода и изоляции току нагрузки, допускаемому падению напряжения; наличие паяемых и антикоррозионных покрытий.
Для фиксированного внутриблочного монтажа используют медные провода с волокнистой изоляцией из капроновых нитей (МШДЛ, МЭШДЛ, МГШ, МГШД), пластика (ПВХ, НВ, НВМ), с комбинированной волокнисто-полихлорвиниловой (МШВ, МГШВ, БПВЛ), полихлорвиниловой (ПМВ, МГВ), поливинилхлоридной (МКШ, МПКШ) и резиновой (ЛПРГС, ПРП, АПРФ, ПРГ) изоляции. Монтаж при повышенной температуре ведут проводами в изоляции из стекловолокна (МГСЛ, МГСЛЭ). При повышенных температуре (до 250 °С) и влажности используют провод с фторопластовой изоляцией (МГТФ), для аппаратуры, работающей в интервале температур -60…+40 °С — провода в шланговой оболочке из морозостойкой резины марок РПД и РПШЭ.

Типы конструкций жгутов

Типы конструкций жгутов





Технологический процесс жгутового монтажа
Разделка монтажных проводов и кабелей (подготовительные операции).
Сборка и вязка жгута на шаблоне.
Соединение с контактными элементами.
Трассировка и закрепление на несущей конструкции.
Контроль качества .





ПОДГОТОВКА ПРОВОДОВ К МОНТАЖУ





Подготовка проводов к монтажу включает следующие операции: мерную резку, удаление изоляции и заделку концов проводов, маркировку, облуживание и свивание проводов. Мерную резку проводов вручную выполняют ножницами, кусачками, определяя длину провода по шаблону.
. В мелкосерийном производстве эта операция механизируется с помощью устройств мерной резки (рис. 11.2).
Устройство состоит из упора 1 с закрепленной на нем стрелкой 4. Упор жестко крепится на столе 7 гайкой-барашком так, чтобы стрелка 4 совпадала с делением линейки 8. Резка производится между отверстиями в неподвижном 2 и подвижном 3 дисках путем поворота диска 3 вручную рукояткой 5. Диск 3 возвращается в исходное состояние с помощью пружины 6. Приспособление позволяет получить точность нарезки ±0,7 мм. В других конструкциях вращение диска осуществляется электродвигателем.





Резку проводов (различных марок и сечений) длиной от 50 до 1350 мм и зачистку концов обжигом пластиковой изоляции по концам на расстоянии 5—10 мм при массовом производстве выполняют на специальных автоматах (рис. 11.3). Провод с катушки 1 протягивается через механизм предварительной подачи 2, роликовый механизм рихтовки 3, мерный ролик 4, механизм подачи (ролики 5, 6), механизм зажима 7,9, механизм обжига 8 к механизму резки 10.
При достижении заданной длины ведущие подвижные ролики 5 отходят от ведущих неподвижных роликов 6 с помощью пневмосистемы, но происходит фиксация провода зажимами 7 и 9. После этого механизм обжига 8 наджигает изоляцию провода в двух местах. Далее провод разрезается отрезным ножом 10 и выталкивается зажимом 9 с помощью пневмосистемы в тару. Производительность автомата достигает 2000 шт/ч.





1 – катушка, 2 – механизм предварительной подачи, 3 – механизм рихтовки, 4 – мерный ролик, 5,6 – механизм подачи, 7 – механизм обжига, 8, 9 – механизм зажима, 10 – нож, 11 – сборник, 12 – провода.
длина – 50-1350 мм обжиг – 5 – 10 мм
П – 2000 шт/ч

Зачистка тонких проводов

В настоящее время в технологии электронной промышленности используют провода ультратонкого сечения (0,03 мм2), причем длина отрезка зачастую составляет менее 50 мм. Обрабатывать такие провода вручную очень сложно ввиду малого сечения проводов и жестких требований к параметрам обработки. Машины мерной резки и зачистки работают по технологии «подающих и принимающих механизмов». При малой длине отрезка провода эта технология перестает работать, так как малой длины отрезка не хватает для захвата принимающим устройством. Таким образом, качественно обрабатывать провода марок МГТФ, НВ, МС не представляется возможным.
Для решения этой проблемы компания KODERA ELECTRONICS CO., LTD (Япония) разработала новую технологию обработки коротких проводов ультратонкого сечения. Это технологическое решение впервые применено на современной модели 2007 года KODERA Casting C391. Особенность данной машины заключается в том, что минимальная длина обрабатываемого отрезка составляет всего 6 мм! Новая технология зачистки длиной (0,1-25 мм)позволяет не только обрабатывать тонкие провода с малой длиной нарезки, но и увеличивает скорость обработки проводов сечением 0,03- 5,0 мм2 до 13000 отрезков в час, при условии длины нарезки 100 мм.
Система подачис четырьмя роликами с одной стороны; удобство управления и контроля —сенсорный ЖК-дисплей; предотвращение засорения режущего инструмента — наличие системы очистки ножей.





