Электрический монтаж радиоэлектронной аппаратуры

Лекция №5

Соединение электрических элементов в приборостроении – одна из наиболее распространенных операций. Трудоемкость сборочно-монтажных работ составляет 40-75% общей трудоемкости изготовления электронной аппаратуры. По статистике 50-80% всех отказов в аппаратуре происходит из-за некачественных электрических соединений.

Под электрическим монтажом на производстве понимают технологический процесс соединения отдельных электроэлементов в единую систему. Он включает в себя определенный список работ подготовительного и организационного характера (подготовка отдельных элементов), непосредственно процесс соединения, процессы регулирования, настройки и контроля характеристик участков схемы и всего устройства. Качество проведения этих работ в дальнейшем определяет надежность работы прибора в целом.

Отдельные электрические или радиоэлектронные элементы и функциональные устройства, соединяемые во время электромонтажа в единую принципиальную электрическую схему, называют элементной базой (резисторы, конденсаторы, диоды, трансформаторы, микросхемы, переключатели и т.д.).

Для сокращения технологического цикла сборки и получения идентичного монтажа на разных экземплярах аппаратуры рекомендуется изолированные провода соединять в жгуты (рис. 1). Жгуты чаще всего используют для внутриблочного монтажа.

Рис. 1. Жгут: 1 – провода; 2 - нитки

Жгутовый монтаж радиоэлектронной аппаратуры состоит из следующих характерных этапов:

1) подготовка радиодеталей;

2) заготовка монтажных проводов, кабелей, жгутов;

3) электрический монтаж аппаратуры;

4) пайка монтажных соединений;

5) сварка монтажных соединений.

Подготовка радиодеталей к монтажу. Навесные детали (конденсаторы, резисторы, полупроводниковые приборы) перед монтажом проходят подготовку, во время которой выпрямляют, подрезают, лудят и изгибают выводы (рис. 2).

Рис. 2. Примеры формовки выводов элементов перед монтажом

Обычно длину выводов выбирают с таким расчетом, чтобы после их закрепления на контактных лепестках расстояние между местом крепления (пайки) и корпусом радиодетали было бы минимальным, но не менее 8—10 мм (если нет специальных указаний в технологической карте).

Подготовка навесных деталей ведется с применением специальных приспособлений и установок, позволяющих механизировать и автоматизировать эти операции.

Заготовка монтажных проводов, кабелей и жгутов. Заготовку монтажных проводов начинают с правки (выравнивания) провода, поступающего на завод в бухтах. После этого провод разрезают на заготовки необходимой длины, указанной в технической документации.

При монтажных работах сращивание проводов из отдельных отрезков не допускается. Марку провода, его сечение и расцветку также определяют по технической документации.

В серийном производстве для мерной резки проводов применяют приспособления и станки, значительно повышающие производительность труда и точность этой операции.

Резку и зачистку концов монтажных проводов в условиях массового производства выполняют на специальном автомате (рис. 2).

Автомат предназначен для мерной резки монтажных проводов длиной от 50 до 1350 мм различных марок и сечений с одновременным обжигом изоляции.

Провод 13 с катушки 1 (рис. 3) протягивается через механизм предварительной подачи 2, роликовый механизм рихтовки 3, мерный ролик 4, механизм подачи (ролики 5, 6), механизм зажима 8 и механизм обжига 7 к механизму резки 10.

Рис. 3.Автомат для резки и зачистки концов монтажных проводов: 1 – катушка с проводом; 2 – механизм предварительной подачи; 3 – механизм рихтовки; 4 – мерный ролик; 5, 6 – механизм подачи провода; 7 – механизм обжига; 8, 9 – механизм зажима; 10 – механизм резки; 11 – тара; 12 – контактные зажимы; 13 - провод

После установки по шкале необходимого размера включается автомат. Ролики 5 поджимают к неподвижным ведущим роликам 6 провод и протягивают его на необходимую длину. По достижении заданной длины ведущие подвижные ролики 5 отходят от ведущих неподвижных роликов 6 с помощью пневмосистемы, затем происходит зажим провода зажимами 8 и 9.

После этого механизм обжига 7 наджигает изоляцию провода в двух местах. Далее провод разрезается между надожженными местами отрезным ножом 10 и выталкивается захватом 9 с помощью пневмосистемы в тару 11.

Ролики 5 и 6 сменные в зависимости от сечения провода. После резки монтажные провода и кабели поступают на заделку концов, которая состоит из следующих операций: зачистки концов от изоляции и экранирующей оплетки, удаления окисной пленки, скручивания жил, лужения и закрепления концов изоляции.

