Характерные особенности технологии производства радиоэлектронной аппаратуры и приборов

Современная промышленность выпускает огромное количество различной радиоэлектронной аппаратуры, конструкция которой зависит от ее назначения и условий эксплуатации.

По назначению радиоэлектронная аппаратура подразделяется на две основные группы: широкого применения и специального назначения.

Радиоэлектронная аппаратура широкого применения (стацио­нарная или переносная) эксплуатируется обычно при комнатной температуре и влажности. Радиоэлектронная аппаратура специаль­ного назначения (военная, самолетная, космическая, корабельная и др.), особенно устанавливаемая на транспортных средствах, при эксплуатации часто подвергается воздействию повышенной влаж­ности, перепада температур и атмосферного давления, а также механическому воздействию. Все это обусловливает большое разно­образие конструкций изделий радиоаппаратуры. Однако несмотря на это большинство конструкций представляет собой различные комбинации одних и тех же деталей (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, радиоламп, транзисторов, диодов, мик­росхем) и узлов, соединенных и определенным образом взаимодействующих друг с другом. Устойчивая работа изделия в значительной степени зависит от расположения деталей и узлов на шасси, их качества, правильного закрепления и монтажа. Способы объе­динения элементов в общую конструкцию определяются условия­ми эксплуатации, принципами компоновки, требованиями произ­водства, а также точностью и надежностью.

Характерной особенностью технологии производства радиоэлек­тронной аппаратуры и приборов является технологичность конст­рукции, под которой понимается способность отдельных деталей, узлов или изделий в целом обеспечивать наиболее быстрое и эко­номичное освоение изделия в условиях данного производства.

Конструкция радиоприбора считается технологичной, если она, полностью удовлетворяя эксплуатационным требованиям, позволяет применять высокопроизводительные способы изготовления приминимальных затратах рабочей силы, рационально использо­вать производственное оборудование, материалы ине усложняет производство. В требованиях к технологичности радиоприборов в отличие от требований к технологичности механических прибо­ров должны учитываться как условия производства, так и тесное взаимодействие механических элементов, характеризующихся кинематическими, динамическими и статическими связями, и радиодеталей, свойства которых обусловлены электрическими и магнитными связями.

На технологичность конструкции влияет ряд факторов.

1. Внедрение передовых методов обработки, литья под давле­нием, прессования деталей из пластмасс и т.п. повышает техно­логичность.

2. Существенное влияние на технологичность оказывают мето­ды сборки. При конструировании необходимо проводить тщатель­ный анализ и расчет точности механизмов и узлов, а также опре­делять методы, позволяющие получить заданную точность. Если невозможно выдержать слишком узкие допуски, следует вводить в конструкцию регулировочные устройства. Поскольку целесооб­разность тех или иных методов обработки зависит от количества изготовляемых приборов, то нельзя говорить о технологичности конструкции вообще.

Следует иметь в виду, что конструкция,, являющаяся техноло­гичной для единичного производства, может оказаться совершенно непригодной для серийного или массового производства. В зави­симости от масштаба производства прибор одного и того же на­значения может быть конструктивно оформлен по-разному.

Технологичность является относительным понятием, так как степень технологичности нового прибора определяется или сопос­тавлением с конструкцией уже находящегося в производстве при­бора, или сравнением нескольких вариантов конструкции нового прибора. Кроме того, постоянное развитие методов производства также способствует изменению критериев технологичности конст­рукции. Наиболее исчерпывающую оценку различных вариантов конструкции прибора в отношении технологичности можно полу­чить при сопоставлении соответствующих технологических процес­сов. Однако к этому методу прибегают лишь при оценке отдельных сложных трудоемких узлов или деталей. Оценка технологичности конструкции в целом на первых стадиях проектирования ограни­чивается определением себестоимости по укрупненным данным и некоторыми частичными показателями. Система таких показателей была предложена российским ученым профессором Н.А.Бородачевым. Наиболее существенными из них являются следующие:

1) общее количество деталей;

2) количество наименований деталей;

3) соотношение деталей и узлов, стандартных и нормальных, ранее освоенных производством и вновь спроектированных;

4) распределение по классам точности;

5) распределение по видам обработки и т.п.

При оценке технологичности конструкций эти показатели име­ют существенное значение, но ограничиваться ими нельзя. Так, например, чем меньше количество деталей, составляющих при­бор, тем меньше в общем случае затраты на их изготовление и сборку. Однако если уменьшение количества деталей сопровожда­ется значительным их усложнением, изделие может оказаться менее экономичным.

Пайка

Пайкой называется технологический процесс образования не­разъемного соединения металлических деталей путем нагрева (ниже температуры их автономного расплавления) и заполне­ния зазора между ними расплавленным припоем, образующим после кристаллизации (застывания) прочный механический спай (шов).

Соединение металла с припоем происходит за счет растворе­ния металла и его диффузии в припой. Зазоры между спаиваемы­ми деталями должны выбираться такими, чтобы слой чистого припоя был минимальным, так как его прочность меньше проч­ности сплава припоя с основным металлом.

