CC BY
33
ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА «УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА» А.П. Акимов, И.А. Манько, А.В. Перепелкин, С.Ф. Соболев
Лаборатория поверхностного монтажа создается с целью повышения уровня знаний выпускаемых специалистов и организации в Санкт-Петербурге повышения квалификации специалистов в области поверхностного монтажа с полным информационным обеспечением в системе класса PLM (Product Lifecycle Management) c ППП «Allegro» фирмы Cadenee. Реализация данного проекта предполагает создание межкафедральной лаборатории сборки и поверхностного монтажа на базе кафедры технологии приборостроения.
Описание лаборатории
В последнее время роль электронных систем в приборах резко возросла, и появились новые технологии изготовления электронных систем, в том числе и поверхностного монтажа. В настоящее время целый ряд фирм поставляет специализированное оборудование для поверхностного монтажа, вспомогательные материалы и т.п.: ESSEMTEC AG, TRESTON, FINNSONIC, X_TEK, Bruel&Kjer, LEM, PACE and WELLER, CRAMOLIN, FLUKE, AGILENT (HP), KENWOOD,METRIX, PHOTNIX CONTACT, SIEMENS, TEKTRONIX, МАГИСТР, ОАО «Компания ИМПУЛЬС», ПО «Белвар», АО «Римеда».
Предполагается производство плат с поверхностным монтажом для изготовления опытных и серийных образцов по разработкам кафедры электротехники и прецизионных электромеханических систем (ЭТ и ПЭМС) и других заказчиков. Методическое руководство работой учебной лаборатории осуществляет преподаватель кафедры технологии приборостроения (ТПС). Заместителем его по обеспечению производственной и коммерческой деятельности назначается сотрудник кафедры ЭТ и ПЭМС.
В рамках данной программы решаются инновационные, образовательные и научно-производственные задачи.
Инновационные задачи:
• организация учебного процесса в тесной кооперации с научными и производственными отделами «ОАО Техприбор», а также с инновационными коммерческими компаниями;
• использование в учебном процессе новейших информационных технологий мирового уровня, реализуемых программными системами класса PLM (Product Lifecycle Management), которые обеспечивают информационную поддержку жизненного цикла изделий (ИПИ-технологии);
• создание интегрированных систем проектирования и изготовления изделий на основе технологий поверхностного монтажа.
Образовательные задачи:
• формирование ряда учебных курсов, циклов лекций и лабораторных работ, обеспечивающих комплексную подготовку специалистов по применению технологии поверхностного монтажа;
• создание многоуровневой системы подготовки специалистов в области компьютеризации процессов проектирования и изготовления изделий на основе технологий поверхностного монтажа;
• создание системы сопровождения, обеспечивающей сквозное отслеживание качества процесса обучения специалиста по всему жизненному циклу обучения (абитуриент - студент - специалист).
Научно-производственные задачи:
• создание участка поверхностного монтажа с полным информационным обеспечении в системе класса PLM (Product Lifecycle Management);
• разработка методов и программных компонентов технологической подготовки производства, необходимых для информационной поддержки жизненного цикла изделий на предприятии;
• разработка методов и создание программных механизмов адаптации универсальных PLM-решений к особенностям отечественного производства.
Технологический процесс поверхностного монтажа предполагает следующие операции:
• комплектовочная;
• подготовительная;
• подготовка основания печатной платы;
• установка ЭРЭ и ИМС на печатную плату;
• пайка;
• промывочная;
• лакировочная;
• контроль и настройка, устранение дефектов;
• упаковочная.
Рис. 1. Проект лаборатории: 1 - гардероб, 2 - шкаф, 3 - кулер для воды, 4 - стул, 5 - стол круглый, 6 - диван, 7 - стул вращающийся, 8 - стол промывки печатных плат
с ультразвуковыми ваннами DSC, 9 - стол с ремонтными паяльными станциями, 10 - стол с системой визуального контроля MIGHTY MAG, 11 - стол с ПК и телефоном, 12 - стол подготовки паяльной пасты, 13 - устройство трафоретной печати, 14 - устройство установки ЭРЭ на печатную плату, 15 - шкаф с ЭРЭ, 16 - стол с паяльной печью
Лаборатория может быть размещена на произвольной площади. Оборудование, необходимое для технологического процесса, схематически разделяется на следующие зоны: нанесение пасты, установка ЭРЭ, пайка, а также зона для ремонта, промывки, контроля и лакировки изделий. Также предусмотрены помещения для приема заказов, складские помещения и место для отдыха.
На участках должно быть установлено следующее оборудование.
1. Полуавтоматическое устройство трафаретной печати SPR-40 фирмы APS. Предназначено для нанесения паяльной пасты или клея на печатные платы методом трафаретной печати через металлические шаблоны или сетчатые трафареты.
Максимальная зона работы 406x457 мм.
Размеры 724x838x355 мм.
Ориентировочная стоимость 8153 у.е.
2. Устройство нанесения ЭРЭ на печатную плату L-40 фирмы APS (рис. 2). Предназначено для установки компонентов поверхностного монтажа на печатную плату в условиях серийного производства.