1.МГВ, МГВЛ, МГВЛЭ, МГВСЛ – электрообжигом,
2.МГСЛ (с внутренней изоляцией из стекловолокна) – надрезом на автомате, специальными щипцами;
3. МГТФ, МГТФЛЭ (термостойкая фторопластовая изоляция) – надрезом;
4.ЛПЛ (хлопчатобумажная пряжа), МОГ (шелк, капрон), МГТЛ (лавсановая) – электрообжигом;
5.МШВ, МГШВ (пленочная и волокнистая изоляция) – электрообжигом;
6.ПЭТ, ПЭЭЛ (эмалевая изоляция) – шлифовальной шкуркой, шабером;
7.ПЭВ, ПЭМ – погружением в муравьиную кислоту;
8.ЛЭШО, ЛЭШД – нагрев в пламени спиртовой горелки и погружением в спирт с последующей протиркой бязью или погружением в расплав солей (KCl) при температуре 768 С на 1-2 секунды.





Для зачистки изоляции применяют специальные приспособления, удаляющие изоляцию обжигом и стягиванием съемником изоляции (рис. 11.5). Основными рабочими органами являются нить накала 3 и губки-ножи 2. Нить прожигает изоляцию при повороте провода 1 вокруг оси.
Губки являются опорой для провода при прожигании изоляции, предохраняют ее от обугливания, обеспечивают снятие изоляции. Для исключения надрезов губки полируются и имеют радиус скругления 0,08 мм.





К механическим приспособлениям, предназначенным для снятия любой изоляции, относится устройство с механическими щетками, которые вращаются с помощью электродвигателя в противоположных направлениях.
Зазор между щетками регулируется.
Время зачистки изоляции 2—3 с.,
производительность 150—300 проводов в час, длина снимаемой изоляции 5—20 мм.
К недостаткам механического способа относятся уменьшение диаметра, насечки, скручивание, трудности при обработке проводов малого диаметра (0,02—0,05 мм).








В связи с развитием более совершенных методов объемного монтажа все шире внедряется комплексная механизация и автоматизация подготовки проводов к монтажу. Примером является автомат для мерной резки, зачистки изоляции и лужения проводов марок МШВ,МГШВ,МГВ на длину от 40 до 300 мм (рис. 11.6), который состоит из цепной передачи 5, укладчика провода 2, совершающего качательное движение, катушки с запасом провода 1, щеток 4, зоны обжига изоляции 3, зон флюсования 6, лужения 7, влагозащиты 8, ножей 9.
При перемещении цепей и качании раскладчика провод, сматываясь с катушки, перемещается вместе со штырьками цепи и попадает в зону обжига изоляции 3. Затем щетками 4 снимается оксидная пленка. Флюсование осуществляется войлочным валиком 6. Лужение происходит в волне припоя 7, влагозащита — в ванночке 8 с вращающимся войлочным роликом, а затем ножами 10 провод отрезается. Заделку концов провода с волокнистой изоляцией осуществляют с помощью нитроклея, путем одевания полихлорвиниловых трубок или наконечников из пластмасс, нитками (оклетневка). Оклетневка заключается в наматывании на изоляцию слоя цветных хлопчатобумажных или шелковых ниток, которые затем покрывают клеем БФ-4 или нитролаком (рис. 11.7)








Для снятия экранирующей оплетки с кабеля применяется установка СЭ-1, работающая по принципу винтового среза оплетки с помощью вращающихся фрез и неподвижных ножей (рис. 11.9). Перемещением втулки 1 устанавливают расстояние между ножами 2.
Кабель 5 подается в отверстие втулки до упора 4. Фрезы 3, вращаясь навстречу движения провода, загибают экранирующую оплетку 6, которая срезается, попадая в зазор между зубьями фрез и ножами. Круговой срез обеспечивается поворотом провода вокруг оси. Установка для снятия экранирующей оплетки с концов монтажных проводов типа МГВШЭ, БПВЛЭ диаметром по оплетке 1—5 мм имеет производительность 600 заготовок в час.








