Tehnologia de montare prin gauri de trecere THT si pe suprafata SMT

Tendinţa de creştere a densităţii de montare a pieselor a dus la apariţia componentelormontate pe suprafaţă (SMD), pentru care paşii cei mai utilizaţi sunt 1,27mm (50mils) şi0,635mm (25mil); tendinţa este spre pasul de 0,5mm (0,508mm = 20mil) – încă puţinfolosit din cauza dificultăţilor de lipire şi de poziţionare corectă a pieselor.b) Piesele trebuie să fie plasate în rânduri şi/sau coloane identificabile iar distanţele dintreterminale şi polarizările pieselor dintr-un rând sau coloană să fie aceleaşi - fig. 3.3. Deci:b1. Piesele trebuie să fie poziţionate în rânduri paralele cu o axă sau cel mult două, perpendiculare;nu se admit mai multe direcţii.b2. Distanţele dintre terminalele pieselor de acelaşi fel să fie aceleaşi.b3. Componentele polarizate (diode, tranzistoare, condensatoare polarizate, etc.) să fieorientate în aceeaşi direcţie; în special circuitele integrate trebuie să aibă aceeaşiorientare, cel puţin în „rând” sau în „coloană” - nu se admit orientări diferite. Pieselesă fie pe cât posibil, „grupate” în rânduri şi/sau coloane, pe tipuri şi dimensiuni(distanţe între terminale).NEACCEPTABILmai multe dimensiunirânduri neidentificabileNEACCEPTABILmai multe direcţiimai multe dimensiuniNEACCEPTABILorientări diferite++IDEAL1 dimensiune, 1 direcţieACCEPTABIL1 dimensiune, 2 direcţi1PREFERABILtoate componentele polarizatesunt în aceaaşi direcţie++IDEALtoate circuitele integrateîn aceeaşi direcţieACCEPTABIL2 direcţii(pot apare probleme la lipire)ACCEPTABIL2 direcţii(CI în aceeaşi direcţie)Fig. 3.3. Recomandări privind poziţionarea pieselor pe plăcile de cablaj imprimat

Toleranţele admise pentru diametrele găurilor metalizate pentru diverse clase de preciziesunt indicate în tabelul 3.3.Tabel 3.3. Toleranţele diametrelor găurilor metalizateDiametrul găuriiToleranţa (mm) în funcţie de clasa de precizie(mm) Clasă 0 Clasă 1 Clasă 2 Clasă 30 ... 0,80,84 ... 1,61,63 ... 4,78±0,025±0,05±0,10±0,05±0,08±0,10±0,08±0,10±0,13±0,13±0,15±0,181. Observaţii:2. Toleranţele indică variaţia totală. Abaterile pot varia faţă de valoarea nominală cu alte valori,conform necesităţilor de proiectare. De exemplu, toleranţa de ± 0.13 poate fi formată din abateri de[+0.05 – 0.20] sau [+0.15 – 0.10].3. În cazul în care raportul dintre diametrul găurii şi grosimea plăcii este mai mare decât 1/4, la acestetoleranţe se adaugă ± 0.0504. În cazul în care raportul dintre diametrul găurii şi grosimea plăcii este mai mare de 1/3, la acestetoleranţe se adaugă ± 0.025.5. Grosimea minimă recomandată a stratului de cupru a unei găuri (grosimea metalizării) este de cel puţin0.025 mm.3.3. Preformarea terminalelorDin punct de vedere al asamblării, componentele sunt:• cu terminale formate pentru asamblare la producător, care nu necesită preformarecum sunt: majoritatea circuitelor integrate, multe dispozitive active, unele componentepasive (condensatoare, bobine) şi practic toate dispozitivele cu montare pe suprafaţă;• cu terminale care trebuie „formate” pentru a putea fi montate – de regulă plantate îngăuri; aşa sunt practic toate piesele cu terminale axiale (rezistoarele, multe tipuri decondensatoare) şi multe tipuri de piese cu terminale radiale.Formarea terminalelor se poate face în timpul asamblării manuale. S-a constatat însăcă productivitatea este de cel puţin două ori mai mare dacă piesele sunt cu terminale preformate(într-o etapă anterioară montării); în plus şi calitatea formării este mult mai bună.Preformarea presupune:• îndoirea terminalelor la distanţa