Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский технологический институт "ВТУ"

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

с 20стр.docx

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

186 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

2 Выбор конструктивно-технологического исполнения модуля

Сведения о комплектах, входящих в радиоэлектронный модуль, приведены в приложении А.

Исходя из требования минимизации размеров РЭС выбираем базовое конструктивное исполнение РМ - 6 ( рисунок 1).

Рисунок 1– Базовое конструктивное исполнение РМ.

Данное базовое конструктивное исполнение РМ имеет следующую схему технологического процесса, изображенное на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема технологического процесса изготовления модулей шестого конструктивного исполнения

В соответствии с указанным конструктивным исполнением радиоэлектронного модуля воспользуемся следующей моделью технологического процесса соответствующая схеме ТП в виде множества последовательно выполняемых технологических операций О = {0₁, 0₂, … , 0₂₀}:

ТП₁ = {0₁, 0₂, 0₃, 0₄, 0₅, 0₆, 0₇, 0₈, 0₉, 0_10, 0₁₁, 0₁₂, 0₁₃, 0₁₄, 0₁₅, 0₁₆, 0₁₇}, (1)

где 0₁ – входной контроль ПП, компонентов и материалов; 0₂ – нанесение клея; 0₃ – установка КПМ₁; 0₄ – полимеризация клея; 0₅ – переворот ПП; 0₆ – нанесение паяльной пасты; 0₇ – установка КПМ₂; 0₈ – пайка КПМ₂; 0₉ – установка КМО₂; 0₁₀ – пайка КМО₁ и КМО₂; 0₁₁– отмывка и сушка; 0₁₂– контроль качества отмывки; 0₁₃– контроль качества модулей; 0₁₄– ремонт;

0₁₅– влагозащита; 0₁₆– контроль качества влагозащиты; 0₁₇– приемочный контроль.

2 Выбор материалов

2.1 Выбор припоя

Наибольшее применение находит низкотемпературный припой марки ПОС-61М. Он используется для пайки выводов компонентов в том числе и для автоматизированной пайки. ПОС-61М содержит около 2% Сu, ее вводят для того чтобы уменьшить эрозию шипа паяльника.

2.2 Выбор флюса

От качества флюса во многом зависит хорошее смачивание припоем мест спайки и образование прочных швов. При температуре паяния флюс должен плавиться и растекаться равномерным слоем, в момент же пайки он должен всплывать на внешнюю поверхность припоя. Температура плавления флюса должна быть несколько “иже температуры плавления применяемого припоя. В качестве флюса выбираем ФПС-6. Он органический, не вызывает коррозии. При пайке с общим нагревом образует водонепроницаемую полимерную пленку.

2.3 Выбор материала для изготовления ПП

Выбор материала для изготовления ПП производим исходя из площади ПП, ее толщины и стоимости. Наиболее применимым является стеклотекстолит фольгированный СФ-1.

2.4 Выбор влагозащитного материала

Влагозащитные материалы, наносимые на поверхности ПП, должны обладать рядом свойств:

- большим электросопротивлением, малыми диэлектрическими потерями и невысокой диэлектрической проницаемостью;

- низкой влагопроницаемостью, стойкостью к воздействию химически активных агентов, содержащихся в воздушной среде, и микроорганизмов;

- адгезией к диэлектрику ПП, печатным проводникам и другим материалам;

- полностью отверждается при температурах, не вызывающих вредного воздействия на термочувствительные компоненты;

- гидрофобизирующей способностью (способностью не смачиваться водой) и др.

Среди хорошо известных покровных материалов в наибольшей степени удовлетворяет УР-231 , его характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1

Группа условий эксплуатации и основные свойства	Тип лака
Группа условий эксплуатации и основные свойства	УР-231
Группа условий эксплуатации	У2, ХЛ2, УХЛ2, Т2, О2, ОМ2, В2
Рабочий интервал температур, ºС	-60  +120
Объемное сопротивление, Ом·см	1,5·1015
Тангенс угла диэлектрических потерь	0,016
Грибостойкость, балл	1

Буквы означают климатические зоны, а цифры – условия на объекте размещения РЭС:

У – зона с умеренным климатом;

2 – помещения, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется свободный доступ наружного воздуха (палатка, кузов, навес, кожух комплексного устройства).

