CC BY
93
6. Информация о ЧС Комитета по чрезвычайным ситуациям РК [Электронный ресурс] -http://emer.gov.kz/ru/operativnaya-obstanovka/informatsiya-o-chs.
7. «Unmanned aircraft systems for emergency management: a guide for policy makers and practitioners» // Price, Darren E., Monterey, California: Naval Postgraduate School, 2016.
8. «Remotely piloted aircraft system applications in conservation and ecology», Ned Horning // American Museum of Natural History, Central Park West at 79th Street, New York NY, 10024-5192 // Remote Sensing in Ecology and Conservation, 2018.
9. https://www.ktk.kz/ru/news/video/2 018/02/07/8 95 94
10. Drones For Emergency Services: Use and Value, A. Jackman [Электронныйресурс]. -https://skytango.com/drones-for-emergency-services-use-and-value/.
11. Тулегулов А.Д., Ергалиев Д.С., Мусагулова Ж.С., Нысанбаева А.Б. Геометрические искажения и геометрическая коррекция спутниковых снимков. Надежность и качество-2 013: Международный симпозиум.-Пенза, 2013., том 1. - С.359-161.
12. Ашуров А.Е., Ермеков Ф.К., Ергалиев Д.С. Применение технологии высокоточной спутниковой навигации для мониторинга пространственно-протяженных объектов. Надежность и качество. Труды международного симпозиума. г.Пенза, РФ - 22 -31 мая 2017 г., №2, С. 38-41.
УДК 6.67.02
Салихов И.А., Алтунин А.А.
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина», Снежинск, Россия
КОНТРОЛЬ И АНАЛИЗ КАЧЕСТВА МОНТАЖА МИКРОСХЕМ С ШАРИКОВЫМИ ВЫВОДАМИ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ ОТВЕТСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Целью данного исследования был анализ надёжности качества поверхностного монтажа BGA - компонентов в условиях нашего предприятия. Быти рассмотрены микросхемы 1892ВМ8Я и микросхема 1892ВМ10Я. Анализ показал, что монтаж микросхемы 1892ВМ8Я прошёл без дефектов, а при монтаже микросхемы 1892ВМ10Я быт обнаружен дефект - пустоты внутри шарикового вывода. Данный дефект образуется вследствие дегазации флюса внутрь паяного соединения. Для исключения этого дефекта требуется подобрать другие технологические режимы
Ключевые слова:
BGA-МИКРОСХЕМЫ, ШАРИКОВЫЕ ВЫВОДЫ, ДЕФЕКТЫ ПАЙКИ, ПУСТОТЫ В ПАЙКЕ
При разработке бортового вычислителя СНАУ [1] были применены микросхемы 18 92ВМ8Я ( тип корпуса - HSBGA - 416, размер корпуса 3 5х35 мм, шаг вывода 1,27 мм, диаметр шарикового вывода 0,65 ) и 1892ВМ10Я ( тип корпуса - HSBGA - 400, размер корпуса 21х21 мм, шаг вывода 1 мм, диаметр шарикового вывода 0,5 )
В процессе изготовления возник вопрос контроля качества паяных соединений компонентов BGA. Компоненты BGA контролируются по тем же критериям что и остальные элементы поверхностного монтажа. Идеальное паяное соединение должно иметь плавный переход между шариковым или столбиковым выводом и краем блестящей галтели. Но самая главная трудность в том, что визуально можно проверить только пайку внешних рядов, большинство паяных соединений скрыты за внешними рядами и проверить качество их пайки можно только на рентгеновском оборудовании.
На нашем предприятии для контроля пайки данных элементов применяется рентгеновский микроскоп. Рентгеновские лучи в нём генерируются в рентгеновской трубке, проходят через анализируемый образец и попадают в приемное устройство -цифровой усилитель изображения - детектор, который преобразует входящие рентгеновские лучи в видимый образ. Этот образ видит оператор на мониторе. Объект или материал, обладающий большей плотностью по сравнению с окружающими, поглощает больше рентгеновских лучей. В результате через образец в месте большей плотности проходит меньше лучей, и меньше лучей попадёт на детектор, образуя тень. Таким образом, на рентгеновском снимке места нанесения припоя, границы компонентов и медные дорожки выглядят более темными.
