Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf

М. Н. Видершайн

Производственны й контроль параметров элем ентов цифровой автом атики

’ОНТРОЛЬНЫЙ КЗПМП Г'ЯР

Москва • „Машиностроение11 • 1974

В42

УД К 681.325.658.562

Видершайн М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики. М., «Ма­ шиностроение», 1974, 216 с.

Книга посвящена производственному контролю параметров элементов цифровой автоматики. В ней изложен широкий круг вопросов, связанных с кон­ тролем качества изделий. Рассмотрены методы про­ ведения механических и климатических испытаний, методы измерения электрических параметров элемен­ тов, узлов и блоков цифровой автоматики, позволяю­ щие автоматизировать процессы измерения, методы контроля однослойных и многослойных печатных плат, а также некоторые вопросы повышения досто­ верности приемочного контроля, оценки качества изделий и организации служб технического контроля на предприятиях.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, связанных с производством и проектиро­ ванием устройств цифровой автоматики, а также мо­ жет быть полезна другим работникам приборострои­ тельной и радиоэлектронной промышленности.

Ил. 88. Табл. 10. Список лит. 49 назв.

Рецензент канд. техн. наук В. Н. Квасницкий

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

1.Автоматические приборы для измерения параметров интеграль­

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современной радиоэлектроники и устройств цифровой автоматики неразрывно связано с созданием и размещением все более сложной аппаратуры в малых объемах.

Совместная работа сотен тысяч и миллионов элементов, вхо­ дящих в аппаратуру современных систем управления, приводит к снижению ее надежности.

Важнейшее значение для повышения надежности радиоэлек­ тронной аппаратуры имеет соответствующее обеспечение стабиль­ ности технологического процесса ее изготовления.

Необходимость повышения надежности обусловила использо­ вание функционально-узлового метода проектирования аппара­ туры и приборов управления. Применение этого метода позволяет снизить стоимость проектирования и изготовления радиоэлектрон­ ной аппаратуры и получить хорошо отработанные унифицирован­ ные функциональные узлы и элементы.

Серийное производство функциональных узлов и элементов и обеспечение заданных требований к их характеристикам при­ водит к необходимости надлежащей организации технологиче­ ского процесса и требует создания автоматизированных техноло­ гических линий.

В производстве радиоэлектронной аппаратуры, состоящей из отдельных элементов, автоматизировать рентабельно только отдельные операции: изготовление печатных плат, лакировку, сушку, пайку и др. Автоматизация процессов производства и контроля становится особенно актуальной при переходе к новой технологии изготовления функциональных узлов и элементов с одновременной микроминиатюризацией.

В современных условиях производства электронных устройств разработка схемных решений, конструирование аппаратуры и ее изготовление связаны чрезвычайно тесно. В интегральных полу­ проводниковых и тонкопленочных микросхемах часто нельзя выделить отдельные дискретные элементы. Надежность устройств будет определяться совокупностью конструктивных, схемных и технологических факторов.

Практически в процессе производства нельзй получить про­ дукцию абсолютно одинаковую по всем своим параметрам. Раз­

5

брос показателей качества объясняется рядом причин, в част­ ности, неодинаковым качеством исходных материалов, разбросом параметров комплектующих элементов, неизбежным воздействием в процессе производства случайных факторов.

Контроль показателей качества продукции производится как в процессе производства, так и во время приемки изделий путем измерения основных параметров и сопоставления полученных результатов с данными, указанными в технических условиях.

При этом основная цель контроля в процессе производства (технологического контроля) — следить за отклонениями произ­ водственного процесса и их влиянием на основные характери­ стики изделий, с тем чтобы свести к минимуму объем некондицион­ ной продукции. При появлении отклонений от установленных значений параметров и характеристик в технологический процесс вносятся соответствующие изменения. Основная же цель приемоч­ ного контроля — установить соответствие выпускаемой продук­ ции всем требованиям к ее качеству, предусмотренным в техни­ ческих условиях (ТУ). Как правило, приемочный контроль ка­ чества радиоэлектронных изделий производится в процессе приемо­ сдаточных испытаний, когда проверяются некоторые параметры изделий при нормальных внешних условиях (температуре, давле­ нии, влажности, номинальном питающем напряжении и т. д.), и в процессе периодических испытаний, при которых производится полная проверка соответствия изделий техническим условиям на них при воздействии внешних факторов, указанных в ТУ. Перио­ дические испытания проводятся через определенные промежутки времени (1— 2 раза в год).

Если при приемо-сдаточных испытаниях можно обеспечить сплошной (100%) контроль качества изделий, то периодические испытания по своему характеру являются статистическими (вы­ борочными) испытаниями, при которых о качестве изделий судят по результатам испытаний случайной выборки из совокупности изделий, изготовленных за период между двумя периодическими испытаниями. Статистическим методом контроля качества посвя­ щено большое количество работ, однако в основном в них исследо­ ваны методы выборочного контроля при приемке изделий в про­ цессе приемо-сдаточных испытаний применительно к изделиям машиностроения.