3 Формирование вариантов технологического комплекса

Производим выбор трёх вариантов технологического комплекса. В первый вариант технологического комплекса включают оборудование с малой производительностью (ручные манипуляторы, паяльные станции и т.п.), во второй вариант – оборудование со средней производительностью, в третий вариант – оборудование с максимальной производительностью. По необходимости в каждом варианте технологического комплекса предусматривают ручные сборочно-монтажные ТО. Ручная сборка и монтаж требуются при наличии в РМ компонентов, не обрабатываемых полуавтоматами и автоматами.

Технологические операции выполняются вручную и оборудованием с разной степенью автоматизации. В таблице 2 указаны варианты использования ручных способов и технологического оборудования.

Таблица 2

Обозначение технологических операций	Варианты технологического комплекса
	1	2		3
	Разновидность прибора
О₁ – входной контроль ПП, компонентов и материалов	Минискографический тестер типа МК6M	Минискографический тестер типа МК6M	Система с ''летающими'' щупами ESX6146
0₂ – нанесение клея	Дозатор с ваккумным пинцетом Pik&Paste 100E	Автомат дозирования SMDU-5000	Автомат дозирования CAM/ALOT2800
0₃ – установка КПМ₁	Манипулятор для установки компонентов LM900	Полуавтомат установки компонентов SM902	Автомат установки компонентов RGSM1
0₄ – полимеризация клея	Печь инфракрасно-конвекционного оплавления припоя SMR0-170	Печь инфракрасно-конвекционного оплавления припоя SMR0-170	Печь инфракрасно-конвекционного оплавления припоя SMRO-0252
0₅ – переворот ПП	Ручной	Полуавтоматическая установка RIVOLINO	Установка PCB500S
0₆ – нанесение паяльной пасты	Дозатор с ваккумным пинцетом Pik&Paste 100E	Автомат дозирования SMDU-5000	Автомат дозирования CAM/ALOT2800
0₇ – установка КПМ₂	Манипулятор для установки компонентов LM900	Полуавтомат установки компонентов SM902	Автомат установки компонентов RGSM1
0₈ – пайка КПМ₂	Печь конвекционного нагрева Mechatronic R460	Печь конвекционного нагрева Mechatronic R460	Печь инфракрасно-конвекционного оплавления припоя SMRO-0252
0₉ – установка КМО₂	Ручная	Автомат: -Установка на плату ком-в с аксиальными(30000 комп/ч) и радиальными(7000комп/ч) выводами.
0₁₀ – пайка КПМ₁ и КМО₂	Двухканальная паяльная станция MBT201AE	Трехканальная паяльная станция MBT250AE
0₁₁– отмывка и сушка	Система отмывки SK-300	Система отмывки ICOM 8000M	Система отмывки ICOM 8000M
0₁₂– контроль качества отмывки	Устройство измерения ионных поверхностных загрязнений СМ - 20	Устройство измерения ионных поверхностных загрязнений СМ – 20	Устройство измерения ионных поверхностных загрязнений СМ -20
0₁₃– контроль качества модулей	Система визуального контроля MANTIS	Система визуального контроля MANTIS	Система оптического контроля Marantz 22Xfv – 450
0₁₄– ремонт	Ремонтный центр PRC – 2000	Ремонтный центр PRC – 2000	Ремонтный центр PRC – 2000
0₁₅– влагозащита	Установка влагозащиты распылением SB2900	Установка влагозащиты распылением SB2900	Установка влагозащиты распылением SB2900
0₁₆– контроль качества влагозащиты	Система визуального контроля VS 7	Система визуального контроля MANTIS	Система визуального контроля MANTIS
0₁₇– приемочный контроль	Станция для обнаружения производственных деффектов S96	Анализатор производственных дефектов MDA	Анализатор производственных дефектов MDA

4 Расчет технологической себестоимости модуля

4.1 Расчёт затрат на изготовление печатной платы и материалы

Произведем расчет размеров ПП и количества слоев.