В ходе проверки монтажа микросхемы 1892 ВМ8Я получена рентгенограмма, представленная на рисунке 1, которая показала отсутствие дефектов пайки.
В ходе проверки монтажа микросхемы 18 92ВМ10Я также получена рентгенограмма, был выявлен следующий дефект - пустоты внутри шариковых выводов, рисунок 2.
Пустоты представляют собой пузырьки воздуха или неметаллические вкрапления в паяных соединениях. Для большинства оловянно-свинцовых припоев всегда сохраняется определённый уровень образования пустот.
Существует несколько видов пустот оловянно -свинцовых сплавов:
- планарные пустоты, представляют собой серию небольших пустот(менее 25 мкм), располагаются на границе раздела контактная площадка -припой
Рисунок 1 - Рентгенограмма установленной на плату микросхемы 18 92ВМ8Я
Рисунок 2 - Рентгенограмма установленной на плату микросхемы 18 92ВМ8Я
- пустоты в микропереходах. Пустоты диаметром 100 мкм и более формируются в микропереходах контактной площадки.
- макропустоты пустоты возникающие при испарении ингредиентов флюса внутрь паяльной пасты обычно диаметром 100-300 мкм. [3]
Для нашего случая данный тип пустот классифицируется как макропустоты.
Наличие макропустот оказывает отрицательное влияние на механические свойства соединений, прочность, пластичность и усталостную долговечность. Ухудшение свойств может также происходить вследствие увеличения деформации припоя, вызванного пустотами. Такие пустоты могут служить причиной точечного перегрева, снижая надежность паяного соединения.
Анализ иностранной нормативной базы показал, что заказчик может установить допустимый уровень таких пустот, в зависимости от требований к прибору [4]. В данном случае, дальнейшая эксплуатация прибора допускала наличие такого дефекта. В следующих изделиях предполагается их исключить или выйти на уровень меньше 25% [5].
В ходе изучения темы было выявлено, что значительное влияние на образование пустот оказывает состав и структура паяльных паст. Также имеет значение, количество паяльной пасты на контактной площадке, её избыток способствует образованию этого дефекта. Исследования показали,
что содержание пустот уменьшается с увеличением активности флюса [2].
На образование пустот не меньшее влияние оказывает температурный режим в процессе пайки поверхностного монтажа, например, этот дефект образуется в случае недостаточной температуры пайки, либо при слишком быстром повышении температуры на стадии предварительного нагрева.
Положительный эффект даёт увеличение времени пайки при температуре выше температуры ликвидуса при плавлении, чтобы летучие вещества флюса успели испариться.
Монтаж микросхемы 18 92ВМ8Я был выполнен без дефектов, благодаря оптимальному подбору технологических параметров. При пайке более сложной для монтажа (меньше диаметр шарикового вывода, меньше расстояние между выводами) микросхемы 1892ВМ10Я образуются дефекты пайки - пустоты.
Для исключения этого дефекта требуется провести исследования по подбору паяльной пасты и технологических режимов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Система навигации и автоматического управления БПЛА с бортовым вычислителем на базе микропроцессора 1892ВМ8Я / Логинов А.Ю., Придачкин Д.Г., Шустов А.Л., Андреев С.В., Андреев Д.В.// Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуковского. 2017. № 5. С. 367-372.
2. Нинг-Ченг Ли, Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов: поверхностный монтаж, BGA, CSP, и flip chip технологии. - М.: Издательский Дом "Технологии", 2006г. - 392 с., илл., табл.
3. Печатный монтаж 2-2010 стр.30-32, Г. Егоров Пустоты в паянных соединениях корпусов BGA.
4 IPC -7095 Design and assembly process implementation for BGAs - Assocation connecting electronics industries/ -2003/ -88 p.
