Основные принципы организации монтажных работ

3. экономический  эффект (исключение отдельных операций, автоматизация и т.п.). 

  Элементы  узлов поверхностного монтажа.

  К основным элементам узлов ПМ относятся  печатная плата и радиоэлементы. На печатной плате имеются контактные площадки для монтажа радиоэлементов при чистом ПМ или контактные площадки и отверстия для смешанного монтажа, а также коммутационные дорожки. Печатные платы для ПМ обычно называют коммутационными платами. При их изготовлении необходимо учитывать следующие факторы: размеры платы; эффективное использование площади платы; варианты ПМ; число коммутационных слоев плат; ширину и шаг коммутационной дорожки; применение межслойных переходов; электрические характеристики; отвод теплоты.

  С увеличением  размеров коммутационных плат повышаются их функциональные возможности (исключаются промежуточные соединения плат), но затрудняется монтаж и увеличивается стоимость.

  Эффективное использование площади коммутационных плат (плотность монтажа) зависит от варианта ПМ (чистый, смешанный), числа коммутационных слоев платы (однослойные, многослойные), ширины и шага коммутационных дорожек. Для ПМ становятся обычными коммутационные дорожки, имеющие ширину и шаг 0,203 мм (0,008 дюйма) и даже 0,127 мм (0,005 дюйма), что увеличивает плотность монтажа, но технология их  
 

   получения дорогостоящая. Поэтому предпочтение отдают дорожкам шириной 0,254 мм (0,01 дюйма), что позволяет осуществлять и смешанный монтаж. Плотность монтажа также увеличивается за счет применения двустороннего монтажа, вертикальной установки нескольких коммутационных плат на общую несущую плату, использования многослойных коммутационных плат. Многослойные платы автоматически уменьшают трудности разводки, но при этом усложняется технология их изготовления. В качестве изоляционных материалов и оснований для коммутационных плат используют пластмассы, керамические и композиционные материалы. Проводящие шины, проводники, контактные площадки изготавливают из меди или других проводящих материалов. При этом в многослойных платах один слой служит сигнальной шиной

Вторым основным элементом узла ПМ являются радиоэлементы, или компоненты. Все компоненты для  ПМ можно разделить на три большие  группы пассивные, активные, нестандартные.

Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, диоды) могут выполняются кубической (прямоугольный параллелепипед) или цилиндрической формы.

Активные компоненты (транзисторы, микросхемы) для ПМ могут  иметь несколько типов корпусов. У миниатюрных транзисторов 3 или 4 вывода и корпус типа SOT (Small Outline Transistor). Миниатюрные микросхемы имеют корпус типа S01C (Small Outline Integrated Circuit). После обозначения корпуса указывается цифра, обозначающая число выводов микросхемы.

^                                               Для больших и сложных микросхем корпуса делают с выводами на четыре стороны (18 - 84 вывода и более). Существуют две основные конструкции корпусов:  выводные и безвыводные. Сборка нестандартных компонентов (выключатели, розетки, соединители и т. д.) имеет свои особенности. 
 
 
 
 
 
 

      Краткая характеристика  технологического  процесса ПМ.

При автоматизированном ПМ на коммутационную плату воздействуют высокие температуры (особенно при пайке), и поэтому для увеличения ее термостойкости проводятся дополнительные (подготовительные) операции. К таким операциям относятся оплавление и нанесение паяльной маски. Паяльная маска увеличивает термостойкость, а оплавление улучшает паяемость и продлевает срок паяемости платы.

Технологический процесс ПМ включает следующие основные операции.

  1. Селективное  нанесение припойных паст и  клея (например, с помощью трафаретной печати, дозаторов).

  2. Монтаж  компонентов. Он является центральной  операцией технологического процесса ПМ, и для проведения этой операции монтажная машина должна отличаться высокой точностью. При этом в монтажных машинах применяются устройства автоматического опознавания образцов, юстировки платы, совмещения выводов компонентов с контактными площадками.