Прежде чем считать приближенную площадь ПП, определим приближенные площади компонентов. Расчет площади компонентов приведен в приложении А.

Рассчитаем площадь ПП, по формуле (2):

, (2)

где - коэффициент, учитывающий возможность выполнения всех коммутационных соединений и автоматической сборки РМ ( = 3-20); - количество компонентов, устанавливаемых отдельно на верхней и нижней поверхностях ПП; - установочная площадь i-го компонента.

= 7

S_∑= 7 * 5659.68 = 39617.8 = 199 199 мм

Оцениваем тип ПП. Так как при сложной конструкции РМ электрические связи между выводами компонентов осуществляются МПП, рассчитываем число логических и сигнальных слоёв платы.

Производим расчет числа логических и сигнальных слоев платы (3):

, (3)

где = 0,05 – 0,07 – коэффициент, учитывающий влияние ширины и шага проводников, форм корпусов МС и монтажного поля; и - размеры МПП в соответствии S_Σ и ГОСТ 10317-79; - количество выводов компонентов; - количество компонентов, устанавливаемых на ПП; - частное от деления шага координатной сетки или основного шага размещения компонентов на любое целое число ( должно быть больше суммы минимальной ширины проводников и зазоров между ними); - коэффициент эффективности трассировки, его значение можно принять равным 0,95.

L_x=199; L_y=199; N_M=89шт; n_выв= 162 =0.95, =0.2

Подставим полученные данные в формулу (3):

Поскольку число наружных слоёв не может быть больше двух, а экранные слои размещают между логическими и сигнальными ( ), то общее число слоёв МПП можно вычислить по формуле (4):

. (4)

слоя

В результате проведенных расчетов мы получили, что ПП имеет 5 слоев.

Класс точности печатного монтажа – 5.

К_ПМ и К_ОЗ выбираем из нижеприведенных таблиц 3 и 4:

Таблица 3

Объем заказа, м²	5	10	100	500	1000	10000
К_ОЗ	0,44	0,39	0,3	0,26	0,22	0,2

Таблица 4

Класс точности печатногомонтажа

К_ПМ

1,2

1,5

1,8

Исходя из выше приведенных таблиц получаем, что: К_ПМ = 2, К_ОЗ=0.26.

Приближенно стоимость одной ПП можно вычислить по формуле (5):

С_ПЛ=С_ЕК_ПМК_ОЗS_n , (5)

где С_Е – стоимость м² изготовления односторонней, двусторонней и МПП при К_ПМ и К_ОЗ, равными единице.

Так как наша ПП имеет 4 слоя то, выбираем С_Е=6800 руб./м²

С_ПЛ=6800*2*0.26*0.039601=140 рублей.

Чтобы минимизировать стоимость ПП проведём ещё один сравнительный расчёт затрат на изготовление печатной платы. Для этого уменьшим размер ПП в 2 раза, т.е. возьмём значение =3,5, следовательно, получим ПП с большим количеством слоёв и меньшим размером.

Рассчитаем площадь ПП, по формуле (2):

=3,5

S_∑=3,5 * 5659.68 =1980.88=141 141 мм

Производим расчет числа логических и сигнальных слоев платы:

L_x=141мм; L_y=141мм; N_M=89шт; n_выв=162 =0.95, =0.2

Подставим полученные данные в формулу (3):

Поскольку число наружных слоёв не может быть больше двух, а экранные слои размещают между логическими и сигнальными ( ), то общее число слоёв МПП можно вычислить по формуле (4)

слоев

В результате проведенных расчетов мы получили, что ПП имеет 6 слоев.

Класс точности печатного монтажа – 5.