Размеры 965x1220x1320 мм.
Ориентировочная стоимость 31458 у. е.
Рис. 2. Устройство нанесения ЭРЭ на печатную плату
3. Конвейерная печь полного конвекционного оплавления GE-12 фирмы APS. Предназначена для профессиональной пайки компонентов на печатные платы методом оплавления в условиях серийного производства.
Размеры 990x813x483 мм.
Ориентировочная стоимость 10000 у. е.
4. Ультразвуковые настольные ванны серии SC фирмы SONICOR. Предназначены для удаления загрязнений с поверхности электронных модулей после монтажа.
Внутренние размеры 140x127x63 мм (1.1 л)-406х355х274 мм (39.5 л).
Ориентировочная стоимость 341-4734 у. е.
5. Система визуального контроля - линза с подсветкой MIGHTY MAG фирмы AVEN TOOLS. Предназначена для контроля качества монтажа поверхностных компонентов.
Размеры экрана 152x157 мм.
Ориентировочная стоимость 150 у. е.
6. Ремонтная цифровая паяльная станция EX-750 фирмы A.P.E. Предназначена для сборочных и ремонтных работ в условиях опытного и мелкосерийного производства.
Имеет в своем составе контактный паяльник, термовоздушный паяльник, термопинцет, термоотсос.
Ориентировочная стоимость 2488 у. е.
7. Паяльная станция SVS-500AS фирмы TAIYO ELECTRIC IND.CO.,LTD. Предназначена для сборочных и ремонтных работ в условиях опытного и мелкосерийного производства. Имеет в своем составе контактный паяльник, термоотсос.
Ориентировочная стоимость 1017 у. е.
Общая стоимость оборудования, без учета настройки и расходных материалов, составляет 55000 y.e.
Учебный процесс
Учебный процесс состоит из лекций и лабораторных работ общей продолжительностью 16 академических часов.
Лекция 1. Технология электромонтажа элементов, устанавливаемых в отверстие, и поверхностный монтаж. Преимущества и недостатки, себестоимость электромонтажных работ. Контрольно-измерительное оборудование.
Лабораторная работа 1. Пайка с использованием паяльной станции электроэлементов, устанавливаемых в отверстие.
Методика проведения лабораторной работы заключается в ознакомлении с методическими указаниями, изучении материалов для пайки, выполнении пайки на имеющемся оборудовании, выполнении выпайки элементов, оформлении отчета.
Лекция 2. Поверхностный монтаж. Типовой технологический процесс. Отработка конструкции платы на технологичность. Технологическое оборудование, обеспечивающее технологический процесс.
Лабораторная работа 2. Установка электроэлементов поверхностным монтажом и пайка в конвекционной печи.
Методика проведения работы заключается в ознакомлении с методическими указаниями, знакомстве с паяльной станцией М-50 или другой, ознакомлении с технологическими возможностями станции, знакомстве с установкой ПМИ и ее конструктивными характеристиками, выполнении работы с конкретными характеристиками ПМИ, демонтаже изделий, оформлении отчета.
Лекция 3. Выбор оборудования для изготовления шаблонов и нанесения защитных масок. Методы испытаний и испытательное оборудование.
Лабораторная работа 3. Нанесение защитной маски методом шелкографии.
Методика работы заключается в ознакомлении с методическими указаниями, знакомстве с защитными масками (существующими и имеющимися в наличии), выполнении работы по нанесению защитной маски на существующем оборудовании методом шелкографии, очистке платы от нанесенной маски в соответствующих растворах, оформлении отчета.
Лекция 4. Выбор оборудования для установки электроэлементов в зависимости от применяемой элементной базы и типа производства. Системы управления оборудованием - ручное управление, с запоминанием и повторением процесса, автоматизированные установки.
Лабораторная работа 4 на монтажной станции с использованием ПК.
Методика работы заключается в ознакомлении с существующим оборудованием для установки ПМИ в зависимости от конструкции изделия и типа производства, знакомстве с существующими системами управлениями оборудования на имеющимся компьютерном оборудовании в аудитории кафедры ТПС, выборе оборудования и системы управления им для конкретных типов элементов плат. В зависимости от типа
производства используются как ручные, так и автоматизированные системы управления.
Обучение студентов современным методам изготовления плат печатного монтажа позволит существенно повысить уровень знаний выпускаемых специалистов. Подробные методики проведения работ будут разработаны после получения оборудования.
Заключение
Описанная в работе лаборатория позволит значительно увеличить качество подготовки специалистов в таких актуальных областях, как компьютеризация процессов систем проектирования и изготовление изделий на основе технологий поверхностного монтажа. Лаборатория способна взять на себя производство опытных и серийных образцов по разработкам кафедры ЭТ и ПЭМС на коммерческой основе с целью поддержки пополнения материально-технической базы кафедры и университета в целом для совершенствования качества учебного процесса.
Литература
1. <http://www.torex.spb.ru/>
2. <http://www.pribor.ru/>
3. <http://www.tlt-micro.spb.ru/>