Способ заделки концов зависит от ряда факторов: марки применяемого провода или кабеля, конструктивных особенностей монтажа и его деталей, условий эксплуатации радиоаппаратуры, а также масштаба производства.

Рис. 4. Разделка конца экранированного провода: 1 – жила; 2 – изоляция; 3 – экранирующая оплетка	Рис. 5. Разделка конца провода БПВЛЭ (БПШЭ, МГВЛЭ): 1 – жила; 2- пластиковая изоляция; 3 – текстильная оплетка

Зачистка провода от текстильной, пластиковой, пленочной изоляции производится одним из способов:

- надрез на автомате (МГВ, МГВЛ, МГВСЛ, БПТ-20, ПВМ, ПМОВ);

- электрообжиг на автомате одновременно с мерной резкой заготовок (МГВ, МГВЛ, ПВЛ, ПМВГ, МГШВ, МОГ);

- специальными щипцами (МЦСЛ, ЛПЛ, МОГ, ТМ-250, ПМОВ, БПВЛ).

Эмалевую изоляция удаляют:

- шлифовальной шкуркой (ПЭТ, ПЭЛ);

- опуская концы провода в муравьиную кислоту, затем протирая мягкой тряпкой (ПЭВ, ПЭМ);

- нагревая в верхней части пламени спиртовой горелки распущенный конец провода до светло-соломенного свечения и быстро погружая в спирт крепостью не менее 94⁰, а затем протирая тряпкой (многожильные провода ЛЭШО, ЛЭШД);

- с помощью нагревательного приспособления – концы провода вводят внутрь фарфоровой трубки, на которую намотана нагревательная спираль, где эмаль сгорает;

- с помощью механического приспособления – металлические щетки вращаются в противоположных направлениях при помощи электродвигателя.

Для большинства соединений достаточна зачистка изоляции на участке провода длиной 7-10 мм. После снятия изоляции проводят лужение зачищенных от изоляции концов: погружают их электрованную с расплавленным припоем ПОС-40 или ПОС-61 на 1-2 сек. Предварительно место лужения покрывают бескислотным флюсом (спиртовый раствор канифоли).

Концы изоляции проводов с волокнистой изоляцией закрепляют для предохранения от разлохмачивания нитками (оклетневка), электроизоляционными трубками, наконечниками из пластмассы или нитролаком. Оклетневка (рис. 6) состоит в наматывании на изоляцию слоя ниток и в соответствующем их закреплении. Оклетневку выполняют цветными хлопчатобумажными или шелковыми нитками, которые потом покрывают клеем БФ-4 или нитролаком, производят ее с использование полуавтомата.

Рис. 6. Закрепление изоляции провода ниткой (оклетневка)     Рис. 7. Закрепление изоляции провода отрезком трубки: 1 – жила провода; 2 - полихлорвиниловая трубка; 3 - изоляция

Хорошим способом заделки хлопчатобумажной изоляции на концах провода является заделка с помощью хлорвиниловых, резиновых или линоксиновых трубок (рис. 7).

Установка, показанная на рис. 8, предназначена для зачистки провода от экранирующей оплетки со 100% плотностью заполнения.

Рис. 8. Установка для снятия экранирующей оплетки: 1 – втулка; 2 – ножи; 3 – фрезы, соответствующие диаметру обрабатываемого провода; 4 – провод; 5 – упор; 6 – экранирующая оплетка

В основе работы установки заложен принцип винтового среза экранирующей оплетки с помощью вращающихся фрез и ножей. Перемещением втулки 1 устанавливается расстояние между ножами 2 и жестко связанными с ними фрезами 3, соответствующее диаметру обрабатываемого провода. Провод 4 вводится в отверстие втулки и подается до упора 5. Фрезы, вращаясь навстречу движению провода, загибают экранирующую оплетку 6, которая срезается, попадая в зазор между зубьями фрез и ножами.

Концы проводов в жгутах и междублочных кабелях маркируют используя изоляцию проводов различного цвета, метки из разноцветных нитроэмалей, наконечники из цветных или нумерованных полихлорвиниловых трубок, съемные бирки.

Электрический монтаж состоит в укладке проводов, жгутов и кабелей на шасси прибора, механическом закреплении жил проводов и выводов навесных радиодеталей на контактах, контактных лепестках и последующей пайке или сварке мест соединения.

Принят следующий порядок выполнения монтажа:

1) монтаж расшивочных панелей, переключателей и других обособленных узлов;

2) монтаж перемычек из голого провода;

3) установка одиночных проводов;

4) установка на шасси предварительно смонтированных узлов и монтаж проводов, идущих от этих узлов;

5) укладка жгута на шасси и монтаж его проводов;

6) монтаж навесных радиодеталей (резисторов, конденсаторов).

