VALGEVENE RIIKLIK INFOTEADUSTE JA RAADIOELEKTROONIKA ÜLIKOOL
Elektroonikatehnika ja tehnoloogia osakond
ESSEE
teemal:
"Ettevalmistus elektron-optiliste süsteemide koostamise tehnilise protsessi väljatöötamiseks"
MINSK, 2008
Enne montaažiprotsessi väljatöötamist on vajalik analüüs spetsifikatsioonid(TU) seadmele, mis sisaldub seadme dokumentatsiooni komplektis koos jooniste albumi, tehnilise kirjelduse ja passiga. Spetsifikatsioonide analüüs on seadme tootmise tehnoloogilise ettevalmistuse esimene etapp. Tehnilised andmed näitavad, millistes tingimustes peab seade töötama, millised põhiomadused sellel peavad olema ning milline on seadme põhiomaduste spetsifikatsioonide nõuetele vastavuse kontrollimise meetod.
Spetsifikatsioonid võivad sisaldada direktiivi soovitusi seadme väljundparameetrite reguleerimise meetodite ja vahendite kohta, samuti märge: muutes, milliseid omadusi ja elemente on soovitav reguleerida teatud seadme parameetreid.
TU-l on järgmised tüüpilised sektsioonid:
- määratlus ja eesmärk;
- täielikkus ja seotus joonistega;
- tehnilised nõuded;
- märgistamine ja brändimine;
- esitamise ja vastuvõtmise järjekord;
- vastuvõtutestid;
- perioodilised kontrolltestid;
- pakendamine, pakendi märgistamine, ladustamine ladudes ja transport;
- Lisa.
Jaotises „Definitsioon ja eesmärk” on näidatud, millised seadmed on TU-ga hõlmatud ja millisesse ACS-i need seadmed kuuluvad.
Jaotises "Tehnilised nõuded" on loetletud seadme peamised tehnilised nõuded.
Jaotises "Vastuvõtukatsed" on näidatud seadme vastuvõtutestide järjekord, ulatus ja meetod.
Valmistatud seadmete vastavuse kontrollimiseks kõikidele jaotise "Tehnilised nõuded" nõuetele antakse väikese seadmete partii kontrolltestid.
Jaotises "Kontrolltestid" on esitatud andmed kontrolltestide sageduse, järjestuse, mahu ja meetodite kohta vastavalt individuaalsed nõuded.
Jaotis "Tehnilised nõuded" sisaldab nii üldisi nõudeid kõikidele seadmetele või plokkidele kui ka spetsiifilisi nõudeid, mis kehtivad ainult seda tüüpi seadmetele või plokkidele. To üldised nõuded seotud:
- projekti vastavus joonistele;
- välimus;
- ostetud tooted ja materjalid;
- toiteallika omadused;
- töö temperatuurivahemik;
- elektriisolatsiooni takistus;
- oomiline isolatsioonitakistus;
- vibratsioonikindlus;
- vastupidavus lineaarsetele kiirendustele;
- vastupidavus löögikoormustele;
- garantii periood.
Üks peamisi erinõudeid, mis on omane ainult seda tüüpi seadmetele, on selle metroloogilised omadused, mis on normaliseeritud vastavalt standardile GOST 8.009.
Seadme tehnilistele nõuetele vastavus tehakse kindlaks vastuvõtukatsetuste käigus. Teatud nõuete täitmist saab kindlaks teha ainult perioodiliste kontrollkatsete, sealhulgas läbisõidukatse tulemusel. garantii periood teenuseid. Seetõttu tehakse seda katset väikeste instrumentide partiidega.
Instrumentide konstruktsiooni valmistatavuse näitajate määramine
Tehnoloogiline on selline toode, mis sõltub täitmisest tehnilised nõuded mugavam töökorras ja võimaldab antud seeriatootmise korral seda toota minimaalne kulu tööjõu, materjalide ja väikseima tootmistsükliga.
Sellest sättest lähtuvalt töötatakse välja seadmete konstruktsiooni valmistatavuse näitajate määramise metoodika. Metoodika põhiidee seisneb selles, et toote tehnoloogiline disain tagab kõrgeima tööviljakuse, kulude vähendamise ja projekteerimisaja lühendamise, tehnoloogiline koolitus tootmine, tootmine, Hooldus ja toote parandamine, tagades selle nõutava kvaliteedi.
Tootmisvõime näitajaid kasutatakse:
a) kvantitatiivne hinnang seadme konstruktsiooni valmistatavuse kohta enne selle üleandmist masstoodang;
b) juhised projekteerijatele valmistatavuse nõuete kohta uue seadme projekteerimise ülesande andmisel.
Tulemuskaart sisaldab:
a) põhilised osakoefitsiendid, mis sisaldavad arengukoefitsiente K osv, osade ühtlustamine K c.d. ja materjalide ühendamine ;
b) valmistatavuse komplekskoefitsient K tech.
Kõikide valmistatavuse osanäitajate väärtuste määramise avaldised peaksid "ideaalse" seadme puhul olema 1; valmistatavuse osanäitajate K tegelikud väärtused peaksid jääma piiridesse
0
Tabel 1
| Osade koguarv (ilma kinnitusdetailideta) | Kaasa arvatud | Kinnitusdetailide arv |
|||
| oma | laenatud | standard | ostetud |
||
| | | | | | |
| | | | | | |
Näiteks: elektrimootori staatori lamineerimine on üks element (n = 1) ja elektrimootori staatori kihtide koguarv on 25 (N = 25).
Seadme meisterlikkuse koefitsiendid ja selle osade ühendamine määratakse valemitega:
;
;
kus N ST, N ZM, N p, N Σ - vastavalt standardsete, laenatud, ostetud ja seadme osade koguarv; n Σ , n kr - esemete arv ja kinnitusdetailide esemete arv seadmes.
Märkused:
1. Standardosade hulka kuuluvad osad, mis on hõlmatud GOST ja OST, tööstusstandardiga.
2. Laenatud osad hõlmavad muudest sarnastest arendustest võetud osi ja ettevõtte standardite (STP) järgi valmistatud osi.
3. Omaosade hulka kuuluvad osad, mida kasutatakse ainult selles seadmes ja mille kohta on seadme projektis välja töötatud joonised.
4. Plastist vormimise või pressimise teel saadud montaažiüksused võetakse ühe osana.
5. Kinnitusdetailide hulka kuuluvad mutrid, kruvid, poldid, naastud, needid jne, aga ka kinnitusjuhtmed, kaubamärgid, isolatsioonitihendid jne.
Materjalide ühtluskoefitsient K s.m. määratakse valemi järgi ainult seadme enda osadele
,
kus - materjalide suuruste arv seadme enda osade valmistamiseks; - seadme enda osade nimetuste koguarv.
