Способы крепления и монтажа ППИ

Выпуск большинства ППИ в стандартных корпусах в значи­тельной степени облегчает проблему выбора приемлемых спосо­бов монтажа индикаторов в аппаратуре.

Существуют три способа крепления индикаторов к схеме:

приклейка корпуса индикатора к плате или лицевой панели устройства с последующей пайкой выводов;

пайка выводов индикатора к элементам схемы;

соединение индикаторов со схемой с помощью разъемов.

Достоинством первых двух способов является высокая надеж­ность соединения, а недостатком — сложность замены при от­казе индикаторов. При применении разъема замена индикатора осуществляется легко, однако имеется определенная вероятность нарушения электрического контакта, что может привести к ис­кажению или пропаданию информации.

Перед приклейкой индикаторов, а также перед пайкой вы­водов производится подготовка ППИ к дальнейшей работе с ними. В частности, в связи с тем что необходимо обеспечить установку индикаторов в предназначенные им контактные гнез­да, производится формовка (изгиб) выводов.

Перед пайкой выводов и приклейкой ППИ производится очи­стка выводов и поверхностей индикаторов.

Формовка выводов.Выводы индикаторов в процессе произ­водства ППИ обычно запрессовываются в пластмассу, керамику или стекло. Указанные материалы имеют определенные запасы прочности. Однако при формовке выводов, создавая определен­ные нагрузки на элементы индикаторов, необходимо соразмерять их с возможностями ППИ выдержать эти нагрузки. Исходя из этого при формовке выводов необходимо соблюдать некоторые необременительные правила, выполнение которых поможет обес­печить безотказную работу ППИ в течение продолжительного времени.

Все операции по формовке, выполняемые вручную, должны производиться с помощью пинцета и монтажных плоскогубцев. При гибке выводов не должны прикладываться механические напряжения на места их соединения с корпусом. Производить формовку выводов так, как это показано на рис. 6.15, а, запре­щается, так как это может привести к разрушению крепления выводов или нарушить герметизацию корпуса и выходу ППИ из строя сразу или по прошествии некоторого времени. Формов­ку выводов необходимо производить так, как это показано на рис. 6.15, б.

Рис. 6.15. Способы формовки и установки ППИ: а неправильный; б правильный

Изгиб выводов осуществляется на расстоянии 3 — 5 мм от корпуса ППИ; радиус изгиба выводов оговаривается в техни­ческих условиях на приборы и, как правило, равен 1,5 мм. Коли­чество изгибов выводов также ограничено и не превышает 2 — 3.

Рис. 6.16. Варианты крепления выводов ППИ в отверстиях печатных плат:

а, б — соединение «змг-замок»; в — соеди­нении с подгибкой; г — соединение простое

Конфигурация формовки может быть различной, для ее вы­полнения часто применяют специальные формовочные устрой­ства и приспособления. При изготовлении таких устройств не­обходимо предусмотреть предварительный зажим выводов со стороны корпуса ППИ перед началом процесса формовки.

Указанные правила формовки выводов распространяются на все типы ППИ.

Очистка поверхностей и выводов ППИ. Сцелью обеспечения качественной пайки ППИ к элементам схемы и приклейки их к корпусу или лицевой панели индикаторного прибора произво­дится очистка элементов ППИ от жира, грязи и других посто­ронних веществ. Лучше это сделать с помощью этилового спирта. Необходимо, однако, помнить, что при отсутствии этилового спирта выбранные химические вещества для очистки поверхно­стей и выводов ППИ не должны растворять пластмассовую по­верхность ППИ или нарушать герметизацию корпуса. Очистка может быть осуществлена путем окунания ППИ в спирт или заменяющую жидкость либо протирания тампоном, не остав­ляющим на очищаемых поверхностях своих фрагментов. Окуна­ние должно производиться при помощи пинцета. Время окуна­ния не должно превышать 3 — 5 мин.

Рис. 6.17. Соединение выводов ППИ с печатной платой

Приклейка индикаторов.Приклейка ППИ применяется, как правило, для имеющих планарные выводы индикаторов типа ЗЛС314А, ЗЛС320А-К, ЗЛС317А-Г с полимерной герметизацией. Приклейка осуществляется специальным теплопроводящим клеем типа ОК72Ф. При использовании других типов клеев необходимо обращать внимание на его агрессивность по отношению к мате­риалам ППИ и температурные режимы, необходимые для его полимеризации. Эти температуры не должны превышать макси­мально допустимые значения для ППИ.

Пайка выводов.Пайка выводов может быть осуществлена паяльником вручную или волной припоя. При производстве пайки категорически запрещается подавать на индикатор электри­ческий режим.