potrivită pentru montare - întotdeauna;• tăierea la lungimea necesară – frecvent, la terminale axiale;• îndoirea pentru asigurarea distanţei corp piesă - pastilă de lipire, necesară pentru evitareasupraîncălzirii la lipire – destul de frecvent;• îndoirea pentru asigurarea unei fixări preliminare în găuri – rareori.Modul de formare se adoptă în funcţie de mulţi factori:• modul de montare (orizontal, vertical, cu sau fără distanţiere);• abilitatea lucrătorilor sau a echipamentelor de asamblare automată - terminalele scurteşi formele complicate fac montarea (şi depanarea) mai dificilă;• modul de manipulare a plăcilor în timpul şi după asamblare – deplasările ample, cuşocuri, impun o mai bună fixare;• caracteristicile pieselor şi terminalelor, ca: abaterile dimensionale, rezistenţa la solicitărilemecanice din timpul preformării, lungimea minimă admisă a terminalelor pentruevitarea supraîncălzirii;• tehnica de preformare disponibilă – manuală, sau cu maşini şi performanţele acesteia;

• tehnica folosită pentru tăierea terminalelor la lungimea necesară – la preformare saudupă montare.Indiferent de tehnica folosită, formarea trebuie realizată astfel ca marcajul de identificareal pieselor să fie vizibil şi după asamblare. In fig. 3.4 sunt prezentate diferite moduri deformare a terminalelor, pentru piese cu montare în găuri.a b cFig. 3.4. Formarea terminalelor: a – piese cu terminale axiale montate orizontal; b – pieselor cu terminale axialemontate vertical; c – pieselor cu terminale radialeÎn general, montarea verticală a pieselor cu terminale axiale este evitată deoarece formareaterminalelor este mai dificilă, manipularea plăcilor echipate trebuie făcută cu mai multăatenţie iar rezistenţa mecanică este mai redusă (mai ales la vibraţii).În cazul montării verticale şi la piesele cu terminale radialeeste necesar să se asigure distanţă suficientă între piesă şi pastila delipire, ceea ce se poate face prin preformarea potrivită a terminalelor(fig. 3.4) sau şi mai bine cu distanţiere din plastic - fig. 3.5; existădestule componente ale căror terminale nu suportă îndoiri cu razăde curbură mică (din bronz, alamă, cupru tras la rece, cu secţiunedreptunghiulară), pentru care utilizarea distanţierelor este singurasoluţie în producţia industrială.Preformarea terminalelor se poate face:• manual, cu cleşti cu vârfuri profilate potrivit şi/sau şabloane;sdistanţier piesaFig. 3.5. Distanţierepentru montareapieselor pe cablaje• automat, pe maşini pentru preformare, de regulă programabile pentru o mare varietatede tipuri şi dimensiuni.Preformarea manuală are productivitate mică, înschimb pot fi formate şi piese cu abateri dimensionale mari,cu terminale deformate etc.În cazul preformării automate, piesele sunt fixate cuadeziv, de la producător, pe o bandă de aprovizionare dinplastic sau hârtie adezivă (un exemplu tipic este în fig. 3.6)şi sunt debitate secvenţial capului de formare;productivitatea este foarte mare, dar trebuie satisfăcute oserie de cerinţe:• toleranţele dimensionale admise pentru piese suntmici (de regulă maxim ±10 %);piesă rebut la preformarefolii plastice adezive(diferit colorate)Fig. 3.6. Componente cu terminaleaxiale pe bandă• abaterile poziţionale ale pieselor pe banda de aprovizionare a maşinii trebuie să fiemici (obişnuit ±20 ... ±10 %);• toate piesele polarizate trebuie să fie, pe banda de aprovizionare, în aceeaşi poziţie;• terminalele nu trebuie să fie prea deformate (datorită transportului, manipulării etc.);• este necesară inspecţia vizuală pentru înlăturarea pieselor necorespunzătoare.

