Устройства формовки выпускаются с механическим и электрическим приводом подачи ЭК, а также механическим либо пневматическим - самого устройства формовки. Загрузка компонентов производится из лент, трубчатых кассет, россыпи. Геометрические параметры формовки регулируются; установки оснащаются сменными формовочными матрицами. Специальная конструкция матриц формовочных устройств обеспечивают отсутствие избыточных напряжений и зазубрин на материале в месте изгиба вывода. Примеры отформованных выводов различных THT-компонентов приведены на рис. 12.
Рис. 12 - Примеры формовки выводов ЭК с осевыми (а) и радиальными (б) выводами
Производительность формовочного оборудования в автоматическом режиме при загрузке из лент, как правило, составляет до 40000 ЭК/час для ЭК с осевыми выводами и 20000 ЭК/час - с радиальными; при загрузке ЭК из россыпи - 7000 и 3000 ЭК/час соответственно. При ручной подаче ЭК типовая производительность - около 1500-3000 ЭК/час.
Существуют автоматические счетчики выводных компонентов, вклеенных в ленту (до 100 ЭК/с).
Установка компонентов
печатный плата сборка пайка
Установка ТНТ-компонентов осуществляется с применением специальных монтажных автоматов, автоматизированных рабочих мест (АРМ) либо полностью вручную.
Автоматизированный монтаж
Сборочное оборудование
Существует два основных вида автоматизированного оборудования по критерию выполняемых функций:
собственно монтажные автоматы (inserter, от insert - вставлять), осуществляющие вставку штырьковых выводов ЭК в отверстия на ПП, их подрезку и подгибку (опционально) с обратной стороны ПП с помощью монтажных, гибочных и отрезных головок соответственно; делятся на группы по типу компонентов (Axial (Radial) inserter - автомат для монтажа ЭК с осевыми (радиальными) выводами, DIP inserter - автомат для монтажа ЭК в корпусах DIP, Odd-Form inserter - автомат для монтажа ЭК в корпусах сложной формы);
секвенсеры (sequencer) - автоматы формирования последовательности устанавливаемых ЭК (т.е. подготовки программной ленты, содержащей последовательно вклеенные ЭК разных типоразмеров в порядке их последующего монтажа; осуществляется путем переклейки ЭРЭ из первичных лент по программе).
Многие монтажные автоматы одновременно обладают функцией секвенсеров, т.е. могут работать непосредственно из первичных лент без необходимости подготовки программной ленты.
Следует отметить, что на современном рынке, наряду с выпускавшимся в 90-е г.г. и продающимся сейчас б/у (в т.ч. восстановленным) оборудованием для выводного монтажа (различные модели автоматов Dynapert, Panasert, Amistar, Universal Instruments и пр.), присутствуют современные модели различных производителей, уделяющих существенное внимание развитию технологии автоматизированного монтажа в отверстия. Многие опции автоматов, ранее доступные лишь для SMT-монтажа, стали неотъемлемой частью современного сборочного оборудования для THT-технологии. Следящие приводы перемещений по координатным осям, управление с помощью ПК, загрузка питателей без остановки работы, контроль правильности подачи ЭК, одновременная сборка более чем одной ПП, автоматическая загрузка/выгрузка ПП, коррекция погрешностей проводящего рисунка ПП, автоматическая смена захватных устройств - все это доступно в настоящее время и для штырькового монтажа. Применяются системы технического зрения для оптической коррекции положения ЭК и считывания реперных знаков. Сборочные головки автоматов оснащены преимущественно механическими захватами с сервоприводом. Стандартные углы поворота ЭК кратны 90°, однако, как правило, существует возможность оснащения автомата сборочной головкой со свободным углом поворота.
Ряд автоматов обладает способностью устанавливать на ПП проволочные перемычки (jumpers), нарезая их непосредственно перед монтажом из непрерывного прутка.
Паспортная производительность современного монтажного оборудования достигает 20000-40000 ЭК/час при уровне ошибок монтажа 100-200 ppm (для простых ЭК). Производительность при монтаже ЭК сложной формы может быть меньше на порядок. Основными параметрами оборудования, помимо перечисленных выше, являются геометрические характеристики ЭК и ПП, которые подлежат установке:
диапазон либо дискретный набор расстояний между выводами (рядами выводов);
максимальный диаметр и высота ЭК (в зависимости от его типа - с осевыми либо радиальными выводами);
диапазон диаметров выводов;
диапазон габаритных размеров ПП.