ТЕХНОЛОГИЯ ЖГУТОВОГО МОНТАЖА
В зависимости от конструкции жгута для его изготовления применяют плоские и объемные шаблоны.
Плоский шаблон представляет собой основание из изоляционного материала, на котором нанесен рисунок жгута и в соответствии с трассировкой расположены металлические шпильки, на которые надеты изоляционные трубки. Для фиксации концов проводов предусмотрены специальные зажимы. Между шпильками укладывают монтажные провода.





Повышения производительности изготовления жгутов и исключения ошибок монтажа добиваются путем применения электрофицированных шаблонов, в которых концы монтажных проводов фиксируются специальными зажимами, электрически связанными с сигнальными лампочками. Лампочки и зажимы коммутированы таким образом, что при правильной укладке и фиксации провода загораются поочередно лампочки 1-й трассы, затем 2-й и т.д (рис. 11.12).
Провод прокладывается по трассе шаблона, лампочки при этом гаснут, а загорается красная контрольная лампочка, подтверждающая правильность укладки. Например, при подаче питания 6,3 В загораются две зеленые лампочки ЛЗ1 и ЛЗ2. При закреплении конца провода кнопкой-зажимом КН1 размыкаются контакты 1 и 2 цепи питания лампочки ЛЗ1 и 3, 4 лампочки ЛЗ2. При этом загораются красная контрольная лампочка ЛН1 и лампочки ЛЗ3 и ЛЗ4 для
следующей цепи.





Первоначально разработку конструкции жгута осуществляют на макете. Укладывают провода согласно монтажной или принципиальной схеме, концы проводов маркируют с двух сторон бирками с указанием номера трассы (1-2; 1-6; 3-5 и т. д.), после чего измеряют их длину и заносят данные в таблицу монтажных соединений, например, при соединении контактов реле Р2 с разъемом Ш1 таблица 11.1 имеет вид.
При раскладке жгутов соблюдают следующие правила: экранированные провода должны быть внутри жгута, поэтому с них начинают раскладку; внутри жгута укладывают короткие провода малых сечений; длинные провода укладывают снаружи с
образованием лицевой стороны; шаг вязки жгутов выбирают в зависимости от площади сечения жгута, количества проводов и диаметра жгута по табл. 11.2.

Кроме того:

Кроме того:
• концы жгута должны иметь бандажи и оконечные узлы;
• для защиты от механических повреждений жгут по всей длине или на отдельных участках обматывают изоляционной лентой;
• жгут на каркасе крепят металлическими скобками с установкой под ним изоляционных трубок или прокладок из лакоткани (длина закрепления 150—200 мм);
• отверстия в каркасе, через которые проходят жгуты, должны иметь закругленные кромки и резиновые втулки;
• при пайке проводов жгута обязательно применяют их механическое крепление на контактных лепестках путем продевания в отверстие лепестка и загибки.





Если аппаратура предназначена для работы в условиях тряски и вибрации, концы проводов огибают вокруг лепестков на 1—2 оборота и обжимают. Запрещается паять незакрепленные концы (встык и внахлестку)
.
Для большинства монтажных соединений, допускающих нагрев до 280 °С, применяется припой ПОС—40, для наиболее ответственных соединений применяют припой ПСр 2,5, который содержит 2,5 % Ag, 5,5 % Sn и 92 % Pb и имеет температуру кристаллизации 305 °С. Для пайки проводов, допускающих нагрев до 230 °С, применяют припой ПОС—61.





Для снижения трудоемкости процесс вязки жгутов механизируют, используя пневматические пистолеты. Автоматизация процесса вязки осуществляется на специальных станках, автоматах или полуавтоматах, управляемых с ЭВМ. Последовательность
вязки жгутов следующая:





Для раскладки жгутов разработан автомат с программным управлением модели KL-327, выполняющий следующие операции: выбор провода и подготовку его к раскладке по расцветке и сечению; крепление начала проводника обмоткой вокруг шпильки на шаблоне; раскладку провода; обрезку провода.
Автомат раскладывает провода марки МГШВ сечением до 0,5 мм2 со скоростью 10 м/мин. Наибольшее количество раскладываемых цепей — 102, габаритные размеры жгутов — до 1000х400 мм.

Линия жгутового монтажа

МОНТАЖ ПЛОСКИМИ ЛЕНТОЧНЫМИ КАБЕЛЯМИ
Плоские ленточные кабели (ПЛК) применяют для электрического межблочного монтажа в ЭВМ и другой ЭА. Кабели обеспечивают передачу ВЧ сигналов с высокой стабильностью характеристик, обладают достаточным теплоотводом, устойчивы к климатическим воздействиям.
Использование плоских кабелей позволяет уменьшать габариты и массу аппаратуры, по сравнению с объемным монтажом, вести монтаж в трех плоскостях, чему способствует гибкость кабелей.