3.4. Poziţionarea şi fixarea pieselorPoziţionarea şi fixarea pieselor pe cablaj pot fi făcute manual - orice piesă, sau automat- piese cu terminale standardizate sau preformate astfel, cu forme şi dimensiuni acceptatede maşină.a. Fixarea pieselor se face în mai multe moduri: în cazul pieselor cu dimensiuni şimase nu prea mari:• prin frecarea terminal - perete gaură, în cazulterminalelor preformate corespunzător (fig. 3.4),tolerabildacă manipularea plăcilor se face fără şocuri iar lalipire nu există pericol de scoatere a terminalelordin găuri;preferabil• prin îndoirea terminalelor trecute prin găuri - fig.3.7;• prin lipire cu adeziv anume depus (cap. 2, fig.2.21.g) sau prin aderenţa pastei de lipit, în cazulincorectcorectSMD.În cazul pieselor mari, grele sau care trebuie săfacă contact bun cu suportul (de exemplu pentru răcire),cu mijloace mecanice: cu cleme, cu coliere, prin matisare, cu adeziv etc.Fig. 3.7. Fixarea terminalelor prinîndoireÎn prezent, pentru piese montate în găuri, tocmai pentru asigurarea unei bune fixări, sepreferă îndoirea terminalelor la 90º sau ≈45º (fig. 3.7) şi forme simple ale terminalelor (fig.3.4) eventual cu distanţiere (fig. 3.5); uneori, îndoirea se face şi în cazul pieselor cu terminaleîn linie. Pentru a reduce într-o măsură pericolul de scurtcircuit cu alte conductoare imprimate,se recomandă ca îndoirea să se facă în direcţia conductoarelor imprimate - fig. 3.7. Dinacelaşi motiv dar şi pentru asigurarea unei mai bune pătrunderi a fluxului şi aliajului la lipireprecum şi pentru uşurarea extragerii la depanare, se recomandă îndoirea la ≈45º.O operaţie uneori dificilă constă în tăierea terminalelor componentelor montate îngăuri la lungimea necesară, de regulă necritică; este totuşi necesar ca după lipire, terminalul săfie încă vizibil, ceea ce impune o lungime (faţă de suport) de 2 – 5mm 1 (terminale cu diametrulde 0.5 – l.5mm).Dificultatea apare când se face tăiere –: dacă aceasta se face la preformare, adeseamontarea devine dificilă iar dacă se lasă terminale lungi, tăierea după montare devinedificilă.În prezent se practică trei procedee:• preformarea cu tăierea la lungimea necesară - cel mai folosit procedeu, deoarece prinproiectarea corectă a cablajului şi prin programarea judicioasă a ordinii de plantare,dificultăţile sunt în mare măsură înlăturate;• tăierea terminalelor după plantare, odată cu îndoirea (principiul reiese din fig. 3.8 şise va remarca că operaţia se face la fiecare piesă), procedeul este utilizabil la asamblareaautomată;• plantarea pieselor cu terminale lungi, realizarea unei prime lipiri, pentru rigidizareaterminalelor (nu contează scurtcircuitele), tăierea cu discuri în rotaţie cu viteză foartemare şi realizarea unei a doua lipiri, care asigură topirea aliajului, îndepărtareasurplusului şi acoperirea zonei tăiate; tehnica a fost mult folosită prin anii ‚70, esteutilizată şi în prezent dar mult mai rar, din cauza costurilor mari ale investiţiilor.

(Prin anii ’70 s-a încercat plantarea cu terminale lungi şi tăierea fără lipire prealabilă, dar din cauza diametrelorşi a rezistenţei foarte variabile a terminalelor, rezultatele nu au fost satisfăcătoare şi s-a renunţat la procedeu.)împingătorghidajcuţiteFig. 3.8. Plantarea, îndoirea şi tăierea automată a terminalelorb. Montarea pieselor, adică poziţionarea şi introducerea terminalelor în găuri - saunumai poziţionarea, în cazul SMD-urilor, se face prin variate procedee.b1. Montarea manuală simplă presupune:• fixarea plăcilor pe un suport-ramăcolţare deplacă cablajbasculant, cu 2 poziţii (fig. 3.9);fixare placă• prelevarea pieselor din cutii sauşinesertare, cu mâna, cu penseta sau cuunelte speciale;• plasarea pieselor în poziţii potriviteşi introducerea terminalelor îngăuri sau presarea uşoară în cazulSMD-urilor;0• rotirea (bascularea) plăcii cu 180pentru îndoirea şi retezarea terminalelorpieselor.suportEvident, pe acelaşi dispozitiv sepoate face şi lipirea manuală.Fig. 3.9. Suport pentru asamblare manualăPentru o productivitate mai mareşi mai ales pentru evitarea, pe cât posibil a erorilor demontare, este necesară organizarea şi planificarea operaţiilorarc(aceasta necesită experienţă şi adesea experimentări):• împărţirea pieselor în loturi, pe tipuri şi dimensiuni;un lucrător va monta numai 1-3 tipuri de piese, pebaza unei schiţe de amplasare, preferabil la scara 2:1şi în culori;• stabilirea unei ordini (succesiuni) de montare a pieselorpe placă şi a loturilor, astfel încât identificareaamplasamentelor şi plasarea să se facă cu maximăuşurinţă;• piesele trebuie furnizate tot în loturi, într-un mod caresă le facă cât mai accesibile rără să fie necesară „citirea”codurilor de identificare.De mare ajutor sunt inscripţionările de pe placă -profilul, denumirea, eventual polaritatea pieselor; de altfel,Fig. 3.10. Dispozitiv pentruprinderea şi inserţia circuitelorintegrateasemenea inscripţionări, practicate curent în prezent, sunt foarte utile şi pentru testări şidepanări.