Загрузочные устройства
Для оснащения автоматов монтажа THT-компонентов используются загрузочные устройства (питатели) следующих основных типов (рис. 13):
ленточные для ЭК с радиальными и осевыми выводами - предназначены для пошаговой подачи ЭРЭ, вклеенных в ленту; лента может быть намотана на бобину (Tape and Reel) или упакована в «магазин» - коробку (Ammo Pack);
из трубчатых кассет для ИС в DIP-корпусе, компонентов сложной формы - с наклонным транспортным лотком и горизонтальные (для ЭК, которые не скользят свободно по наклонному лотку вследствие своих конструктивных особенностей - массы, формы корпуса либо выступающих острых выводов);
вибробункерные для подачи различных ЭК из россыпи с возможностью их одновременной ориентации перед захватом;
матричные (сотовые) для ЭК сложной формы - из матричных поддонов, магазинов.
Рис. 13 - Примеры питателей для THT-компонентов: а) с осевыми выводами; б) с радиальными выводами; в) из трубчатых кассет; г) вибробункерный; д) из матричных поддонов
Ряд моделей оборудования оснащается питателями с микропроцессорным управлением, а также устройствами их автоматической смены.
Ручная и полуавтоматическая установка компонентов
Данная операция выполняется на АРМах либо монтажных столах. В этих устройствах автоматизирована подача сборочной информации - места установки ЭК на ПП и его требуемой ориентации, а также может быть обеспечена автоматическая подача нужного лотка с компонентами устанавливаемого типономинала, механизирован процесс фиксации ПП на монтажном столе. АРМы могут быть дополнительно оснащены устройствами формовки выводов ЭК. Такое оборудование дешево, но малопроизводительно (1000-2000 ЭК/ч).
Существуют следующие варианты установки ЭК:
С зазором (вариант II по ОСТ4 010.030-81). При таком способе установки легче осуществить отмывку собранных узлов от остатков флюса, меньше перегрев ИС при пайке. Печатные проводники могут располагаться в этом случае под навесным элементом. При определенных условиях (при определенных спектрах воздействия) улучшается стойкость к вибро- и ударным воздействиям, передающимся по плате, поскольку воздействие демпфируется выводами. Тем не менее, увеличивается высота узла, меньше его устойчивость к прямым механическим воздействиям. Возможен отрыв КП от односторонней ПП при приложении значительного давления к ЭК сверху.
Без зазора (вариант I по ОСТ4 010.030-81). Элементы лучше сопротивляются механическим нагрузкам (в особенности - с дополнительным креплением за корпус скобой и т.д.), высота узла получается меньшей. Улучшается теплоотдача от компонента печатной плате, что часто применяется, когда использование радиатора нецелесообразно. Компоненты с радиальными выводами, уложенные на бок, рекомендуется устанавливать исключительно без зазора (в отдельных случаях - с технологическими прокладками под корпусом). Уменьшается длина выводов ЭК, что улучшает электрические характеристики устройства. Однако может быть затруднена отмывка собранного узла, а также необходимо обеспечить взаимную изоляцию ЭК и печатных проводников, металлизированных отверстий, проходящих под корпусом (например, с помощью изолирующих прокладок с приклейкой их к корпусу ЭК и/или ПП).
Вертикальная установка ЭК (вариант III по ОСТ4 010.030-81) с осевыми выводами увеличивает плотность компоновки, однако снижает технологичность, повышает вероятность взаимного замыкания выводов, увеличивает высоту узла и делает внешний вид неопрятным. При этом необходимо, чтобы угол наклона ЭК относительно вертикальной оси не превышал 15°.
Типы установки компонентов регламентируется отраслевыми стандартами, например ОСТ4 010.030-81, и стандартами предприятия. Хотя требования отраслевых стандартов не являются в настоящее время обязательными, их часто применяют в качестве рекомендации и исходных документов.
Устанавливать ЭК следует таким образом, чтобы были различимы элементы их маркировки, в особенности касающиеся полярности, для обеспечения последующего контроля правильности монтажа.
Рис. 14 - Примеры держателей ПП
Монтаж компонентов можно проводить, устанавливая по одному ЭК и далее осуществляя пайку путем поворота ПП, однако более технологичным является способ, когда ПП в процессе монтажа имеет жесткую фиксацию. Для закрепления печатных плат и их поворота в процессе монтажа применяют специальные приспособления. Существуют держатели ПП (рис. 6), снабженные подпружиненным фиксатором платы, обеспечивающие возможность ее закрепления в горизонтальной, вертикальной, а также повернутой вокруг одной или двух осей плоскости, антистатическую защиту при монтаже и пайке. Процесс ручной пайки ЭК рассмотрен ниже.
Пайка
В рамках THT-технологии преимущественно применяются три метода пайки: пайка волной, селективная и ручная.
Пайка волной припоя
Пайка волной - наиболее распространенный метод пайки, впервые появившийся в 50-е годы XX века. Он применяется как для изделий