К_ПМ и К_ОЗ выбираем из таблиц 3 и 4:

Исходя из выше приведенных таблиц получаем, что: К_ПМ = 2, К_ОЗ=0.3.

Приближенно стоимость одной ПП можно вычислить по формуле (5):

Так как наша ПП имеет 6 слоев то, выбираем С_Е=9900 руб./м²

С_ПЛ=9900*2*0.3*0.019881=118 рублей.

Из выше приведенных расчётов видно, что ПП которая имеет 6 слоёв дешевле в изготовлении чем ПП имеющая 4 слоя.

В ниже приведенных таблицах будут приведены нормы расхода материалов, цены на материалы и компоненты:

Таблица 5 - Нормы расхода материалов

Наименование материала	Норма расхода
Флюс	0,3 л/м²
Припой	0,012 кг на 100 паек
Паяльная паста	0,004 кг на 100 паек
Влагозащитный лак	0,15 л/м²

Таблица 6 - Цены на материалы

Наименование материала	Цена
Флюс	370 руб./л
Припой	262 руб./кг
Паяльная паста	1000 руб./кг
Влагозащитный лак	738 руб./л

Цены на компоненты указаны в приложении А.

Затраты на материалы можно рассчитать по нижеприведенным приближенным формулам.

Затраты на флюсование поверхностей ПП РЭС рассчитывается по формуле (6)

, (6)

3.2 Расчет затрат на амортизацию и приобретения нового оборудования

Количество единиц оборудования, необходимое для выполнения сборочной операции (подготовки и установки компонентов на ПП), находится по формуле (9)

, (9)

где φ_μj– количество компонентов в μ-ом РМ, обрабатываемое j-м типом оборудования; N – программа выпуска РМ (300000 шт.); Р_С_j – производительность j-го типа оборудования ( шт./ч); F – фонд времени (ч) производства РЭС (2020 ч).

1) ручная установка компонентов (929 шт./ч);

2) автомат: вклейка компонентов в ленту (25000 шт./ч);

3) автомат: установка на плату компонентов с аксиальными выводами

(30000 шт./ч)

4) автомат: установка на плату компонентов с радиальными выводами

(7000 шт./ч)

Подставляя значения в формулу (9) получим

- автомат: вклейка компонентов в ленту (25000 шт./ч)

- автомат: установка на плату компонентов с аксиальными выводами

(30000 шт./ч)

- автомат: установка на плату компонентов с радиальными выводами

(7000 шт./ч)

В случае пайки выводов элементов одиночной или двойной волной припоя выражение для расчета количества линий пайки имеет вид (10)

(10)

где l_gμ – размер μ-ой ПП по направлению движения конвейера (0.3 м) ; V_К – скорость движения конвейера, которую выбирают с учетом плотности печатного монтажа

(60 м/ч).

Подставляя значения в формулу (10) получим

- двухканальная паяльная станция MBT250AE со скоростью движения конвейера 0,5м/мин

- система пайки волной System 1025F со скоростью 0.3 м/мин

В современных системах отмывки РМ последовательно реализуются три стадии: отмывка, ополаскивание и сушка. Выражение для определения количества систем отмывки можно представить в виде (11)

, (11)

где P_ОТ– производительность (плат/ч) систем отмывки.

Подставляя значения в формулу (11) получим

- система отмывки SK-300:

- система отмывки ICOM8000M:

Формула расчета количества устройств контроля поверхностных загрязнений имеет вид (12)

Q_З= G·B/(P_З·F) , (12)

где B – число контрольных проверок за время F, определяемое стабильностью ТП отмывки РМ (2); G-обьем выборки равный 100; P₃ – производительность (плат/ч) устройств контроля.

Подставляя значения в формулу (12) получим

- устройство измерения ионных поверхностных загрязнений СМ-11 с 5,тогда

- устройство измерения ионных поверхностных загрязнений СМ-11 с 15,тогда

Влагозащиту производят погружением РМ в ванну с полимерным материалом или его распылением. При методе распыления количество распылительных устройств вычисляют, используя формулу (13)

(13)

где -время(мин)распыления полимерного материала; -суммарная площадь ( ) всех ПП РЭС; -скорость распыления ( /мин) полимерного материала.