Klassi suurus määratakse materjali kaubamärgi ja määrava suuruse järgi. Määratluse jaoks tehakse see vahekaardil. 2.
tabel 2
| Kogus | Metallid | plastid | Keraamika | Summa |
||
| must | värviline | kallis |
||||
| Materjalide suurused | kesk | Sc | Sd | Сn | SC | СΣ |
| enda osad | nh | nц | nd | nn | nK | nΣ |
Määrata tabelisse masstoodangu puhul vastuvõetavate valmistatavuse komplekskoefitsiendi ja selle komponentide põhiliste osakoefitsientide kontrollväärtused. Tabelis 3 on näidatud nende näitajate lubatud miinimumväärtused, mis on koostatud elektromehaaniliste seadmete ja funktsionaalsete seadmete ning funktsionaalsete elementide konstruktsiooni valmistatavuse analüüsist saadud statistiliste andmete üldistuse põhjal.
Tabel 3
| Ktechn | Kosv | Q.d. | Cu.m. |
| 0,45 | 0,70 | 0,80 | 0,80 |
Montaaži tehnoloogiliste skeemide koostamine.
4.1. Toote kokkupanek on ajas diskreetne protsess, mis koosneb eraldi üleminekutest. Üleminek - tehnoloogilise protsessi väikseim lõpetatud osa, mis viiakse läbi ajas katkestusteta. Järjestatud üleminekute komplekt moodustab koosteoperatsiooni.
4.2. Marsruudi kokkupaneku protsessi arendamise esimene etapp on koostu vooskeemi koostamine.
Kompleksse toote kokkupanemise protsess koosneb toimingutest, mida tehakse mitte ainult järjestikku, vaid ka paralleelselt ja mõnikord ka tsüklitega. Montaaži vooskeem on sellise protsessi graafiline tõlgendus. Kõige selgemalt ja täielikumalt peegeldavad põhiosaga vooluringi kokkupanemise tehnoloogilist protsessi. Tehnoloogilise koosteskeemi koostamisel kasutatakse tabelis 1 toodud tähiseid. neli.
Tabel 4
| Määramine | Element |
|||||
| | Materjal |
|||||
| | Detail |
|||||
| montaažiüksus |
|||||
| SHAPE \* MERGEFORMAT | montaažioperatsioon |
|||||
| SHAPE \* MERGEFORMAT | Reguleerimisoperatsioon |
|||||
| SHAPE \* MERGEFORMAT | Reguleerimisoperatsioon |
|||||
| | Ostke kaup |
|||||
| | Kokkupanek või Kyu kinnitus |
|||||
| | Osalise lahtivõtmise või kokkupaneku käigus valitud element |
|||||
| SHAPE \* MERGEFORMAT | Montaaži suunajoon |
|||||
| SHAPE \* MERGEFORMAT | montaažioperatsioon |
Joonis 1. Üks tehnoloogilise kokkupaneku skeemi võimalustest.
Tehnoloogiliste koosteskeemide koostamise reeglid
1. Alumises pooles oleva elemendi põhipildil on näidatud positsiooni number vastavalt joonisele; ülemises pooles - identsete elementide arv. Materjali tingimuslikul pildil on märgitud materjali mark. Ostetud kaubad on viirutatud ülemises pooles.
2. Koostu tehnoloogiline skeem algab selle konstruktsiooni puhul korpuse või aluse rolli täitva aluseosa või aluse koostesõlme kujutisega ja lõpeb kokkupandud toote kujutisega.
3. Montaažiüksused või samaaegselt kokkupandud osad kinnitatakse selles kohas koosteliinidele.
4. Mitmed osad või montaažisõlmed, mis on paigaldatud pärast nende eelmonteerimist, kuid ilma koostesõlme moodustamiseta, kinnitatakse nende ühendamise järjekorras täiendavale koosteliinile; peamise juurde tuuakse töökohas täiendav koosteliin, millele moodustatakse koosteüksus koos toote teiste elementidega.
5. Põhitootega paralleelselt moodustatud montaažisõlm ehitatakse täiendavale koosteliinile; ja selle koosteüksuse koos põhitootega koostepunktis tuuakse peamise juurde täiendav koosteliin.
6. Nool näitab kokkupaneku suunda. Osalise lahtivõtmise korral osutab nool toimingult elemendile.
7. Juhtimis- ja reguleerimistoimingute märgid tuuakse koosteliinile vahetult pärast montaažiüksust, mille suhtes need on toodetud.
8. Märgi määrav läbimõõt on 10 mm. Joonisel on näide koostu vooskeemist.
Montaažiprotsessi arendamine
Tehnoloogiliste montaažiprotsesside arendamiseks on vaja esialgset teavet, mis vastavalt GOST 14.303-73 jaguneb järgmisteks osadeks:
- põhiline;
- juhtiv;
- viide.
Põhiline teave sisaldab andmeid, mis sisalduvad toote projekteerimisdokumentatsioonis ja selle toote väljalaskeprogrammis.
Juhtiv teave sisaldab andmeid, mis sisalduvad:
- tehnoloogiliste protsesside ja nende juhtimismeetodite, seadmete ja tööriistade kõikide tasandite standardid;
- tüüpiliste ja tulevaste tehnoloogiliste protsesside dokumentatsioon;
- tootmisjuhised.
Viide teave sisaldab kataloogides sisalduvaid andmeid ja progressiivsete seadmete tüüpe, teatmeteoseid, uurimis- ja arendusaruandeid jne.
Tehnoloogilise protsessi väljatöötamine algab tehnoloogilise marsruudi koostamisega, mis lähtub montaaži tehnoloogilisest skeemist ja näeb ette definitsiooni, toimingute sisu ja kasutatavad tehnoloogilised seadmed.
Töötehnoloogilise montaažiprotsessi arendamine hõlmab omavahel seotud tööde komplekti
- toimingute sisu ja järjestuse kindlaksmääramine;
- tehnoloogiliste seadmete uute vahendite (sealhulgas juhtimis- ja testimisvahendite) määramine, valik ja tellimine;
- protsessi reguleerimine;
- organisatsiooniliste vormide määramine tehnoloogilise protsessi elluviimiseks;
- tehnoloogiliste protsesside töödokumentatsiooni registreerimine.
Tehnoloogiliste protsesside arendamise infobaasiks on tüüpilised tehnoloogilised protsessid konstruktsiooni- ja tehnoloogiliselt seotud toodete komplekteerimiseks.
Tehnoloogiliste seadmete ja eriseadmete projekteerimine
Navigeerimiseks, stabiliseerimiseks ja muud tüüpi juhtimiseks kasutatavad automaatsüsteemid ja mõõtekompleksid koosnevad erinevatest osadest, mehaanilistest, magnetilistest ja muudest seadmetest, elektrielementidest, induktiivelementidest, mikroelektroonika baasil loodud komplekssetest elektroonilistest funktsionaalseadmetest.
Nende osade ja montaažisõlmede mitmekesisus, kõrged nõuded täpsusele, ressurssidele ja toote valmimisajale, pidevalt kasvavad nõuded tootlikkusele ja toodete kvaliteedile nõuavad instrumentide valmistamise ettevõtete töökodade varustamist spetsiaalsete ülitäpsete seadmete ja tööriistadega.
Osa nendest seadmetest ja tööriistadest toodavad tööpingi- ja masinaehitusettevõtted, teine osa (spetsialiseerunud) on projekteeritud ja toodetud instrumentide valmistamise ettevõtetes.