Изделия радиоэлектроники отличаются значительной сложно­ стью, наличием многих независимых параметров, которые необхо­ димо контролировать и, самое основное, зависимостью свойств от воздействия внешней среды (температуры, давления и т. д.).

Особенно большое значение это имеет для изделий с приме­ нением полупроводниковых приборов, свойства которых резко меняются при изменении температуры окружающей среды.

'&■ Вопрос выбора рационального метода проведения приемочного контроля с целью получения наиболее достоверных сведений о ее качестве является чрезвычайно важным.

6

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИКИ

1. Классификация типов элементов цифровой автоматики

Цифровые устройства автоматики состоят из отдельных электрон­ ных, электромеханических и механических частей, объединяемых в функционально и конструктивно законченные устройства, вы­ полняемые в виде панелей, блоков и шкафов (стоек). Такими функ­ ционально и конструктивно законченными устройствами можно считать, например, оперативные запоминающие устройства, на­ копители на магнитных дисках, лентах или барабанах, устройства ввода— вывода информации и пр.

Отдельные электронные, электромеханические и механические части аппаратуры, не имеющие самостоятельного эксплуатацион­ ного назначения и предназначенные для построения на их основе частей и аппаратуры автоматики, носят название элементов цифро­ вой автоматики. К ним относятся функциональные узлы (модули, микромодули, интегральные микросхемы), источники питания, однослойные и многослойные печатные платы, элементы механи­ ческих конструкций, в том числе различного типа разъемы, комму­ тационные и присоединительные изделия, элементы индикации идр.

Цифровые устройства автоматики состоят из большого коли­ чества отдельных схем, отличающихся друг от друга функцио­ нальным назначением, электрическими параметрами, а также и конструктивным исполнением. Однако номенклатура схем доста­ точно ограничена, поэтому велика их повторяемость.

Изменение принципов построения и технологии изготовления радиоэлектронной аппаратуры связано с внедрением в проекти­ рование и производство печатного монтажа полупроводников и микроминиатюризации. Это привело к необходимости отказа от ранее существовавшего метода так называемого блочного кон­ струирования и к переходу к методу функционально-узлового (модульного) конструирования аппаратуры.

При блочном методе конструирования электрическая схема устройства собиралась непосредственно на шасси из отдельных дискретных элементов (резисторов, конденсаторов, электронных ламп или полупроводниковых приборов и т. д.). В этом случае отсутствовала возможность использовать ранее разработанные схемные решения и конструкции. Для каждого отдельного типа прибора разрабатывались свои электрические и монтажные схемы, а также конструктивное исполнение устройства.

8

В последние годы широкое распространение получил функ­ ционально-узловой метод проектирования (ФУМ), при котором сложные блоки разделены на отдельные, функционально и кон­ структивно законченные части, выполняющие определенные элек­ трические и логические функции (усиление, формирование, пре­ образование сигнала и т. д.), но не имеющие самостоятельного эксплуатационного назначения. Такие части электронной аппара­ туры получили название функциональных узлов (ФУ).

Функциональные узлы, предназначенные для построения аппа­ ратуры одного класса, должны объединяться в комплексы (серии) с согласованными между собой электрическими, механическими, климатическими и конструктивными параметрами. Ряды параме­ тров функциональных узлов строятся на основе применения пред­ почтительных чисел по ГОСТ 8032— 56.

Техническая эффективность функционально-узлового метода проектирования определяется совокупностью работ по стандарти­ зации радиоэлектронной аппаратуры и в том числе по унифи­ кации самих функциональных узлов, применяемых в различных видах аппаратуры.

Функциональные узлы цифровой автоматики по конструктивно­ технологическому признаку и функциональному назначению можно разделить на ряд классов и групп.

По функциональному назначению узлы, в зависимости от выполняемых ими функций, разделяются на определенные классы, группы и виды (табл. 1).

М о д у л ь — функциональный узел, выполненный путем сборки схемы из обычных дискретных радиоэлементов (транзи­ сторов, диодов, конденсаторов, резисторов), как правило, на пе­ чатных платах стандартных размеров. В частности, широкое при­ менение нашли модули [16) с длиной плат от 26 до 82 мм, меня­ ющейся с шагом 14 мм и шириной 34 мм. Как правило, платы имеют двухсторонний печатный монтаж, и радиоэлементы располагаются на одной стороне платы. С внешней соединительной платой мо­ дули связываются проволочными выводами, которые одновременно служат и для их механического закрепления. Применение таких модулей дает возможность получить плотность упаковки до 0,5— 1 эл/см3. Помимо модулей плоскостной конструкции существуют еще модули объемной конструкции, одним из вариантов которой является колончатый модуль. Радиодетали в этих модулях мон­ тируются между двумя печатными платами параллельно друг другу. ..........................

9