5. IPC-A-610D Критерии качества электронных сборок 2001.
6 Исследование качества пайки BGA микросхем/Тюлевин С.В., Архипов А.И., Пиганов М. Н.//Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2013. - Т.2. -С. 222-224.
7. Обеспечение качества компоновки монтажных контактных площадок высокоплотной коммутационной платы/Гриднев В.Н., Миронова Ж.А., Шахнов В.А.//Надежность и качество сложных систем. - 2014. -№4(8) -С.19-25.
УДК 621.828
Ключников А.В., Абышев Н.А.
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академ. Е.И. Забабахина», Снежинск, Россия
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД ДЛЯ ДИРЕКТИВНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НОРМАТИВОВ ТОЧНОСТИ СТЕНДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ХАРАКТЕРИСТИК МАССО-ИНЕРЦИОННОЙ АСИММЕТРИИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Рассматривается обоснование требований к точности измерительного стендового оборудования, используемого на заключительном этапе общей сборки беспилотного летательного аппарата для экспериментального определения и обеспечения параметров его массо-инерционной асимметрии. Приведён пример оценки инструментальной точности контрольно-измерительного стенда Ключевые слова:
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, ОСЬ СИММЕТРИИ, ЦЕНТР МАСС, ОСЬ ИНЕРЦИИ, МАССО-ИНЕРЦИОННАЯ АСИММЕТРИЯ, БАЛАНСИРОВКА, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ
Обеспечение максимальной эффективности эксплуатации является одной из важнейших задач, решаемых разработчиками при создании беспилотного летательного аппарата (БЛА). Например, при проектировании, конструировании и изготовлении БЛА, выполненного в форме конического тела вращения и стабилизируемого вращением вокруг оси симметрии своей наружной поверхности, разработчики обычно стремятся придать симметричную форму и обеспечить совпадение оси симметрии распределения масс аппарата с осью симметрии наружной поверхности корпуса (так называемой, геометрической осью аппарата). Но в процессе изготовления и сборки появляется асимметрия в распределении масс внутри корпуса аппарата, источником которой являются неизбежные случайные отклонения характеристик аппарата полезных грузов, а также элементов бортовой автоматики и системы управления, жгутов (масса, моменты инерции, координаты установки), использование клеевых соединений, крепежа и т.п., компонуемых внутри корпуса. В частности, в соответствии с рисунком 1, к параметрам, характеризующим асимметричность распределения масс относительно геометрической оси БЛА и в существенной мере влияющим на его лётно-технические характеристики, относятся - величина поперечного смещения центра масс с оси симметрии наружной поверхности р и угол отклонения продольной главной центральной оси инерции (ГЦОИ) от той же оси 7 [1, 2]. Несмотря на весьма малые
фактические значения, наличие массо-инерционной асимметрии может привести к возникновению аномальных режимов движения аппарата в атмосфере, обусловленных его динамической неустойчивостью (таких, например, как существенное уменьшение скорости движения по сравнению с расчётной, значительному отклонению от расчётной траектории, уменьшению или остановке вращения или закрутке аппарата в обратном направлении и др.), что, в свою очередь, может привести к появлению участков так называемого «лунного» движения, неравномерному нагреву корпуса, снижению точности функционирования датчиковой аппаратуры и исполнительных механизмов, повышению энергопотребления бортовыми потребителями и, в конечном итоге, снижению эффективности эксплуатации БЛА. Конечно же, отсутствие параметров асимметрии не может полностью исключить вероятность появления аномальных режимов движения, но, по крайней мере, такая вероятность уменьшается до допустимой величины по критерию влияния последствий динамической неустойчивости на лётно-технические характеристики БЛА [2, 3].
Точность теоретического расчёта массо-центро-вочных и инерционных характеристик (МЦИХ), в том числе указанных параметров массо-инерционной асимметрии, который обычно проводят при проектировании, при существующих технологиях производства приборов и сборки аппаратов традиционно