Kõik monteerimisel, reguleerimisel ja testimisel kasutatavad seadmed võib jagada järgmistesse rühmadesse.
I. Rühm üldotstarbelisi seadmeid: vibratsioonialused, löökmasinad, tsentrifuugid, termilised vaakumkambrid, transpordi koormaalused, tolmukambrid, päikesekiirguskambrid, mereudukambrid, hügrostaadid, seadmete elektriliste parameetrite (isolatsioonitakistus) kontrollimiseks , elektriline tugevus, mahtuvus jne .), seadmed toote sageduskarakteristikute testimiseks (sagedusspektrianalüsaator), universaalsed seadmed lineaar- ja nurkväärtuste jälgimiseks, montaažipressid.
II. Vahetult montaažiprotsessis kasutatav seadmete rühm: vaakumimmutuspaigaldised,, paigaldised detailide pesemiseks enne kokkupanekut, paigaldised tugede komplekteerimiseks enne kokkupanekut (paigaldised hõõrdemomendi, elementide jäikuse, kontaktnurga või sageduse kontrollimiseks tugede omadused, soojuskarakteristikud), staatilise ja dünaamilise tasakaalustamise paigaldised, staatilise ja dünaamilise tasakaalustamise paigaldised, vedelike ja gaasidega täitmise seadmed, üldotstarbeliste mähistega mähiselementide paigaldused, mäluseadmete vilkuvate elementide paigaldised, paigaldised elektrielementide juhtmete moodustamiseks, paigaldised elektrielementide paigaldamiseks negatiivsetele tahvlitele, paigaldised elektrielementide automaatseks jootmiseks ja jootmisrežiimide juhtimiseks, vaakumpaigaldised elementide degaseerimiseks montaaži ajal, paigaldised elementide demagnetiseerimiseks, seadmed hammasrataste parameetrite reguleerimiseks jne . ja montaaž, paigaldised keevitamiseks, paigaldised osade degaseerimiseks jne.
III. Juhtimis- ja testimisseadmete rühm: poolautomaatsed ja automaatsed paigaldised toote elektriliste ja elektrooniliste elementide ümberlülitamise jälgimiseks, paigaldised elektriliste mõõtevahendite reguleerimiseks, liigitamiseks ja kontrollimiseks, paigaldised ja alused staatiliste ja dünaamiliste omaduste reguleerimiseks, testimiseks, eemaldamiseks toodete elektrilised ja elektroonilised funktsionaalsed elemendid, paigaldised toodete hüdrauliliste ja pneumaatiliste seadmete reguleerimiseks ja katsetamiseks, paigaldised käigukastide hõõrdekadude kontrollimiseks, paigaldised käigukastide kinemaatilise täpsuse jälgimiseks, pingid ning paigaldised navigatsiooni- ja stabiliseerimisseadmete testimiseks ja reguleerimiseks .
Tehnoloogiliste seadmete valik tehakse vastavalt GOST 14.301 nõuetele ja võttes arvesse:
- tootmise tüüp ja selle organisatsiooniline struktuur;
- toote tüüp ja väljalaskeprogramm;
- kavandatava tehnoloogia olemus;
- olemasolevate standardsete tööriistade ja seadmete maksimaalne kasutamine.
Spetsiaalsed tehnoloogilised seadmed on projekteeritud standardsete osade ja montaažisõlmede kasutamisel.
Testimisvahenditel peavad olema seadmed, mis taasesitavad erinevaid mõjusid testitavatele toodetele, ja seadmed, mis mõõdavad testitava toote parameetreid. Nende kahe katseseadmete rühma täpsuskarakteristikud tuleb omavahel ära näidata.
Mikroelektroonikal põhinevate raadioelektroonikaseadmete tootmisel esitatakse spetsiifilised nõuded mikrolülituste sees olevate mikroelementide ühendamisele, samuti mikroskeemide paigaldamisele sõlmedesse ja plokkidesse.
Mikroskeemide valmistamisel kasutatavad kinnitus-, jootmis- ja keevitusmeetodid erinevad funktsionaalsõlmede ja mikromoodulite valmistamisel kasutatavatest meetoditest. See on tingitud asjaolust, et enamikul keraamikast ja klaasist pooljuhtmaterjalidel ning dielektrilistel alusmaterjalidel on madal soojusjuhtivus, kitsas plastilisustsoon ning madal vastupidavus termilisele ja mehaanilisele pingele.
Pooljuht-integraallülitustel on erinevalt õhukese kilega skeemidest suurusjärgus suurem mustri eraldusvõime, mis võimaldab suurendada mikroelementide paigutuse tihedust (st suurendada integratsiooniastet). Võrreldes paksukileliste integraallülitustega on integratsiooniaste enam kui sada korda kõrgem.
Mis tahes mikrolülituste sisemine paigaldamine hõlmab tehnoloogilisi toiminguid ühe või mitme mikrolülituse paigaldamiseks ja kinnitamiseks pakendisse ning ahelasiseste ühenduste loomiseks. Mikroskeemide kokkupanekuks ja paigaldamiseks kasutatakse erinevaid paigaldusi. Niisiis kasutatakse pooljuht-integraallülituste kristallide monteerimiseks mõõtmetega 0,6 x 0,6 kuni 1,8 x 1,8 mm paigaldust EM-438A ja mitme kristalli paigaldamiseks ühte korpusesse EM-445 paigaldust. Laastu kinnitamine toimub jootmise või liimimise teel.
Mikroskeemisisesed ühendused kristallidele ladestunud mikroskeemi kontaktpatjade ja selle korpuse klemmide vahel tehakse traatjumperite abil, milleks on vasest, alumiiniumist ja kullast mikrojuhtmed paksusega 8–60 mikronit.
Olenevalt kasutatud materjalide kombinatsioonist ja juhtmete konstruktsioonist kasutatakse mikroskeemide kokkupanemisel ühendamisel mikrokeevitust (termokompressioon, ultraheli, kontakt, elektronkiir, laser) või mikrojootmist.
Kõige laialdasemalt kasutatavad on termokompressioon ja ultraheli mikrokeevitus ja mikrojootmine.
Termokompressioon mikrokeevitus See seisneb rõhu ja kõrgendatud temperatuuri samaaegses mõjus keevitatud metallidele. Ühendatavad metallid kuumutatakse teatud temperatuurini (rekristalliseerumise alguseni), mille juures juba väikese koormuse korral algab oksiididest puhastatud metallpindade nakkumine (difusioon). See meetod võimaldab ühendada mitte rohkem kui mõnekümne mikroni paksused elektrijuhtmed kristallide kontaktalustele, mille mõõtmed ei ületa 20...50 mikronit. Ühendusprotsessis kantakse pooljuhtkristallile alumiiniumist või kullast mikrotraat ja pressitakse kuumutatud vardaga.
Peamised parameetrid, mis määravad termokompressiooniga mikrokeevitamise režiimi, on erirõhk, küttetemperatuur ja keevitusaeg.
Termokompressiooniga mikrokeevitamisel on vajalik nende parameetrite hoolikas kontroll.