- установка влагозащиты распылением SB2900

Количество печей сушки полимерного материала находится с помощью формулы (14)

, (14)

где t_сш – время (мин) сушки последнего слоя материала; N₃ – количество РМ, одновременно загружаемых в печь (50).

Подставляя значения в формулу (14) получим

Q_ПС=1*150*300000*2/(60*2020*50)=15.7

Количество устройств визуального контроля определяют по формуле (15)

(15)

где t_пс – время (мин) контроля качества паяного соединения (0.02 мин);

γ_μ – число паяных соединений в μ-ом РМ (162шт.). Предполагается, что одновременно с контролем паяных соединений проверяется правильность установки компонентов и отсутствие коротких замыканий между печатными проводниками.

Подставляя значения в формулу (15) получим

Q_УВК=300000*0.02*162/(60*2020)=8.1

Количество Q_ЭК систем электрического контроля ПП, количество Q_ОК систем оптического контроля РМ определяется по формулам (16) и (17)

Q_ЭК=χ₁·N/(P_ЭК·F) , (16)

где Р_ЭК – производительность (плат/ч) систем электрического контроля (300 плат/ч).

Подставляя значения в формулу (16) получим

Q_ЭК=1*300000/(300*2020)=0,5

Q_ОК= χ₁·N/(Р_ОК·F) , (17)

где Р_ОК – производительность систем оптического контроля (100000 плат/ч).

Подставляя значения в формулу (17) получим

Q_ОК=1*300000/(100000*2020)=0.0014

Количество систем внутрисхемного и функционального контроля РМ рассчитывается по формуле (18)

, (18)

где η_Тμ – число контрольных точек в μ-ом РМ, необходимое для диагностики его функционирования (300 точек); Р_Т – производительность (точек/ч) тестового оборудования (18000 точек/ч).

Подставляя значения в формулу (18) получим

Q_Т=300000*300/(18000*2020)=0.30

Количество радиоизмерительных приборов для контроля ПП вычисляется по формуле (19)

Q_РП= T_ЭК / (60·F), (19)

где T_ЭК – время электрического контроля ПП, определяемое из выражения по формуле (20)

, (20)

где γ_эμ – число электрических цепей в μ-ой ПП (427 цепей); t_эк – время контроля одной цепи (0.07 мин.).

Подставляя значения в формулу (20) получим

T_ЭК=427*0.07*300000=24500мин. =2450 ч

Подставляя значения в формулу (2.18) получим

Q_РП=245000/(60*3000)=1.38

Количество радиоизмерительных стендов, используемых при приемочном контроле, рассчитывается по формуле (21)

Q_РС= Т_ПК/ (60·F) , (21)

где Т_ПК – время приемочного контроля РМ, значение которого можно вычислить, используя формулу (22)

, (22)

где γ_пμ – число выходных электрических параметров μ-го РМ (5); t_пк – среднее время контроля одного параметра (0.1 мин.).

Подставляя значения в формулу (22) получим

Т_ПК =5*0.1*1300000=150000 мин. =2500 ч

Подставляя значения в формулу (21) получим

Q_РС=150000/(60*2020)=1.25

По величине Q_РС находят фактический фонд времени оборудования j-го типа, требующийся для выполнения программы выпуска РМ, он представлен в формуле (23)

, (23)

Фонды времени F_ф_j являются исходными данными для расчета рабочего времени операторов, обслуживающих оборудование j-го типа рассчитывается по формуле (24)

, (24)

где g₀_j – количество единиц оборудования, закрепляемое за одним оператором.

Рассчитаем F_ф_jи F_р_jдля всех трех вариантов технологического комплекса исходя из формул (23) и (24).