  3. Пайка.  В технике ПМ могут использоваться  следующие автоматизированные способы пайки: волной припоя; инфракрасным (ИК) излучением; в паровой фазе; импульсная групповая; лазерная.

  4. Очистка  (отмывка флюса).

5. Контрольные  операции. При ПМ использование  традиционного визуального контроля сильно затруднено из-за малых размеров компонентов, большой насыщенности ими. Поэтому применяют методы автоматизированного видеоконтроля на базе устройств распознавания образцов, а также методы объективного контроля качества пайки на базе лазерной техники.

Особенности контроля и ремонта  изделий с поверхностным  монтажом.

 Как было  описано выше, контроль качества  ПМ вызывает определенные трудности. Кроме автоматизированного видеоконтроля на базе устройств распознавания образцов и контроля качества пайки лазерной техникой применяются испытательные зонды, а также специальные схемы самотестирования. Встроенной испытательной схемой, работающей по соответствующей программе, проверяют функциональные параметры изделия. Основным недостатком такого способа испытаний является усложнение конструкции платы и снижение эффективности использования ее 

 площади.  Обычно автоматический контроль  реализуется на следующих основных  этапах технологического процесса  нанесения припойной пасты; позиционирования компонентов проверки после пайки. При ремонте аппаратов чаще всего приходится выполнять операции демонтажа дефектного компонента с последующим монтажом. Самый распространенный инструмент - это паяльник (микропаяльник), с его помощью можно проводить демонтаж и монтаж при ПМ пассивных компонентов и при применении захватов специальной формы - простых активных элементов (корпуса типа SOT). Но при выполнении работы необходимо быть очень внимательным, чтобы не повредить другие компоненты, коммутационные дорожки, контактные площадки.

Демонтаж и  монтаж сложных компонентов ПМ производить  с помощью паяльника очень трудно, а часто невозможно. В таких случаях может  применяться приспособление, оснащенное нагревательными капиллярами (для разогрева мест пайки) со сменными наконечниками, рассчитанными на компоненты различных форм и размеров. Удаление дефектного компонента и установка на его место исправного производятся с помощью вакуумного присоса. Может использоваться и микроскоп, который обеспечивает контроль точности позиционирования устанавливаемого компонента. Демонтаж и монтаж дефектных компонентов можно производить с помощью других методов пайки, применяемых в ТПМ. Исправление брака в сущности сводится к повторному выполнению определенной части сборочно-монтажных операций. В тех случаях, когда стоимость микросборок ПМ небольшая, проще и дешевле их заменить. При ремонте изделий с ПМ необходимы тщательный контроль и управление процессом устранения брака, чтобы исключить возможность повреждения годного компонента, соседних компонентов и других элементов коммутационной платы. 

К пускорегулирующей  аппаратуре относят: рубильники, пакетные выключатели и переключатели, ключи  управления. Рубильники и переключатели  являются ручными неавтоматическими  аппаратами управления. Рубильники изготовляют  одно-, двух- и трёхполюсными. Рубильники и переключатели с центральной рукояткой служат только для отключения предварительно обесточенных цепей. Аппараты с боковой рукояткой, боковым и центральным рычажным приводами могут  