Termokompressiooniga mikrokeevitamise ulatus on väga lai. See on peamine viis juhtmete ühendamiseks pooljuhtkristallidega; seda kasutatakse ka traatmikrojuhtide ühendamiseks mikroskeemide pihustatud padjadega, LSI-de ja mikrokoostude paigaldamiseks. Termokompressioonmikrokeevituse abil viiakse läbi tasapinnaliste juhtmetega mikroskeemide rühmakeevitus, samuti minimaalse juhi paksusega (kuni 5 mikronit) elementide täpne mikrokeevitus.
Ultraheli mikrokeevitus võimaldab saavutada metallide usaldusväärse ühenduse kristallide oksiidpindadega minimaalse termilise mõjuga mikroskeemide soojustundlike elementide struktuurile. Seda tüüpi mikrokeevitust kasutatakse erineva elektri- ja soojusjuhtivusega metallide ühendamiseks, samuti metallide ühendamiseks keraamika ja klaasiga.
Kodumaine tööstus toodab ultraheliseadmeid alumiiniumist ja kullast valmistatud mikrojuhtme või mikrolindi (läbimõõduga kuni 60 mikronit) kinnitamiseks pooljuhtide mikroskeemide kristallidele, mikroskeemide korpusesse paigaldamiseks, samuti LSI ja mikrokoostude kokkupanekuks.
Seadmed pooljuhtseadmete ja mikroskeemide kokkupanemiseks ultraheli mikrokeevitusega koosnevad ultrahelikeevitusseadmest, mille põhimõte põhineb ultrahelisagedusega mehaaniliste vibratsioonide ergutamisel keevitatavate detailide asemel anduri abil, ja seadmest. mikrolülituse kinnitamiseks.
Magnetostriktiivseid ja piesoelektrilisi seadmeid kasutatakse elektrienergia muundajatena mehaanilisteks vibratsioonideks.
Ultraheli keevitamisel tekib metallide püsiühendus 15 ... 60 kHz sagedusega mehaaniliste vibratsioonide koosmõjul detailidele, suhteliselt väikestele survejõududele ja keevitamisega kaasnevale termilisele efektile. Selle tulemusena tekib keevitatud tsoonis kerge plastiline deformatsioon, mis tagab osade usaldusväärse ühendamise.
Viimastel aastatel on mikroskeemide paigaldamiseks laialdaselt kasutatud kombineeritud meetodit, mis põhineb termilisel kokkusurumisel kaudse impulsskuumutusega ja ultrahelivibratsioonide superpositsiooniga.
mikrojootmine saab läbi viia pehmete ja kõvade joodistega. Mikrojootmise peamised eelised on selle suhteline lihtsus ja võimalus ühendada keerulise konfiguratsiooniga osi, mida on mikrokeevitusega raske teostada.
To pehmed joodised hõlmavad tina ja plii, indiumi ja galliumi, tina ja vismuti sulameid, millel on madal sulamistemperatuur (tavaliselt 140 ... 210 ° C). Neid jooteid kasutatakse kõige sagedamini integraallülituste jootmiseks.
Mikroskeemide mikrojootmisel pehme joodisega peavad ühendatavad metallid olema metallurgiliselt ja keemiliselt kokkusobivad, ei tohi moodustada kokkupuutepunktis suure takistusega sulameid ja intermetallilisi hapraid liitekohti; Jooteaine peab olema ahela töötemperatuuril inertne ning ühenduskohast ja ümbritsevalt pinnalt täielikult eemaldatud.
Kõvade (kõrge temperatuuriga) joodistele hõlmavad hõbedal PSr45 ja PSr50 põhinevaid sulameid, mille sulamistemperatuur on kuni 450...600 °C. Neid jooteid kasutatakse mikroskeemide pakendite tihendamiseks, hõbeda- või hõbetatud osade ühendamiseks (kuna tina-pliijoodised lahustavad märkimisväärses koguses hõbedat, muutes kontakti omadusi) jne.
Praegu on välja töötatud kõrgtehnoloogilisi mikrojootmise meetodeid. Üks neist meetoditest on mikrojootmine kuuma (kuni 400 °C) inertgaasi või vesiniku atmosfääris, mille käigus puhutakse eeltinatatud ala miniatuursetest düüsidest kuuma gaasijoaga. See meetod tagab kõrge tootlikkuse, lisaks välistab räbusti kasutamise.
Jootmisprotsessi lihtsustab doseeritud joodise kasutamine tablettide või pasta kujul, mis kantakse vuukidesse eelnevalt. See meetod võimaldab täpselt reguleerida keevituskoha soojushulka ning automaatikatööriistade kasutamisel saab reguleerida voolu voolu aega ja selle suurust.
Mehhaniseeritud mikrojootmist iseloomustavad jooteinstrumendi astmelised liigutused, mis tavaliselt tehakse programmi järgi, ja jootekoha vajutamine tööriista poolt jootmise ajal. Jootmisprotsesside automatiseerimine integraallülituste ühendamisel trükkplaadiga koos tööviljakuse kasvuga tagab ühenduste kvaliteedi tõusu.
Montaažiprotsessi struktuur.
Elektroonikakomponentide valmistamise tehnoloogilises protsessis on kõige olulisemad montaaži- ja paigaldustoimingud, kuna neil on otsustav mõju toodete tehnilistele omadustele ja need on väga töömahukad (kuni 50-60% kogu tootmise töömahukusest). Samal ajal on IEP paigaldamiseks ettevalmistamise osakaal umbes
10%, paigaldused - üle 20%, jootmine - 30%. Nende toimingurühmade automatiseerimine ja mehhaniseerimine annab suurima efekti toodete valmistamise keerukuse vähendamisel. Peamised efektiivsuse tõstmise viisid on: automatiseeritud seadmete kasutamine, IEP grupitöötlemine, uue elemendibaasi, näiteks pindmontaažielementide kasutuselevõtt.
Automatiseeritud montaaži tehnoloogiline protsess seisneb komponentide ja osade tarnimises paigalduskohta, juhtmete orienteerimises paigaldusavade või -patjade suhtes ning elementide kinnitamises plaadile. Sõltuvalt tootmise olemusest saab kokku panna:
– käsitsi koos indekseerimisega ja ilma aadresside indekseerimiseta;
– mehhaniseeritud pantograafil;
– automaatselt paralleelselt automaatsetel virnastajatel ja järjestikku automaatidel või arvutijuhtimisega automaatliinidel.
Elementide tarnimine paigalduskohta automatiseeritud kokkupaneku ajal toimub IEP-ga kassettide ja plaatide laadimisega masina salvedesse ja draividesse, IEP-i hõivamiseks paigalduspea abil ja positsioneerimisega. Reeglina toimub kassettide laadimine käsitsi ja ainult GAP-is toimub see toiming automaatsete sõidukite abil. Ülejäänud toimingud koostemasinaga tehakse ilma operaatori osaluseta. Paigaldatud IEP-ga tahvlid eemaldatakse masinast käsitsi või automaatselt ja saadetakse liimi polümerisatsioonile.
