Надежность электронных блоков

Концепция бездефектного технологического процесса сборки блоков на печатных платах

Предприятия приборостроения в больших количествах выпускают средства вычислительной техники (СВТ) и УЧПУ к металлорежущим станкам. В составе этих устройств широко используются электронные блоки, представляющие собой печатные платы с установленными на них интегральными микросхемами (ИМС) и электрорадиоэлементами (ЭРЭ). Эти блоки, называемые типовыми элементами замены (ТЭЗ), изготовляются предприятиями крупными сериями (от 100 тыс. шт. до 1 млн шт. в год), однако организовать это производство по законам крупносерийного производства практически невозможно из-за их большой номенклатуры, так как на каждом предприятии выпускается до 500 различных по габаритным размерам и схемам ТЭЗ. Кроме того, СВТ и ЧПУ постоянно совершенствуются и номенклатура ТЭЗ требует частого обновления.

Для совершенствования производства ТЭЗ, сокращения трудоемкости их изготовления и повышения качества и надежности разработан и создан типовой гибкий производственный комплекс для использования в составе гибких автоматизированных производств сборки ТЭЗ.

Технологическим объектом комплекса являются электронные блоки (ТЭЗ), входящие в состав устройств с ЧПУ и СВТ. Блоки представляют собой двухсторонние печатные платы с установленными на них ИМС и ЭРЭ. На каждую плату устанавливается до 400 элементов, весьма разнообразных при достаточно высокой плотности монтажа. Это существенно затрудняет как комплектацию, так и сам монтаж элементов на платы, приводит к ошибкам при сборке. Распределение ошибок при сборке сложных элементов электронных блоков в условиях многономенклатурного производства с большим количеством комплектующих элементов по данным различных предприятий следующее: 35% ошибок вызвано неисправностью компонентов схемы, 22% — ошибками при комплектации и 43% — ошибками при монтаже элементов.

Первая группа ошибок обусловлена выборочным входным контролем, вторая и третья — ручным выполнением операций, когда ошибки комплектовщиков и монтажников неизбежны.

При производстве средств ВТ и УЧПУ трудоемкость сборки ТЭЗ превышает 50% общей сборки, причем на 60…70% это трудоемкость так называемых регулировочно-настроечных работ, в процессе которых проводится диагностика неисправностей ТЭЗ и замена неисправных элементов.

Регулировочно-настроечные работы, выполняемые вручную, являются одним из источников нестабильности и ненадежности ТЭЗ и, следовательно, средств ВТ и устройств ЧПУ в процессе эксплуатации. Таким образом, для обеспечения стабильного и высокого качества изделий СВТ и ЧПУ со снижением трудоемкости их изготовления необходимы принципиально новые подходы к построению технологических процессов сборки ТЭЗ.

Основные принципы построения технологического процесса сборки ТЭЗ для обеспечения бездефектной продукции можно сформулировать следующим образом:

• 1) обеспечение достоверного входного контроля комплектующих элементов, исключающего попадание на сборку не только дефектных, но и потенциально ненадежных элементов;
• 2) максимальная автоматизация сборочных, контрольных и транспортных операций по всему технологическому циклу, исключающая влияние случайных факторов, свойственных ручной сборке;
• 3) построение технологического процесса сборки по принципу системы автоматического регулирования с обратными связями путем ввода технологического контроля и диагностики после принципиальных сборочных операций, постоянного анализа причин появления дефектов на всех операциях и воздействия на технологические процессы по результатам этого анализа.

При разработке схемы бездефектного маршрута сборки блоков и изделий на печатных платах для обеспечения их качества и надежности к разрабатываемому технологическому процессу сборки ТЭЗ предъявляются следующие требования:

исключение прикосновения рук человека к корпусам и выводам ИМС на всех этапах производства от распаковки до установки ИМС на плату, что исключает влияние статического заряда;

введение

электротермотренировки (ЭТТ) для всех ИМС, позволяющее исключить попадание на сборку потенциально ненадежных микросхем;

комплексная механизация и автоматизация всех технологических операций на базе созданного и создаваемого отечественного и импортного высокопроизводительного оборудования;

использование в качестве автоматизированной транспортной системы конвейерных модулей, обеспечивающих работу участка в режиме ГПС в комплекте с системами управления по типу агрегатно-модульной системы автоматизации механосборки (АСАМС), применение унифицированной тары для ИМС, ЭРЭ и печатных плат;

систематический автоматизированный контроль, исключающий попадание дефектного ТЭЗ на следующий этап производства;

систематическое принудительное регулирование технологического процесса за счет выведения в отдельную структурную единицу операций обнаружения и устранения дефектов, их анализа и восстановления ТЭЗ с выдачей указаний и рекомендаций об ужесточении или ослаблении режимов, отработки и совершенствования технологических процессов;

исключение приработки изделий в нормальных климатических условиях (НКУ) и при пониженной температуре с заменой ее на процесс ЭТТ при максимально допустимой температуре;

использование для ЭТТ стендов с полным автоматизированным контролем в процессе ЭТТ с выдачей информации на дисплей и распечатку.