Цель работы
Закрепить полученные знания о маркировке интегральных микросхем и о монтаже микросхем на печатные платы. Освоить особенности монтажа интегральных микросхем.
Инструменты и материалы
2.1 Набор микросхем.
2.2 Паяльник 36В.
2.3 Набор инструментов (бокорезы, плоскогубцы с насечкой, плоскогубцы «утконосы»).
Теоретические сведения
При подготовке микросхем к монтажу на печатные платы (операции рихтовки, формовки и обрезки выводов) выводы подвергаются растяжению, изгибу и сжатию. Поэтому при выполнении операций по формовке необходимо следить, чтобы растягивающее усилие было минимальным. В зависимости от сечения выводов микросхем оно не должно превышать определенных значений (например, для сечения выводов от 0,1 до 2 мм2 — не более 0,245...19,6 Н).
Формовка выводов прямоугольного поперечного сечения должна производиться с радиусом изгиба не менее удвоенной толщины вывода, а выводов круглого сечения — с радиусом изгиба не менее двух диаметров вывода (если в ТУ не указывается конкретное значение). Участок вывода на расстоянии 1 мм от тела корпуса не должен подвергаться изгибающим и крутящим деформациям. Обрезка незадействованных выводов микросхем допускается на расстоянии 1 мм от тела корпуса.
В процессе операций формовки и обрезки не допускаются сколы и насечки стекла и керамики в местах заделки выводов в тело корпуса и деформация корпуса.
В процессе производства для формовки и подрезки применяют шаблоны, а так же специальные полуавтоматические и автоматические устройства.
В радиолюбительской практике формовка выводов может проводиться вручную с помощью пинцета с соблюдением приведенных мер предосторожности, предотвращающих нарушение герметичности корпуса микросхемы и его деформацию.
Основным способом соединения микросхем с печатными платами является пайка выводов, обеспечивающая достаточно надежное механическое крепление и электрическое соединение выводов микросхем с проводниками платы.
Для получения качественных паяных соединений производят лужение выводов корпуса микросхемы припоями и флюсами тех же марок, что и при пайке. При замене микросхем в процессе настройки и эксплуатации РЭА производят пайку различными паяльниками с предельной температурой припоя 250° С, предельным временем пайки не более 2 с и минимальным расстоянием от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1,3 мм.
Качество операции лужения должно определяться следующими признаками:
минимальная длина участка лужения по длине вывода от его торца должна быть не менее 0,6 мм, причем допускается наличие «сосулек» на концах выводов микросхем;
равномерное покрытие припоев выводов;
отсутствие перемычек между выводами.
При лужении нельзя касаться припоем гермовводов корпуса. Расплавленный припой не должен попадать на стеклянные и керамические части корпуса.
Необходимо поддерживать и периодически контролировать (через 1,2 ч) температуру жала паяльника с погрешностью не хуже ± 5° С. Кроме того, должен быть обеспечен контроль времени контактирования выводов микросхем с жалом паяльника, а также контроль расстояния от тела корпуса до границы припоя по длине выводов. Жало паяльника должно быть заземлено (переходное сопротивление заземления не более 5 Ом).
Рекомендуются следующие режимы пайки выводов микросхем для различных типов корпусов:
максимальная температура жала паяльника для микросхем с планарными выводам 265° С, со штырьковыми выводами 280° С;
максимальное время касания каждого вывода жалом паяльника 3 с; минимальное время между пайками соседних выводов 3 с;
минимальное расстояние от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1 мм;
минимальное время между повторными пайками одних и тех же выводов 5 мин.
Техническое задание
4.1 Изучить маркировку микросхем.
4.2 Произвести подготовку микросхем к монтаж плату, согласно задания мастера.
4.3 Сделать вывод о проделанной работе.
5 Контрольные вопросы
5.1 Перечислить этапы подготовки микросхемы к монтажу
5.2 Какие типы корпусов отечественных микросхем вы знаете?
5.3 Как определить первый вывод микросхемы?