Järgmisena läheb plaat valgusti kinnitatavale või tavalisele montaažilauale, kuhu paigaldatakse vähekasutatud IEP. Pärast jootmist, räbustijääkide mahapesemist ja defektide parandamist läbib kokkupandud plaat visuaalse ja funktsionaalse kontrolli. Montaažiprotsessi viimane etapp on veekindla katte pealekandmine.
Joon.5.1. Tüüpilise trükkplaadile plokkide kokkupanemise protsessi skeem.
Käsitsi montaaži kasutamine on majanduslikult kasulik toodete valmistamisel mitte rohkem kui 15-20 tuhat tükki. aastas partiidena 100 tk. Samal ajal ei saa igal plaadil asuda rohkem kui 100 elementi, sealhulgas kuni 20 IC-d. Käsitsi montaaži eelisteks on: suur paindlikkus tootmisruumide vahetamisel, pideva visuaalse kontrolli võimalus, mis võimaldab õigeaegselt avastada plaatide või komponentide defekte ja kõrvaldada defektide põhjused. Puudused - madal tootlikkus, tehnoloogilise protsessi märkimisväärne töömahukus, kõrgelt kvalifitseeritud töötajate kasutamine.
Tootmismahtudega umbes 100-500 tuhat tükki. aastas kuni 500 plaadil paikneva elemendiga on majanduslikult otstarbekas kasutada pantograafiga mehhaniseeritud koostu. Samal ajal on suur paindlikkus ühendatud suurema tootlikkusega kui käsitsi kokkupanemisel. Sama tüüpi kodumajapidamises kasutatavate EA toodete masstootmise tingimustes (0,5-5 miljonit tükki aastas) on soovitatav kasutada automatiseeritud seadmeid (automaate) või arvutiga juhitavaid automaatliine.
Trükkplaatidele elektroonikaseadmete plokkide kokkupanemise tüüpilise protsessi struktuur on näidatud joonisel fig. 5.1.
ERE ja IC ettevalmistamine paigaldamiseks.
Hingedega elementide ettevalmistamine paigaldamiseks sisaldab järgmisi toiminguid: elementide lahtipakkimine, sissetulev kontroll, klemmide joodetavuse kontroll, sirgendamine, vormimine, lõikamine, klemmide tinatamine, elementide paigutamine tehnoloogilistesse konteineritesse.
ERE tootja peab tagama joodetavuse säilimise kindlaksmääratud aja jooksul. Kuid praktikas on ainult Jaapanis, kus on lühikesed vahemaad ja kõrge tarnedistsipliiniga, mitte rohkem kui 70% ERE-st paigaldada "ratastelt", meie riigis võivad tarne- ja ladustamisperioodid kattuda garantiiperioodidega.
Tootjalt on ERE saadaval erinevates konteinerites. Suurem osa sellest on mõeldud koostemasinate üksuste laadimiseks, kuid mõned elemendid, sealhulgas IC-d, tarnitakse antistaatilisest kuumuskindlast materjalist valmistatud üksikutes satelliidikonteinerites.
IC-de lahtipakkimiseks tüüp 4 korpustes kasutatakse automaatseid mudeleid 141-411 või AD-901 ja AD-902, mille tehnilised andmed on toodud tabelis. 5.1. Mahuti lahtipakkimine seisneb õhukese plastkatte eemaldamises korpuselt põiksurve abil kahe varda abil, mis puutuvad kokku kaane servadega ning üksteisele lähenedes painutavad seda ja eralduvad korpusest. Vabanenud kate kantakse suruõhujoaga kogumismahutisse ja IC libiseb mööda juhikut vastuvõtukassetti. Automaatmasin 141-411 laadib IC-d hammaskassettidele ning automaatsed masinad AD-901 ja AD-902 laadivad need otsevooluga kassettidele.
Tabel 5.1. IC lahtipakkimismasinate omadused.
Tasapinnaliste juhtmetega IC-de tehasesiseseks transportimiseks kasutatakse riiuli- ja otsevoolukassette. Esimestes IC-d asuvad risti kasseti pikiteljega, igaüks oma sektsioonis, mida hoiavad juhtmed. IC väljastamine toimub koostemasina tõukuri abil. Teises asuvad IC-d pikisuunas piki telge üksteise järel. Kassetid paigaldatakse montaaži masinale vertikaalselt ning IC laaditakse maha gravitatsiooni ja tükikaupa väljastusmehhanismi elektromagnetilise lõikuri toimel.
Aksiaaljuhtmetega takistid ja kondensaatorid tarnitakse kangapõhiselt kaherealise kleeplindiga liimituna. Lindi kleepimine toimub spetsiaalsetel masinatel, jälgides elementide polaarsust. Mähis läbimõõduga 245-400 mm ja laius 70-90 mm sisaldab kuni 1-5 tuhat ERE-d. Kõrvuti asetsevate pöörete nakkumise vältimiseks tehakse mähis kaablipaberist kihtidevahelise tihenduslindiga. "Piirivaba" IEP tulekuga on pakutud välja sisemiste piludega lintkandjad. Kandja laius 8, 12 ja 16 mm. Pesad suletakse polüesterkilega eelsoojendatud tööriistaga.
ERE juhtmete moodustamise ja plaatidele paigaldamise võimalused peavad vastama standardile OST 4010.030 - 81 (joonis 5.2).
Joonis 5.2. IET plaatidele paigaldamise võimalused
Variant I kasutatakse elementide paigaldamiseks ühepoolsetele plaatidele, millel on märkimisväärne mehaaniline koormus. Sel juhul kasutatakse elementide klemmide U-kujulist vormimist. Variant II kehtib DPP ja MPP puhul. See vastab järelduste "zig"-vormingule. Kuni 0,5 mm läbimõõduga juhtmetele R min = 0,5 mm, tihvtide jaoks
0,5–1,1 mm R min = 1 mm. Valik III on soovitatav elementide tiheda paigutuse jaoks plaadil, IV - ploki plaadist plaadile konstrueerimiseks, V - märkimisväärse mehaanilise koormusega transistoride ja demonteerimise ajal säilimise jaoks, VI - tasapinnaliste väljunditega IC-de jaoks. ERE kinnitamiseks tahvlile kasutatakse III ja IV paigaldusvariantides ERE ühel järeldusel “harja” moodustamist.
Paigaldusmõõt peab olema ruudustiku vahekauguse kordne (2,5 mm või 1,25 mm) ja selle peab andma tööriist H 12, H 13, võllid h 12; painderaadiused +0,3 mm, ülejäänud IT 14/2.
Tasapinnaliste klemmide vormimis-paindejõud arvutatakse võrrandiga:
kus k- koefitsient, mis määrab stantsi pindade seisundi
ja maatriksid (1,0 - 1,2);
b- väljundlaius, mm;
δ on plii paksus, mm;
σ b– voolavuspiir, MPa;
R pr - terminali kinnitusjõud, mis on (0,25-0,3) R;
Paigaldusvariandi IIa "zig"-vormingus tehakse järeldused vastavalt joonisel fig. 5.3.
Riis. 5.3. Skeem "zig" - radioelementide järelduste moodustamiseks:
a- väljundi painutamine b- "harja" moodustumine.