Основными элементами гибких кабелей являются многожильные ленточные проводники и специальные соединители. Плоские ленточные кабели могут быть опрессованными, плетеными, ткаными и печатными. Ленточные опрессованные кабели имеют токоведущие жилы из меди с гальваническим покрытием серебром, оловом или никелем, которые изолированы друг от друга путем опрессовки в пластмассовую ленту из обычного или облученного полиэтилена, поливинилхлорида, полиимида, лавсана или стековолокна.
Кабели марок ПЛП и КППР предназначены для фиксированного внутри- и межблочного монтажа, ПЛПМО для монтажа подвижных устройств, ЛЛПС для монтажа цепей, работающих при напряжении 115 В и частоте 5000 Гц, ПЛМ для фиксированного монтажа ПП. Ленточные высокочастотные кабели с группами жил типов ПВП и ЛПВЛ применяют для монтажа блоков ЭВМ с электрическим напряжением до 100 В
и частотой до 1 кГц.








Ленточные плетеные провода марок ЛФ и ЛФЭ имеют, скрученные из медной посеребренной проволоки токоведущие шины, расположенные в один ряд и скрепленные нитью, пропитанной лаком. Они предназначены для работы в цепях с напряжением до 100 В и частотой 5 кГц. Ленточные тканые провода изготавливают из обычных монтажных проводов марок МГШВЭ, МГШП, МГТФ с саржевым переплетением плотностью 8—10 нитей на 1 см.
Гибкие печатные кабели представляют собой систему печатных проводников, расположенных на диэлектрическом основании. Их изготавливают из фольгированных гибких диэлектриков марок ФДМ-3, НС-1, ФД-1 химическим методом. Многослойные печатные кабели получают прессованием нескольких однослойных или — двусторонних ПП с металлизированными монтажными отверстиями.








Подготовка ленточных проводов к монтажу включает мерную резку, удаление изоляции с концов провода, нанесение покрытия на оголенные токоведущие жилы. Удаление изоляции осуществляют механическим, термомеханическим и химическим методами. Механическую зачистку ленточных проводов с фторопластовой изоляцией, имеющей слабую адгезию с токоведущими шинами, осуществляют строганием с продольным перемещением резца.
Резец по ширине больше ленточного провода и удаляет изоляцию в течение нескольких секунд. Применяют возвратно-поступательное движение резца шириной 2,0—2,5 мм с углом при вершине 300. Резец удаляет изоляцию полосками, равными его ширине (рис. 11.14).





Примером термического удаления изоляции является лазерная зачистка. Сфокусированный луч лазера 1 испаряет изоляцию на небольшом участке ленточного провода 2, затем удаляемый участок 3 легко механически снять с провода (рис. 11.15). Мощность лазерной установки 30 Вт, скорость удаления 0,09—0,36 м/мин.





Для защиты медных токоведущих жил ленточного провода от окисления и для обеспечения пайки или сварки на них наносят гальванические покрытия никелем, золотом, сплавами серебро—сурьма, олово—висмут. В процессе сборки и монтажа ленточных кабелей применяют неразъемные и разъемные электрические соединения проводов.
Неразъемные соединения обеспечивают постоянные внутриплатные, межплатные, межблочные, межкабельные соединения, разъемные - возможность периодического подключения и отключения ленточного кабеля к ПП. Неразъемные монтажные соединения выполняют пайкой, сваркой, обжиганием, врезанием, накруткой, для разъемных применяют различные по конструкции разъемы.





Паяные неразъемные межкабельные соединения получают с помощью термоусадочных паяльных муфт типа "термофит" (рис. 11.16). Муфта состоит из изоляционной оболочки 1, кольца припоя 2, содержащего флюс, и двух уплотнительных герметизирующих колец 3. Оболочку из термоусадочного материала (поливинилхлорид, фторопласт, политетрафторэтилен) формуют и подвергают гамма-облучению, в результате которого в структуре материала возникают поперечные связи в молекулярных цепях, а материал приобретает свойство термоусадки, т. е. после быстрого нагревания дает усадку до первоначальных размеров перед размягчением.
В муфту с двух сторон вводят соединяемые проводники 4 и нагревают ее в тепловом рефлекторе или источнике ИК-облучения. В процессе нагревания происходит расплавление кольца припоя и его деформация, усадка оболочки и образуется изолированное герметизированное соединение. Уплотнительные кольца могут иметь и плоскую прямоугольную форму для соединения ленточных проводов с плоскими шинами.