Практическая работа №10
Цель работы
Приобрести практические навыки в изготовлении макетной платы. Закрепить полученные знания об изготовлении печатных плат. Закрепление практических навыков в работе с радиоэлементами и монтаже элементов на печатные платы.
Инструменты и материалы
2.1 Набор инструментов (бокорезы, плоскогубцы с насечкой, плоскогубцы «утконос», резак).
2.2 Фольгированный текстолит.
2.3 Паяльник 36В.
Теоретические сведения
Общие сведения
Под печатанием схем подразумевают такую технологию производства, при которой монтажные провода и ряд других элементов схемы наносятся на изоляционное основание (плату). В качестве основания используют гетинакс, стеклотекстолит и другие изоляционные материалы, а в качестве проводников - медь, алюминий, никель и золото.
Печатный монтаж имеет следующие преимущества: высокая плотность расположения проводников, малые габариты и масса, низкая стоимость в массовом производстве, хорошая повторяемость параметров, большая механическая прочность и стойкость к климатическим и тепловым воздействиям.
К недостаткам печатного монтажа относятся: большая длительность цикла подготовки производства, принципиальная невозможность полного экранирования, ограничение максимальных габаритов печатных плат из-за уменьшения их жесткости, сложность контактирования печатных плат на гибком основании, плохая ремонтопригодность (ограниченное число перепаек).
Рис.10.1- Печатная плата.
Рис.10.2- Многослойная печатная плата
Печатные платы. В основе печатного монтажа лежит печатная плата (рис.10.1), представляющая собой диэлектрическую пластину 1, на которую с одной стороны 2 или двух сторон нанесены печатные проводники в виде тонких электропроводящих полосок. В более сложных случаях применяют многослойные печатные платы (рис.10.2), склеенные между собой. Контактные переходы между слоями 3…5 выполняют с помощью сквозных отверстий 1 и 2, покрытых электрохимически или гальванически токопроводящим материалом. Соединение навесных ЭРЭ с гибкими выводами (резисторов, диодов) и многовыводных (микромодулей, микросхем) с контактными площадками печатных плат выполняют методом групповой пайки.
Изготовление печатной платы. Когда схема соединений вычерчена, координаты центров контактных площадок, отверстий для крепления, а также контуры платы переносятся на шаблон (при мелкосерийном производстве) или на плату из фольгированного материала. Поверхность фольги перед этим тщательно зачищают микронной шкуркой, чтобы удалить пленку окислов загрязнений, а затем обезжиривают ацетоном. После этого наносят на фольгу рисунок печатной платы кислотоупорной краской (нитроэмаль НЦ-25, цапонлак). Контуры контактных площадок удобно наносить стеклянным рейсфедером с надетой на него ПВХ-трубкой.
Рисунок печатных проводников можно выполнять самодельным рейсфедером, изготовленным из использованного пластмассового стержня шариковой авторучки. Конец стержня длиной 130 мм осторожно нагревают над пламенем, после размягчения трубки, оттягивают её конец и осторожно обрезают лезвием. Такой стержень пишет мягче металлического или стеклянного. В процессе работы рейсфедер необходимо периодически промывать в ацетоне.
Заготовки печатных плат обычно травят в растворе хлорного железа. Процесс травления длится 0,5–1,5 часа. Его можно ускорить покачиванием кюветы. После окончания процесса травления заготовку тщательно промывают теплой проточной водой. Лак снимают наждачной бумагой №60, №80 или тампоном, смоченным в ацетоне. Далее в плате сверлят отверстия под выводы элементов, крепления, крупные детали и обрабатывают плату по контуру.
После сверления со стороны, противоположной печатным проводникам, со всех отверстий аккуратно удаляют заусеницы, пользуясь сверлом, заточенным под углом 90º и диаметром, примерно вдвое большим, чем сверло, которым сверлили отверстие.
Техническое задание
4.1 Вырезать заготовку согласно заданию.
4.2 Разлиновать заготовку.
4.3 Вырезать и облудить проводники.
4.4 Произвести монтаж радиоэлементов на макетную плату.
4.5 Проверить работу макета в присутствии мастера.