Söödaketastes 1 seal on sooned, millesse elemendid söödetakse fikseeritud vormimise teel 2. Etteandekettad pöörlevad pidevalt. Ketastesse sisseehitatud vedruga stantsid 3, mis kangidel joostes omandavad translatsioonilise liikumise ja moodustavad järeldustele "siku". Cam 4 lükkab elementi 5 ketta soontest mahutisse.
Zig suurus FROM arvutatakse valemiga:
kus d 0, d- vastavalt ava ja väljalaskeava läbimõõt.
Juhtmete paigaldamiseks ettevalmistamise protsessi mehhaniseerimine toimub tehnoloogiliste seadmete, poolautomaatsete seadmete ja automaatide abil, mis valitakse sõltuvalt ERE konstruktsioonist ja tootmistüübist. Poolautomaatne seade (joonis 5.4), mis on ette nähtud ERE juhtmete ettevalmistamiseks aksiaalsete juhtmete ja silindrilise juhtmega
Riis. 5.4.Poolautomaatne seade raadioelementide ettevalmistamiseks juhtmete tinatamiseks.
kehakuju, teeb järgmisi toiminguid:
- järelduste õgvendamine,
- ERE juhtimine elektriliste parameetrite järgi sorteerimisega "hea" - "pole hea",
- juhtmete eemaldamine ja lõikamine,
- ERE ladumine tehnoloogilistesse kassettidesse.
Raadioelemendid 7 laaditakse rööbastesse käsitsi 2, mida mööda lõikuri abil 3 söödetakse sirgendusmehhanismi 4 ükshaaval, seejärel klippidena 6 juhtmehhanism 5. Juhtmete sirgendamine toimub vedruga stantside abil. Elektriliste parameetrite järgi juhtimine ja sorteerimine toimub klambritega ühendatud seadmega 6. Defektse elemendi olemasolul saadab seade signaali defekti väljalülitusmehhanismile 7 ja detail kukub rootorilt maha. Kvaliteetne ERE siseneb eemaldamismehhanismi 8, kus metallharjadega eemaldatakse mitmesugused saasteained. Järgmisena suunatakse ERE kärpimismehhanismi 9, misjärel laaditakse need tehnoloogilisesse kassetti 10.
Järelduste õgvendamine väiketootmises toimub see kas käsitsi pintsettide ja tangide abil või sirgendusseadmes (samal ajal
20–50 järeldust ERE mudelist GG 1422-4101 võimsusega 500 tk / h). ERE ja IC kokkupanekuks ettevalmistamiseks kasutatakse erinevaid seadmeid (tabel 5.2).
Tabel 5.2. Seadmed ERE ja IMS koostamiseks.
| Nimi, tüüp | Sisestage ERE, IC | Tootlikkus, tk/h | Ajam, võimsus, W | Mõõdud, mm |
| Takistite ja dioodide poolautomaatne ettevalmistus, GG-2420 Paigaldus transistorjuhtmete sirgendamiseks ja trimmimiseks GG-2293 Masin U-kujuliseks juhtmete vormimiseks ERE, GG-1611 Masin mikrolülituste juhtmete moodustamiseks, GG-2629 Poolautomaat, ARSM2 .230 000 Poolautomaat, GG-2125 | MLT-0,195; 0,25; 0,5; 1,0; 2D503; 509. MP42, MP416, GT309 MLT-0,125, 0,25, 0,5 1-1MS 14-1404. 14-3 KM variandid III, IV korpus 301,12-1; 401.143 | Elektromehaaniline, 50 elektromagnetiline, 80 elektromehaaniline, 180 elektromehaaniline, pneumaatiline, 500 elektromehaaniline, pneumaatiline, 800 elektromehaaniline, 180 | 600 × 500 × 800 295 × 215 × 275 330 × 380 × 405 900 × 400 × 1500 2200 × 1000 × 1500 335 × 300 × 305 |
Juhtmeid saab tinatada nii enne kui ka pärast vormimist sulajoodise sisse kastmise teel. IC-juhtmete räbusti kuumtinatamiseks (juhtum 401.14-3) kasutatakse automaatset mudelit GG-2630. Masina tootlikkus on 900 tk/h, jootetemperatuuri reguleerimise piirid on 200-280 °С täpsusega ±5 °С. ERE juhtmete tinatamine grupiviisiliselt toimub mehhaniseeritud paigaldusel GGM2.339.002. Selle tootlikkus on 400 kassetti tunnis, räbusti ja joodisega kassettide kokkupuuteaeg on 1,5–3 s.
Jootepressimine -üks viise fikseerida rangelt mõõdetud kogus jootetraati IC-juhtmetele selle sügava plastilise deformatsiooniga. Jootet hoitakse juhtmetel külgnevate juhtmete vahelisse ruumi surutud eendite mehaanilise kinnikiilumise tõttu. Tavaliselt kasutatakse 0,3 × 0,1 mm ristlõikega juhtmete jaoks (ümbris 401,14 jne) 0,3–0,4 mm läbimõõduga jootetraati või 0,5 mm läbimõõduga voolusüdamikuga torukujulist joodet.
Diskreetse ERE paigutamine tehnoloogilisesse konteinerisse võimaldab tõsta montaaži tootlikkust ja mehhaniseerida elementide paigaldamist plaatidele. Anumana kasutatakse ka kleeplinti, millesse ERE kleebitakse vastavalt programmile peamiselt aksiaaljuhtmetega. Kleepimine toimub GG-1740 paigaldusel. Tehnoloogilistes kassettides laaditakse ERE akumulaatoritesse, kust need vastavalt programmile suunatakse transpordiseadmesse, mida mööda liikudes satuvad liimimistsooni. Masina tootlikkus on 2400 tk/h, elementide arv ühes programmis 2-12 tk, kleepimise samm S 5 mm kordne, lindi laius 6 või 9 mm. Polar IET on liimitud lindile unikaalses asendis (joonis 5.5, a).
Riis. 5.5. IET pakkimine üherealisesse lindi (a) ja kassetti (b)
Ühesuunaliste juhtmetega elemendid liimitakse üherealiseks 18 mm laiuseks perforeeritud lindiks. Kleebi samm 15 mm, tihvtide vahe 2,5 või 5 mm. KG ja IC tüüpi transistorid tarnitakse spetsiaalsetes üheahelalistes tehnoloogilistes kassettides (joonis 5.5, b).
Mikroskeemide ja pooljuhtseadmete kokkupanek ja tihendamine sisaldab 3 põhitoimingut: kristalli kinnitamine pakendi alusele, juhtmete kinnitamine ja kristalli kaitsmine keskkonnamõjude eest. Elektriliste parameetrite stabiilsus ja lõpptoote töökindlus sõltuvad montaažitoimingute kvaliteedist. lisaks mõjutab monteerimismeetodi valik toote kogumaksumust.
Kristalli kinnitamine korpuse aluse külge
Peamised nõuded pooljuhtkristalli ühendamisel pakendi põhjaga on ühenduse kõrge töökindlus, mehaaniline tugevus ja mõnel juhul ka kõrge soojusülekande tase kristallist aluspinnale. Ühendusoperatsioon toimub jootmise või liimimise teel.