Детали и узлы, поступающие на монтаж, должны иметь облуженные контактные лепестки и выводы. Обычно их лудят припоями ПОС-40, ПОС-61. Слой полуды должен быть сплошным, одинаковой толщины, не более 50-70 мкм. Луженая поверхность должна быть чистой, глянцевой, ровной, без потеков припоя.

Лепестки и выводы обрабатывают двумя способами:

- горячим лужением (погружением в расплавленный припой);

- гальваническим лужением (в электролитических ваннах) – лучше.

Укладку проводов и жгутов проводят в строгом соответствии с монтажной схемой. Длинные монтажные провода и жгуты закрепляют на шасси специальными скобами, чтобы избежать изменения расстояния между проводниками в условиях эксплуатации. Крепление жгутов и кабелей рекомендуется производить на участках длиной более 150 мм. Подключение проводов жгута к контактным лепесткам выполняют в соответствии с маркировкой, расцветкой и длиной их концов. В зависимости от требований, предъявляемых к прочности монтажа, применяют различные способы крепления проводников на контактных лепестках. Обычно концы монтажных проводов продевают в отверстие лепестка (контакта) и загибают. Если же аппаратура предназначена для работы в условиях тряски и вибрации, концы проводов отгибают вокруг лепестков 1-2 оборота и обжимают. Навесные радиодетали располагают друг от друга, а также от шасси и токопроводящих поверхностей не менее чем на 2 мм; надписи номиналов и маркировка на этих деталях должны быть хорошо видны и удобны для чтения.

На рис. 9 показаны способы механического крепления жил проводов и выводов радиодеталей на контактных лепестках различной конструкции.

а) б) в) г) д) е) ж) з)

Рис. 9. Крепление жил проводов и выводов радиодеталей на контактных лепестках: а-б – продеванием в отверстие контактного лепестка и отгибанием; в-е – продеванием в отверстие контактного лепестка и загибанием вокруг него на полоборота; ж-з продеванием в отверстие контактного лепестка и загибанием вокруг него на полный оборот; 1 – контакт; 2 – панель; 3 – провод; 4 – лепесток; 5 – резистор; 6 – изоляционная трубка; 7 – конденсатор; 8 – круглый контакт; 9 – сечение контакта; 10 – контакт;

а) б) в)	При установке в аппаратуру жгуты закрепляют. В качестве элементов крепления используют скобы, хомутики в стационарной аппаратуре (рис. 10) и ленты, мастики, нити в бортовой аппаратуре.
Рис. 10. Элементы фиксации жгута: а) скоба двусторонняя; б) скоба односторонняя; в) хомутик

В качестве материала для скоб и хомутиков лучше использовать пластмассы, так как металлические скобы образуют по длине жгута замкнутые витки и могут исказить или ослабить передаваемый сигнал. Шаг крепления зависит от диаметра жгута и выбранного элемента крепления. Изгиб и ответвление жгута необходимо дополнительно фиксировать в местах поворота.

Пайка монтажных соединений необходима для обеспечения механически прочного и надежного электрического контакта; выполняют ее мягкими оловянно-свинцовыми припоями.

Хотя пайка оловянно-свинцовыми припоями и является основным способом соединений монтажа и широко распространена, она имеет ряд существенных недостатков:

а) сравнительно небольшой температурный интервал (от -60 до +130⁰С);

б) низкая механическая прочность паяного соединения, выполненного легкоплавкими припоями;

в) высокая стоимость припоев и флюсов;

г) трудность механизации и автоматизации процесса.

Сварка монтажных соединений. Сварное соединение характеризуется повышенной механической прочностью, малым электрическим сопротивлением, надежностью при тепловых перегрузках. Сварка дает следующие преимущества:

а) отпадает необходимость производить лужение или серебрение поверхностей соединяемых деталей;

б) отсутствуют затраты на припои и флюсы;

в) отсутствуют вредные испарения, характерные при пайке;

г) появляется возможность соединения таких материалов, как нихром, константан, фехраль, не поддающихся пайке.

Однако замена пайки сваркой приводит к необходимости изменения конструкции монтажных деталей радиоаппаратуры. Эти изменения касаются главным образом лепестков и определяются технологическими требованиями.

Литература

1. Гусев В.П. Технология радиоаппаратостроения. Учеб. пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1972.

2. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры: Учебник для радиотех. спец. техникумов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1989. 463 с.: ил.

3. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебник для вузов / К.И. Белибин, А.И. Власов, Л.В. Журавлева и др. Под общ. ред. В.А. Шахнова – М.: Изд-во МГТУ им. М. Баумана. 2002. – 528 с.

4. Основи технології складання приладів: Підручник / В.О. Румбешта – К: ІСДО, 1993. 303 с.