коммутировать электрические цепи под нагрузкой. Выпускаются также рубильники с  боковой рукояткой и защитным кожухом. Пакетные выключатели и  переключатели применяют как  коммутационные аппараты в цепях  переменного тока напряжением до 440 В, частотой 50 и 60 Гц и в цепях постоянного тока до 220 В. Кнопки управления применяют для дистанционного управления электромагнитными автоматами. Несколько кнопок, установленных в одном блоке, называют кнопочным постом. Ключи управления служат для замыкания и размыкания цепей управления и сигнализации при дистанционном включении или отключении высоковольтных выключателей и разъединителей. Аппараты управления могут быть встроены непосредственно в технологические механизмы, установлены около них или размещены в отдельных электропомещениях на распределительных щитах или станциях управления. Многие механизмы выпускают комплектно со встроенной аппаратурой управления и защиты. Выбор способа размещения аппаратов управления зависит от ряда обстоятельств, главнейшими из которых являются: условия окружающей среды, система управления технологическими механизмами, системы построения электрической сети. В условиях пыльной, влажной и пожароопасной среды может оказаться целесообразным аппараты управления принять в открытом или защищённом исполнении и разместить их централизованно, в специально выделенных помещениях. В условиях взрывоопасной и химически активной среды установка аппаратов управления в специальных изолированных помещениях может оказаться даже необходимой. Щиты станций управления (ЩСУ), устанавливаемые в электропомещениях, обычно собирают на свободно стоящих каркасах из типовых станций управления (блоков управления) заводского изготовления и служат для приёма электроэнергии, её распределения между электроприёмниками и дистанционного управления ими. От специальных блоков с автоматами или предохранителями, установленных на этих же щитах, осуществляют питание электроприёмников, имеющих местное управление. В качестве распределительных устройств, устанавливаемых непосредственно в цехе, применяют силовые пункты (шкафы) следующих серий: - блочные серии ПРБ, комплектуемые из блоков предохранитель-выключатель БПВ - силовые серии ПР с встроенными в них автоматами, скомплектованными в различных комбинациях; изготовляются в навесном, навесном утопленном и напольном исполнении; количество встраиваемых автоматов –от 4 до 30 - силовые распределительные серии СП и СПУ,  

предназначены для распределения электрической  энергии и защиты людей. 

БУДУЩЕЕ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ  

Будущее коммутационной аппаратуры высокого напряжения связано  с решением двух основных проблем  – поиском новых высокоэффективных  технических решений и вытеснением  из эксплуатации устаревших (и экономически невыгодных) аппаратов. Решение обеих  проблем требует больших финансовых затрат и времени, что и определяет скорость решения этих проблем.  

В РФ проблема замены устаревших аппаратов стоит особенно остро. По степени оснащенности современными выключателями российские энергосистемы  отстают от зарубежных примерно на 30 лет. Причем продолжается эксплуатация выключателей, устаревших очень давно (воздушные выключатели серий  ВВН, ВВШ, ВВ, масляные баковые выключатели типа МКП и др.).

Одна из основных задач в области коммутационной аппаратуры – повышение ее надежности. В мире регулярно проводится анализ отказов аппаратов. В Исследовательском  комитете А3 СИГРЭ функционирует  рабочая группа по изучению надежности оборудования высокого напряжения. Надежность оборудования зависит как от своевременной  разработки аппаратов новых поколений, так и от своевременной замены устаревших аппаратов в эксплуатации.

Другая важная задача – снижение весо-габаритных характеристик и материалоемкости аппаратов, уменьшение их числа за счет использования прогрессивных технических решений. При этом выполнение этой задачи не должно приводить к снижению надежности оборудования.

К важным можно отнести и задачу снижения эксплуатационных затрат, создания практически необслуживаемого в течение всего срока службы оборудования. 

В мире ужесточаются требования по экологической чистоте  оборудования, и решения, которые  раньше считались приемлемыми, сегодня  подвергаются пересмотру. Во многих случаях  задача обеспечения экологической  чистоты выходит на первый план.

Наконец, следует  отметить в числе важных задач  снижение энергопотребления коммутационных аппаратов (в частности, уменьшение энергопотребления приводами аппаратов). Эта соответствует тем серьезным  усилиям, которые предпринимаются  в мире в части энергосбережения. 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПАРКА КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ, НАХОДЯЩИХСЯ  В ЭКСПЛУАТАЦИИ  

Состав парка  эксплуатируемых в мире выключателей на напряжение 63 кВ и выше в начале XXI века, по данным СИГРЭ [1], показан  на рисунке 1.