Независимо от способа пайки в качестве флюса рекоменду­ется флюс ФКСп, содержащий 30 — 35% канифоли, 65 — 70% спирта этилового, или флюс ФМП, содержащий 30 — 33% кани­фоли, 0,3 — 3% кислоты малеиновой, 0,1 — 1% вещества АНП-2 поверхностно активного, 63 — 69,6% спирта этилового. В каче­стве припоя рекомендуется использовать ПОС-61, ПОС-40. Тем­пература пайки (235, 260, 270° С) должна строго выдерживать­ся. Особо жесткие требования предъявляются к времени пайки, которое не должно превышать 2 — 3 с; превышение времени пайки может привести к отказу ППИ.

Пайка волной применяется при монтаже индикаторов нг. печатные платы. Индикаторы устанавливаются с одной сто­роны печатной платы для обеспечения одновременной пайки всех видов. Формовка выводов и установка их на печатную плату осуществляются способами, приведенными на рис. 6.16. После установки на печатную плату ППИ должны быть хорошо закреплены. ППИ, выводы которых установлены в отверстия печатных плат без подгиба и без «зиг-замка», должны иметь технологическое крепление на плате с помощью прокладок и тех­нологических прижимов. Пайка ППИ волной припоя произво­дится при следующих параметрах режима:

Температура припоя, °С ........................................................................ 265

Время выдержки при пайке, с, не более .............................................. 3

Расстояние по длине вывода от корпуса до границы подъема

рас­плавленного припоя, мм, не менее ............................................................. 1,0

Интервал времени между повторными пайками, мин, не менее ......... 5,0

Примечание. Температура раепллвленноги припоя ПОС-61 задается в зависимости от толщины печатных плат: для плат толщиной 1.0 — 1,5 мм темпе­ратура выбирается 945 — 255° С: для плат толщиной 2,0 мм и более 255 — 265° С.

Глубину погружения плат в волну припоя рекомендуется ус­танавливать в пределах 0,3---0,6 толщины печатной платы. Ме­таллизированные сквозные отверстия создают достаточную пло­щадь смачивания припоем, что обеспечивается перемещением припоя по выводам вверх через отверстие к поверхности печат­ной платы благодаря силам капиллярного натяжения. При этом создается наилучшее соединение печатной платы и выводов инди­катора. На рис. 6.17, а — е показаны идеально припаянные вы­воды, а на рис. 6.17, г — е — плохо припаянные выводы.

Пайка паяльником (ручная). При ручной пайке труднее контролировать время и температуру пайки. Поэтому при ручной пайке необходимо соблюдать следующие условия:

применять маломощные паяльники 15 Вт (максимум 25 Вт);

применять теплоотвод в виде пинцета с медными плоскими губками шириной не менее 3 мм;

держать жало паяльника чистым и хорошо облуженным.

Рис. 6.18. Способы монтажа единичных индикаторов на плату:

1— ПНИ; 2 — монтажная плата; 3 —лицевая панель прибора; 4 —эпоксидная смола

Обрезку проводов индикатора следует проводить, как пра­вило, после пайки.

После проведения пайки следует очистить плату, причем в качестве растворителя следует применять вещества, которые не оказывают влияния на излучающую поверхность индикатора, маркировку и покрытия корпуса. После очистки следует высу­шить платы. Рекомендуется температура сушки не выше 65° С.

Монтаж индикаторов.Монтаж индикаторов может произво­диться в плату (на корпус индикаторного прибора) или в разъем.

Монтаж ППИ в плату. Как и в другие полупроводни­ковые приборы, ППИ могут монтироваться в плату. Монтаж ППИ без крепежного оборудования заключается в приклейке ППИ эпоксидными смолами или клеями (рис. 6.18, а) или в под­пайке на монтажную раму (рис. 6.18, б — д). Вариант крепления на рис. 6.18, а допускает использование ППИ в приборах, под­вергающихся значительным вибрациям; вариант монтажа на рис. 6.18, б требует при использовании его в тех же условиях обеспечения взаимного жесткого крепления лицевой панели при­бора и печатной платы, на которую устанавливается ППИ. Остальные способы монтажа допускают использование ППИ на ограниченных вибрациях.

Рис. 6.19. Внешний вид разъема

Рис. 6.20. Контакты разъема

Монтаж ППИ в разъемы. Разъемные соединения обычно применяются в тех случаях, когда ППИ используются на лицевой панели устройства индикации. Такое соединение обе­спечивает возможность оперативной замены отказавших инди­каторов. При этом к разъемным соединениям применяется ряд требований, а именно: соединение должно быть прочным, мало­габаритным, должно обеспечивать надежное соединение выводов ППИ с контактами разъема при механических ударах и вибра­циях.