Stantsikinnitusliimid võib laias laastus jagada kahte kategooriasse: elektrit juhtivad ja dielektrilised. Liimid koosnevad kleepuvast sideainest ja täiteainest. Elektri- ja soojusjuhtivuse tagamiseks lisatakse liimile tavaliselt hõbedat pulbri või helvestena. Soojust juhtivate dielektriliste liimide loomiseks kasutatakse täiteainetena klaasi- või keraamilisi pulbreid.
Jootmine toimub juhtivate klaasi- või metallijoodiste abil.
Klaasjoodised on metallioksiididest koosnevad materjalid. Neil on hea nakkumine paljude keraamika, oksiidide, pooljuhtmaterjalide ja metallidega ning neid iseloomustab kõrge korrosioonikindlus.
Metalljoodistega jootmine toimub kristalli ja aluspinna vahele asetatud kindla kuju ja suurusega jootepatjade või padjandite (eelvormide) abil. Masstootmises kasutatakse kiipide paigaldamiseks spetsiaalset jootepastat.
Ühendustihvtid
Kristalljuhtmete kinnitamine pakendi alusele toimub traadi, lindi või jäikade juhtmete abil kuulide või talade kujul.
Traadi kinnitamine toimub termopressimise, elektrokontakti või ultrahelikeevitusega, kasutades kuld-, alumiinium- või vasktraati/linte.
Juhtmeta paigaldamine toimub ümberpööratud kristalli (Flip-Chip) tehnoloogias. Kiibile moodustatakse plaadistuse loomise käigus jäigad kontaktid talade või jootekuulikeste kujul.
Enne joote pealekandmist passiveeritakse kristalli pind. Pärast litograafiat ja söövitamist metalliseeritakse täiendavalt kristalli kontaktpadjad. Seda toimingut tehakse barjäärikihi loomiseks, oksüdatsiooni vältimiseks ning märguvuse ja nakkuvuse parandamiseks. Pärast seda tehakse järeldused.
Jootetalad või -kuulid moodustatakse elektrolüütilise või vaakuumsadestamise meetodil, täites valmis mikrosfääridega või siiditrüki abil. Moodustunud juhtmetega kristall pööratakse ümber ja paigaldatakse aluspinnale.
Kristallide kaitsmine keskkonnamõjude eest
Pooljuhtseadme omadused on suuresti määratud selle pinna seisundiga. Väliskeskkonnal on oluline mõju pinna kvaliteedile ja vastavalt ka seadme parameetrite stabiilsusele. see efekt töö käigus muutub, seetõttu on väga oluline kaitsta seadme pinda, et suurendada selle töökindlust ja kasutusiga.
Pooljuhtkristalli kaitsmine väliskeskkonna mõjude eest viiakse läbi mikroskeemide ja pooljuhtseadmete kokkupaneku viimases etapis.
Tihendamist saab läbi viia korpuse abil või pakkimata kujul.
Korpuse tihendamiseks kinnitatakse korpuse kate selle alusele jootmise või keevitamise teel. Metall-, metall-klaas- ja keraamilised korpused tagavad vaakumtiheduse.
Kaant, olenevalt korpuse tüübist, saab joota klaasist joodistega, metallist joodistega või liimida liimiga. Igal neist materjalidest on oma eelised ja need valitakse sõltuvalt lahendatavatest ülesannetest.
Pooljuhtkristallide pakendivabaks kaitseks välismõjude eest kasutatakse plastmassi ja spetsiaalseid potisegusid, mis olenevalt ülesannetest ja kasutatavatest materjalidest võivad pärast polümerisatsiooni olla pehmed või kõvad.
Kaasaegne tööstus pakub vedelate ühenditega kristallide valamiseks kahte võimalust:
- Valamine keskmise viskoossusega seguga (glob-top, blob-top)
- Suure viskoossusega segust raami loomine ja madala viskoossusega ühendiga (Dam-and-Fill) kristalli valamine.
Vedelühendite peamine eelis teiste kristallide sulgemismeetodite ees on doseerimissüsteemi paindlikkus, mis võimaldab kasutada samu materjale ja seadmeid erinevat tüüpi ja suurusega kristallide jaoks.
Polümeerliimid eristatakse sideaine tüübi ja täitematerjali tüübi järgi.
sidumismaterjal
Liimainetena kasutatavad orgaanilised polümeerid võib jagada kahte põhikategooriasse: termoplastid ja termoplastid. Kõik need on orgaanilised materjalid, kuid
erinevad oluliselt keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest.
Termoreaktiivsetes materjalides on polümeerahelad kuumutamisel pöördumatult ristseotud jäigaks kolmemõõtmeliseks võrgustruktuuriks. Sel juhul tekkivad sidemed võimaldavad saavutada materjali kõrge nakkuvuse, kuid hooldatavus on piiratud.
Termoplastilised polümeerid ei kõvene. Nad säilitavad võime kuumutamisel pehmeneda ja sulada, luues tugevad elastsed sidemed. See omadus võimaldab kasutada termoplasti rakendustes, kus on vaja hooldatavust. Termoplastide nakkuvusvõime on madalam kui termoplastidel, kuid enamasti on see täiesti piisav.
Kolmas sideaine tüüp on termoplastide ja termoplastide segu, kombineerides
kahte tüüpi materjalide eelised. Nende polümeeri koostis on termoplastiliste ja termoplastiliste struktuuride läbiv võrgustik, mis võimaldab neid kasutada suhteliselt madalatel temperatuuridel (150 o C - 200 o C) ülitugevate parandatavate vuukide loomiseks.
Igal süsteemil on oma eelised ja puudused. Üheks piiranguks termoplastiliste pastade kasutamisel on lahusti aeglane eemaldamine tagasivooluprotsessi ajal. Varem oli termoplastsete materjalide abil komponentide ühendamiseks vaja pasta pealekandmist (tasasuse jälgimine), lahusti eemaldamiseks kuivatamist ja alles seejärel kristallide asetamist aluspinnale. Selline protsess välistas liimmaterjalis tühimike, kuid suurendas selle maksumust ja raskendas selle tehnoloogia kasutamist masstootmises.
Kaasaegsetel termoplastilistel pastadel on võime lahustit väga kiiresti aurustada. See omadus võimaldab neid peale kanda doseerides, kasutades standardvarustust ja asetada kristalli pastale, mis pole veel kuivanud. Sellele järgneb kiire madala temperatuuriga kuumutamisetapp, mille käigus lahusti eemaldatakse ja pärast tagasivoolamist luuakse kleepuvad sidemed.
Pikka aega oli raskusi termoplastil ja termoplastil põhinevate kõrge soojusjuhtivusega liimide loomisega. Need polümeerid ei võimaldanud soojust juhtiva täiteaine sisaldust pastas suurendada, kuna hea nakkuvuse tagamiseks oli vaja palju sideainet (60-75%). Võrdluseks: anorgaanilistes materjalides võiks sideaine osakaalu vähendada 15-20%-ni. Kaasaegsetel polümeerliimidel (Diemat DM4130, DM4030, DM6030) seda puudust pole ja soojust juhtiva täiteaine sisaldus ulatub 80–90%.