5 Контрольные вопросы
5.1Назовите достоинства и недостатки печатного монтажа.
5.2 Какие требования предъявляются к компоновке РЭА?
5.3 Последовательность операций при изготовлении печатных плат.
Практическая работа №11
Цель работы
Закрепить полученные знания о монтаже микросхем на печатные платы. Освоить особенности монтажа интегральных микросхем.
Инструменты и материалы
2.1 Набор микросхем.
2.2 Паяльник 36В.
2.3 Печатная плата
2.4 Набор инструментов (бокорезы, плоскогубцы с насечкой, плоскогубцы «утконосы»).
Теоретические сведения
Основным способом соединения микросхем с печатными платами является пайка выводов, обеспечивающая достаточно надежное механическое крепление и электрическое соединение микросхем с проводниками платы.
Для получения паяных соединений производят лужение выводов корпуса микросхемы припоями и флюсами тех же марок, что и при пайке. При замене микросхем в процессе настройки и эксплуатации РЭА производят пайку различными паяльниками с предельной температурой припоя 250ºС, предельным временем пайки не более 2–3 с. и минимальным расстоянием от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1–3 мм.
Качество операции лужения должно определяться следующими признаками:
- минимальная длина участка лужения по длине вывода от его торца должна быть не менее 0,6 мм, причём допускается наличие «сосульки» на концах выводов микросхем;
- равномерное покрытие припоем выводов;
- отсутствие перемычек между выводами.
При лужении нельзя касаться припоем гермовводов корпуса, расплавленный припой не должен попадать на стеклянные и керамические части корпуса.
Необходимо поддерживать и периодически контролировать (через 1…2 ч.) температуру жала паяльника с погрешностью не хуже ±5ºС. Кроме того, должен быть обеспечен контроль времени контактирования выводов микросхем с жалом паяльника, а также контроль расстояния от тела корпуса до границы припоя по длине выводов. Жало паяльника должно быть заземлено (переходное сопротивление заземления не более 5 Ом).
Рекомендуются следующие режимы пайки выводов микросхем для различных типов корпусов:
- максимальная температура жала паяльника для микросхем с планарными выводами 265ºС, со штырьковыми выводами 280ºС;
- минимальное время касания каждого вывода жалом паяльника 3 с.;
- минимальное время между пайками соседних выводов 3 с.;
- минимальное расстояние от тела корпуса до границы припоя по длине вывода 1 мм.;
- минимальное время между повторными пайками одних и тех же выводов 5 мин.
При пайке микросхем с планарными выводами допускается: заливная форма пайки, при которой контуры отдельных выводов полностью скрыты под припоем со стороны пайки на печатной плате; неполное покрытие припоем поверхности контактных площадок по периметру пайки, но не более чем в двух местах, не превышающих 15% от общей площади; наплыв припоя конусообразной и скругленной форм в местах отрыва паяльника; небольшое смещение вывода в пределах контактной площадки, растекание припоя (только в пределах длины вывода, пригодной для монтажа).
Растекание припоя должно быть ограничено пределами контактной площадки. Торец вывода может быть нелуженым. Монтажные металлизированные отверстия должны быть заполнены припоем на высоту не менее 2/3 толщины платы.
Растекание припоя по выводам микросхем не должно уменьшать минимальное расстояние от корпуса до места пайки, т.е. быть в пределах зоны, пригодной для монтажа и оговоренной в технической документации. На торцах выводов допускается отсутствие припоя.
Через припой должны проявляться контуры входящих в соединение выводов. При пайке не допускается касание расплавленным припоем изоляторов выводов и затекание припоя под основание корпуса. Жало паяльника не должно касаться корпуса микросхемы.
Допускается одноразовое исправление дефектов пайки отдельных выводов. При исправлении дефектов пайки микросхем со штырьковыми выводами не допускается исправление дефектных соединений со стороны установки корпуса на плату.
После пайки места паяных соединений необходимо очистить от остатков флюса жидкостью, рекомендуемой в ТУ на микросхему.
Различные варианты установки микросхем согласно отраслевому стандарту ОСТ4.010.030-81 указаны на рисунках 91-9.7.