Для первого варианта будут следующие значения

0₂ – нанесение клея;

F_Ф=2020*0.027=55

F_Р=81/1=55

0₃ – установка КПМ₁;

F_Р=81/1=55

0₄ – полимеризация клея;

F_Р=81/1=55

0₅ – переворот ПП;

F_Р=0

0₆ – нанесение паяльнй пасты;

F_Р=81/1=55

0₇ – установка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₈ – пайка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₉ – установка КМО₂;

F_Р=0

0₁₀ – пайка КПМ₁ и КМО₂;

F_Р=81/1=55

0₁₁ – отмывка модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₂ – контроль качества отмывки;

F_Р=81/1=55

0₁₃ – контроль качества модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₄ – ремонт;

F_Р=0

0₁₅ – влагозащита;

F_Р=81/1=55

0₁₆ – контроль качества влагозащиты;

F_Р=81/1=55

0₁₇ – приемочный контроль;

F_Р=81/1=55

Для второго варианта будут следующие значения:

0₂ – нанесение клея;

F_Ф=2020*0.027=55

F_Р=81/1=55

0₃ – установка КПМ₁;

F_Р=81/1=55

0₄ – полимеризация клея;

F_Р=81/1=55

0₅ – переворот ПП;

F_Р=81/1=55

0₆ – нанесение паяльнй пасты;

F_Р=81/1=55

0₇ – установка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₈ – пайка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₉ – установка КМО₂;

F_Р=81/1=55

0₁₀ – пайка КПМ₁ и КМО₂;

F_Р=81/1=55

0₁₁ – отмывка модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₂ – контроль качества отмывки;

F_Р=81/1=55

0₁₃ – контроль качества модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₄ – ремонт;

F_Р=81/1=55

0₁₅ – влагозащита;

F_Р=81/1=55

0₁₆ – контроль качества влагозащиты;

F_Р=81/1=55

0₁₇ – приемочный контроль;

F_Р=81/1=55

Для третьего варианта будут следующие значения:

0₂ – нанесение клея;

F_Ф=2020*0.027=55

F_Р=81/1=55

0₃ – установка КПМ₁;

F_Р=81/1=55

0₄ – полимеризация клея;

F_Р=81/1=55

0₅ – переворот ПП;

F_Р=81/1=55

0₆ – нанесение паяльнй пасты;

F_Р=81/1=55

0₇ – установка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₈ – пайка КПМ₂;

F_Р=81/1=55

0₉ – установка КМО₂;

F_Р=81/1=55

0₁₀ – пайка КПМ₁ и КМО₂;

F_Р=81/1=55

0₁₁ – отмывка модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₂ – контроль качества отмывки;

F_Р=81/1=55

0₁₃ – контроль качества модулей;

F_Р=81/1=55

0₁₄ – ремонт;

F_Р=81/1=55

0₁₅ – влагозащита;

F_Р=81/1=55

0₁₆ – контроль качества влагозащиты;

F_Р=81/1=55

0₁₇ – приемочный контроль;

F_Р=81/1=55

Время выполнения сборочно-монтажных операций рабочими вручную определяется по формуле (25)

, (25)

где V_μ – количество компонентов в μ-м РМ, обрабатываемых вручную; Т_μ_i – норма времени (мин) обработки i-го компонента (15 мин).

Подставляя значения в формулу (25) получим

Т₀ =15*300000/60=75000 мин. = 1250 ч

4.3 Расчет затрат на зарплату рабочих и операторов

Для расчета затрат на зарплату операторов с отчислениями можно воспользоваться формулой (26)

, (26)

где А – количество типов оборудования; Ч_j – часовая ставка оператора, закрепленного за j-м типом оборудования (34 руб.); Е₀_j – установленная доля доплаты по j-му типу оборудования,15 %; Д – средняя доля дополнительной зарплаты,15 %; Г – установленная доля отчислений,15 %.

Определим затраты на зарплату операторов на всех технологических операциях по формуле (26).

Для всех трех вариантов затраты будут следующие

0₂ – нанесение клея;