De asemenea, foarte utile sunt diverse scule ajutătoare, folosite pentru prinderea, deplasareaşi plasarea pieselor, mai ales a circuitelor integrate şi SMD-urilor; acestea pot fi pensetecu diferite forme la vârf, dispozitive de prindere şi ghidare (fig. 3.10), cu ventuză etc.Uneori, în cazul montării SMD-urilor de mici dimensiuni, se foloseşte o lupă cudiametru mare (10 – 20cm).b2. Montarea manuală cu proiecţia imaginii asigură o productivitate mai mare, reducemult posibilităţile de eroare şi este recomandatămai ales în cazul plăcilor cu densitatemare de componente.În principiu, pe o masă de lucru seecran cu fantefixează placa de cablaj, în poziţie determinată,folosind găurile sau degajările de poziţio-film cu imaginile pieselorplacă cablajnare. Pe placă, se proiectează la scara 1:1, însuccesiune, imaginile pieselor (profile) dinrepere de poziţionarefiecare lot de piese care trebuie montate.masa de lucruProiecţia se face cu un cap optic în faţa căruiaeste plasat filmul cu imaginile pieselor,între sursa de lumină şi film este intercalat Fig. 3.11. Principiul asamblării manuale cuproiecţia imaginiiun ecran cu deschideri corespunzătoareproiecţiei fiecărui lot. După montarea pieselor dintr-un lot, filmul se deplasează, asigurândproiecţia următorului lot; comanda comutării se face manual sau cu pedală.Echipamentele de acest tip s-au perfecţionat mereu, printre îmbunătăţiri fiind:• proiecţia în succesiune a imaginilor componentelor, nu a loturilor;• utilizarea unui fascicul îngust, adesea laser pentru creşterea luminozităţii, deviat rapidşi repetat cu oglinzi comandate de calculator - imaginea formată apare staţionară.Şi în această tehnică se recomandă folosirea sculelor ajutătoare şi este necesarăorganizarea corespunzătoare a operaţiilor.b3. Montarea semiautomată se realizează pe mese de lucru ca cele descrise mai sus,cu sau fără proiecţia imaginilor pieselor, dar o serie de operaţii - cele mari consumatoare detimp, sunt automatizate. Astfel, maşina prevăzută cu unul sau mai multe capete de prindere,asigură prelevarea pieselor din recipiente potrivite, în succesiune programată şi aducerea lordeasupra plăcii. Manual se execută poziţionarea, de obicei prin deplasarea plăcii şi montareapieselor (introducerea terminalelor în găuri sau uşoara apăsare în cazul SMO-urilor). îndoireaterminalelor pentru fixare se face, dacă este cazul, automat. Adesea echipamentele includ şidispozitive de preformare (oricum, piesele trebuie să fie cu terminale standardizate).Fiind degrevat de sarcinile alegerii şi manipulării pieselor, lucrătorul se poate concentraasupra sarcinii principale - montarea pieselor, pe care o face acţionând comenzilemaşinii (pârghii, manete, ...) şi nu pensete sau alte scule care îi solicită atenţia şi necesită destulefort. Astfel creşte substanţial productivitatea, se reduc foarte mult erorile, montarea este uniformă.Procedeul este uşor adaptabil practic la orice configuraţie de circuit şi la o mare varietatede piese şi este deosebit de util în cazul circuitelor cu SMD-uri - piese mici, greu de manipulatdar destul de uşor de plasat la locul potrivit, mai ales dacă se foloseşte lupa.b4. Montarea automată se face cu echipamente complexe, de tip robot industrial, cuproductivitate foarte mare dar şi cu un preţ corespunzător. In prezent există echipamentecomplet automate, dar cele mai răspândite sunt cu sistem de vizualizare a zonei de lucru (cucamere de luat vederi şi proiecţie mărită pe monitor TV) şi posibilitate de intervenţie alucrătorului (de exemplu dacă sunt defecte pe placă, dacă piesa este vizibil deteriorată etc.).Un astfel de echipament execută întreaga asamblare: preformarea terminalelor, montarea şifixarea.