Рисунок 9.1 – Вариант установки элементов Via
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников, имеющих электроизоляционную защиту печатных проводников и металлизированных отверстий под токопроводящими корпусами полупроводниковых приборов, микросхем и микросборок.
Рисунок 9.2 – Вариант установки элементов VIб
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников.
Рисунок 9.3 – Вариант установки элементов VIв
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников, с применением теплоотводящих шин или электроизоляционных прокладок.
По вариантам VIа, VIб, VIв устанавливаются:
Микросхемы в корпусах 4 типа: типоразмеры 401.14-3, 401.14-4, 401.14-5.
Рисунок 9.4 – Вариант установки элементов VIIa
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников.
Рисунок 9.5 – Вариант установки элементов VIIб
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников, с применением электроизоляционных прокладок.
По варианту VIIа, VIIб устанавливаются:
Микросхемы в корпусах 3 типа: типоразмеры 301.8-1, 301.8-2, 301.12-1.
Рисунок 9.6 – Вариант установки элементов VIIIa
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников.
По варианту VIIIа устанавливаются:
Микросхемы в корпусах 1 типа: типоразмеры 151.15-4, 151.15-5,151.15-6,151.15-8;
Микросхемы в корпусах 2 типа: типоразмеры 201.14-1; 201.14-8, 201.14-9,201.8 -1.
Рисунок 9.7 – Вариант установки элементов VIIIб
Применяется на платах с односторонним и двухсторонним расположением печатных проводников, с применением теплоотводящих шин и электроизоляционных прокладок.
Элементы, установленные по данному варианту, демонтажу не подлежат.
По варианту VIIIб устанавливаются:
Микросхемы в корпусах 1 типа: типоразмеры 151.15-4, 151.15-5,151.15-6,151.15-8;
Микросхемы в корпусах 2 типа: типоразмеры 201.14-1; 201.14-8, 201.14-9,201.8 -1.
Техническое задание
4.1 Произвести монтаж на печатную плату, согласно задания мастера.
4.2 Проверить правильность монтажа
4.3 Сделать вывод о проделанной работе.
5 Контрольные вопросы
5.1 Перечислить особенности сборки и монтажа РЭА на микросхемах.
5.2 Опишите маркировку микросхем.
5.3 Назовите основные правила устранения опасного воздействия на микросхемы электростатических зарядов.
Список литературы
1 Г.В.Ярочкина Радиоэлектронная аппаратура и приборы: Монтаж и регулировка: Учебник для нач. проф. Образования. М.: Академия, 2010.
2 Гуляева Л. Н. Технология монтажа и регулировка радиоэлектронной аппаратуры и приборов. – М.: Академия, 2009.
3 Мисюль, П.И. Ремонт, настройка и проверка радиотелевизионной аппаратуры Специальная технология.- Ростов н / Д,: Феникс, 2007.
4 Баканов Г.Ф., Соколов С.С. Конструирование и производство радиоаппаратуры. – М.: Академия, 2010.
5 О.Е.Вершинин; И.Г.Мироненко Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов: Учеб. Для ПТУ. – М.:В.ш.,1991
6 М.М.Ельянов, Практикум по радиоэлектронике. – М.: Просвещение, 1971
7 Ю.В.Зайцев, А.Н.Марченко Полупроводниковые резисторы в радиосхемах- М.: Энергия, 1971
8 А.Н. Марченко Переменные резисторы. – М.:Энергия,1980
9 О.М. Пляц Справочник по электровакуумным, полупроводниковым приборам и интегральным схемам.- Минск.: Вышэйшая школа, 1976
10 Справочник Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги.- М.: КУБК-А,1997
11 Справочник Диоды.- М.: КУБК-А,1997
12 Справочник Транзисторы средней мощности.- М.: КУБК-А,1997
13 Справочник Транзисторы большой мощности.- М.: КУБК-А,1997
14 ГОСТ 23587-96 Монтаж электрический радиоэлектронной аппаратуры и приборов. Технические требования к разделке монтажных проводов и креплению жил