В зависимости от температуры в зоне соединяемых материалов пайка подразделяется на низкотемпературную и высокотемпера­турную.

Зазор между деталями устанавливают в зависимости от соедине­ния: для низкотемпературных припоев он составляет 0,05... 0,08 мм, для высокотемпературных — 0,03...0,05 мм.

Пайка по сравнению со сваркой является наиболее скорост­ным и наименее трудоемким способом соединения, поэтому она широко применяется при сборке и монтаже РЭА и приборов.

По способу нагрева соединяемых деталей и припоя различают пайку паяльником, токами высокой частоты, в печах, горелкой, в жидких средах, ультразвуком. Название способа пайки зависит от инструмента (оборудования) или среды нагревания.

Кроме того, в зависимости от характера окружающей среды различают пайку в вакууме, нейтральных газах и восстановитель­ной среде.

По способу введения припоя выделяют следующие виды пайки:

заливкой, с предварительной укладкой припоя к месту соеди­нения (шва);

с предварительным избыточным обслуживанием поверхностей соединяемых деталей;

с введением припоя паяльниками;

с применением палочных или трубчатых припоев.

Пайка позволяет соединять элементы деталей таких форм, ко­торые трудно или невозможно соединить другими способами. Пайка применяется для соединения почти всех металлов.

Одно из наиболее важных достоинств паяного соединения, вхо­дящего в электрическую цепь аппарата или устройства РЭА, со­стоит в том, что оно обладает наименьшим электрическим сопро­тивлением.

Правильно разработанная конструкция паяного соединения и качественное его выполнение обеспечивают надежную работу со­единения в течение длительного времени.

Припой должен обладать следующими качествами: хорошо ра­створять основной металл, смачивать его, иметь хорошую жидко-текучесть и достаточную механическую прочность. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления основного металла.

В качестве припоев используют цветные металлы и их сплавы, которые в зависимости от температуры плавления подразделяют­ся на низкотемпературные (мягкие) с температурой плавления до 350 °С и высокотемпературные (твердые) с температурой плав­ления 350... 1850 °С.

В соответствии с ГОСТ 21930—76 и ГОСТ 21931—76 припои Характеризуются температурой начала и конца плавления.

При монтажной пайке применяют серебряные и оловянно-свинцовые припои. Серебряные припои по сравнению с оловянно-свинцовыми обеспечивают более высокие прочность и эксплуата­ционную надежность соединения. Легкоплавкость серебряных при­поев способствует более экономичному их использованию, по­этому, несмотря на дефицитность серебра, для пайки ответствен­ных конструкций применяют в основном серебряные припои.

Надежность паяных соединений зависит от состояния соеди­няемых поверхностей и их конструкций, температуры пайки и применяемого флюса.

При подготовке поверхностей деталей, подлежащих пайке, производится удаление механическим или химическим способом заг­рязнений, ржавчины, оксидных и жировых пленок. В простейшем случае поверхности деталей промываются бензином или спиртом.

Пайка может выполняться либо в защитной атмосфере, либо с использованием флюсов, предохраняющих поверхности соединя­емых деталей от возможного окисления при повышенной темпе­ратуре.

Перед горячим лужением или пайкой подготовленные поверх­ности деталей покрывают флюсом, который выбирается в зависи­мости от применяемого припоя и соединяемых металлов, а также температуры плавления припоя для обеспечения его жидкого со­стояния и равномерного растекания по основному металлу.

Флюсы способствуют образованию жидкой или газообразной защитной зоны, предохраняющей поверхность металла и расплав­ленного припоя от окисления, а также растворяют и удаляют плен­ки оксидов с поверхности.

Технологический процесс пайки включает в себя лужение, которое предшествует пайке и заключается в покрытии поверхно­стей соединяемых деталей тонкой пленкой припоя. При лужении происходит сплавление припоя с основным металлом.

После лужения производится пайка деталей, для чего припой наносят в место соединения деталей и прогревают до его полного растворения, сохраняя детали в сжатом состоянии до полного за­твердевания припоя. Правильно спроектированное соединение должно быть удобным в сборке и надежно работать в условиях эксплуатации РЭА и приборов. Основные типы паяных соедине­ний установлены ГОСТ 19249—73.

Высокая механическая прочность паяного соединения может быть обеспечена только при тщательном соблюдении технологии пайки. Недостаточно тщательная очистка деталей перед пайкой, неправильная конструкция паяного шва, несоблюдение темпера­турного режима пайки и другие нарушения технологического про­цесса неизбежно приводят к появлению различного рода дефек­тов в паяном шве и ослаблению паяного соединения.

Основными дефектами при пайке являются:

1) наличие трещин в паяном шве в результате быстрого охлаж­дения деталей после пайки или значительной разницы в коэффициентах теплового расширения припоя и металла;

2) наличие пор в шве за счет высокой температуры пайки или интенсивного испарения флюса;

3) несмачивание припоем поверхности деталей из-за большой их загрязненности.

Контроль качества готовых паяных соединений обычно прово­дится или без разрушения изделий одним из физических спосо­бов (внешний осмотр, рентгеноскопия), или с разрушением из­делий (на отрыв, на срез, на разрыв).