Täiteaine
Täiteaine tüüp, kuju, suurus ja kogus mängivad soojust elektrit juhtiva liimi loomisel suurt rolli. Hõbedat (Ag) kasutatakse täiteainena kõrgeima soojusjuhtivusega keemiliselt vastupidava materjalina. Kaasaegsed pastad sisaldavad
hõbe pulbrina (mikrosfäärid) ja helbed (helbed). Osakeste täpse koostise, koguse ja suuruse valib iga tootja eksperimentaalselt ning need määravad suures osas materjalide soojusjuhtivuse, elektrijuhtivuse ja nakkuvuse. Tööülesannetes, kus on vaja soojust juhtivate omadustega dielektrikat, kasutatakse täiteainena keraamilist pulbrit.
Elektrit juhtiva liimi valimisel tuleks arvesse võtta järgmisi tegureid:
- Kasutatava liimi või joodise soojus-, elektrijuhtivus
- Paigaldusprotsessi lubatud temperatuurid
- Järgnevate tehnoloogiliste toimingute temperatuurid
- Ühenduse mehaaniline tugevus
- Paigaldusprotsessi automatiseerimine
- hooldatavus
- Paigaldustoimingu maksumus
Lisaks tuleks paigaldamiseks liimi valimisel pöörata tähelepanu polümeeri elastsusmoodulile, ühendatud komponentide pindalale ja CTE erinevusele, samuti liimijoone paksusele. Mida madalam on elastsusmoodul (mida pehmem on materjal), seda suuremad on komponentide pindalad ja seda suurem on ühendatud komponentide CTE erinevus ning seda õhem on liimijoon. Elastsusmooduli kõrge väärtus piirab liimiliini minimaalset paksust ja ühendatavate komponentide mõõtmeid suurte termomehaaniliste pingete võimaluse tõttu.
Polümeerliimide kasutamise üle otsustamisel tuleb arvesse võtta nende materjalide ja ühendatavate komponentide mõningaid tehnoloogilisi omadusi, nimelt:
- kristalli (või komponendi) pikkus määrab liimiliini koormuse pärast süsteemi jahtumist. Jootmise ajal stants ja põhimik laienevad vastavalt nende CTE-dele. Suurte kristallide puhul tuleks kasutada pehmeid (madala mooduliga) liime või CTE-ga sobitatud kristall-/alusmaterjale. Kui CTE erinevus on antud kristalli suuruse jaoks liiga suur, võib side katkeda, mille tulemusel kristall substraadilt maha koorub. Iga pastatüübi puhul annab tootja tavaliselt soovitusi kristallide maksimaalsete mõõtmete kohta kristalli/substraadi CTE erinevuse teatud väärtuste jaoks;
- stantsi laius (või ühendatud komponendid) määrab vahemaa, mille liimis sisalduv lahusti läbib, enne kui see liimijoonelt lahkub. Seetõttu tuleb lahusti õigeks eemaldamiseks arvestada ka kristalli suurust;
- kristalli ja substraadi (või ühendatud komponentide) metalliseerimine pole nõutud. Üldiselt on polümeerliimidel hea nakkumine paljude metallistamata pindadega. Pinnad peavad olema vabad orgaanilistest saasteainetest;
- liimijoone paksus. Kõigi soojusjuhtivat täiteainet sisaldavate liimide puhul on liimijoone dx minimaalne paksus piiratud (vt joonist). Liiga õhuke vuuk ei sisalda piisavalt liimi, et katta kogu täiteaine ja moodustada sidemeid ühendatavate pindadega. Lisaks võivad suure elastsusmooduliga materjalide puhul õmbluse paksust piirata ühendatavate materjalide erinevad CTE-d. Tavaliselt on madala mooduliga liimide puhul soovitatav minimaalne vuugipaksus 20-50 µm, kõrge mooduliga liimide puhul 50-100 µm;
- liimi eluiga enne komponendi paigaldamist. Pärast liimi pealekandmist hakkab pasta lahusti järk-järgult aurustuma. Kui liim kuivab, siis ei toimu liidetavate materjalide märgumist ja liimimist. Väikeste komponentide puhul, kus liimi pinna ja mahu suhe on suur, aurustub lahusti kiiresti ja aega pärast pealekandmist kuni komponendi paigaldamiseni tuleb minimeerida. Reeglina varieerub erinevate liimide komponendi eluiga enne paigaldamist kümnetest minutitest mitme tunnini;
- eluiga enne liimi termilist kõvenemist mõõdetakse komponendi paigaldamise hetkest kuni kogu süsteemi ahju asetamiseni. Pika viivitusega võib tekkida liimi kihistumine ja laialivalgumine, mis mõjutab negatiivselt materjali nakkuvust ja soojusjuhtivust. Mida väiksem on komponendi suurus ja kantud liimi kogus, seda kiiremini see kuivab. Kasutusaeg enne liimi termilist kõvenemist võib varieeruda kümnetest minutitest kuni mitme tunnini.
Valik traati, teipe
Traadi/lindi ühenduse töökindlus sõltub suuresti õigest traadi/lindi valikust. Peamised tegurid, mis määravad teatud tüüpi traadi kasutamise tingimused, on järgmised:
Kesta tüüp. Suletud kestades kasutatakse ainult alumiinium- või vasktraati, sest kuld ja alumiinium moodustavad kõrgel tihendustemperatuuril hapraid intermetallilisi ühendeid. Tihendamata korpuste jaoks kasutatakse siiski ainult kuldtraati/teipi, kuna seda tüüpi kestad ei taga täielikku niiskusisolatsiooni, mis korrodeerib alumiinium- ja vaskjuhtmeid.
Traadi/lindi mõõdud(läbimõõt, laius, paksus) väikeste patjadega ahelate jaoks on vaja peenemaid juhte. Teisest küljest, mida suurem on ühendust läbiv vool, seda suurem on juhtmete ristlõige.
Tõmbetugevus. Traat/lindid on järgnevatel etappidel ja töötamise ajal allutatud välisele mehaanilisele pingele, seega mida suurem on tõmbetugevus, seda parem.
Suhteline laiend. Oluline omadus traadi valimisel. Liiga kõrged pikenemisväärtused raskendavad traadiühenduse loomisel silmuse moodustumist.
Kristallide kaitsemeetodi valik
Laastude tihendamiseks võib kasutada korpust või ilma pakendita.
Tihendamisetapis kasutatava tehnoloogia ja materjalide valimisel tuleks arvesse võtta järgmisi tegureid:
- Korpuse nõutav tiheduse tase
- Tihendusprotsessi lubatud temperatuurid
- Kiibi töötemperatuurid
- Ühendatavate pindade metallistumise olemasolu
- Võimalus kasutada räbusti ja spetsiaalset paigaldusatmosfääri
- Sulgemisprotsessi automatiseerimine
- Sulgemisoperatsiooni maksumus
Artikkel annab ülevaate tehnoloogiatest ja materjalidest, mida mikroskeemide valmistamisel kasutatakse pooljuhtplaatidele konaruste moodustamiseks.