На рис. 6.19 приведен внешний вид разъема, который при­меняется для установки индикаторов типов ЗЛС324А, ЗЛС338А, ЗЛС340А и аналогичных. Такой разъем можно устанавливать на печатную плату или на лицевую панель индикаторного устрой­ства. В разъеме предусмотрен паз для теплоотводящей шины. Контакты, обеспечивающие связь индикатора типа ЗЛС324А с внешней электрической схемой, могут быть выполнены в виде, представленном на рис. 6.20. В тех случаях, когда необходимо обеспечить надежное соединение индикатора типа ЗЛС324А при сильной вибрации и ударах, целесообразнее применять контакты с «закусыванием» выводов (рис. 6.20, а). Контакт, представлен­ный на рис. 6.20, б, рекомендуется применять на неподвижных объектах, не подвергающихся воздействию вибраций. Разъем такого типа соединения должен обеспечивать достаточную пло­щадь прилегания контактирующих поверхностей без доступа воздуха. Это должно воспрепятствовать окислению поверхностей (образованию сульфида серебра) и сохранению тем самым по­стоянного переходного сопротивления.

Эти контакты, хотя и обеспечивают надежное соединение при вибрации и ударах, не допускают многократной установки одних и тех же индикаторов, так как острые кромки, обеспечивающие закусывание выводов, при расчленении снимают покрытие с вы­водов индикатора.

6.3.2. Способы улучшения тепловых режимов работы индикаторов в аппаратуре

Рис. 6.21. Монтаж индикаторов на печатную плату с использованием теплоотвода:

а майка индикатора; о - монтаж в разъеме; в - многострочное табло: 1 печатная плата; 2 — индикатор; 3 — теплоотводящий стержень; 4 разъем; 5 теплоотнодящая плата

Практические приемы улучшения условий теплоотвода при монтаже индикаторов в аппаратуре связаны с максимальным увеличением отвода тепла от выводов корпуса. При монтаже индикаторов на печатную плату следует максимально увеличи­вать площадь металлизированных токоведущих дорожек печат­ной платы, связанных с выводами индикатора. При монтаже индикаторов в разъемы необходимо увеличивать сечения контак­тирующих гнезд разъема и сечения монтажных проводов. При эксплуатации индикаторов в условиях, близких к предельно до­пустимым по значениям температуры окружающей среды, тем­пературы корпуса индикаторов и мощности рассеивания, необ­ходимо применять дополнительные меры по улучшению условий теплоотвода. В этих случаях можно использовать металлические теплоотводы (рис. 6.21) с теплоотводящими компаундами для улучшения теплового контакта, теплоотводящие трубки, а в ряде случаев — принудительное воздушное охлаждение.

Нужно помнить, что при разработке индикаторных устройств под индикаторами никогда не следует располагать элементы, выделяющие много тепла (ИМС, транзисторы, диоды и т. п.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Авторы книги постарались довести до читателя основные сведения о современных полупроводниковых индикаторах и об­ластях их применения. Несмотря на конкуренцию со стороны других видов знакосинтезирующих индикаторов (жидкокристал­лических, газоразрядных, электролюминесцентных, вакуумно-люминесцентных), полупроводниковые индикаторы сохраняют свое преимущество в областях индивидуального и коллективного применения систем и устройств отображения информации, к ко­торым предъявляются жесткие требования по устойчивости к внешним эксплуатационным факторам.

В заключение авторы считают необходимым дать краткую характеристику перспектив развития полупроводниковых инди­каторов и новых областей их применения.

Общее развитие индикаторов связано с дальнейшим совер­шенствованием существующей технологии и созданием новых методов производства высокоэффективных структур на основе соединений типа A^!IIB^V и особенно GaAlAs и InGaPAs. В бли­жайшем будущем можно ожидать создания индикаторов с силой света до нескольких кандел и снижения рабочих токов до 1 — 0,1 мА. Перспективным направлением является создание интег­ральных схем управления, содержащих светоизлучающие эле­менты для ПП экранов.

Актуальной проблемой является применение единичных инди­каторов синего (голубого) цвета свечения, светотехнические и особенно эргономические свойства и характеристики которых мало изучены. В настоящее время имеются сообщения [25] о создании единичных индикаторов синего цвета свечения с си­лой света 6 мкд при прямом токе 20 мА. Требуется изучить осо­бенности применения ПП индикаторов с большей силой света для использования их в качестве сигнальных ламп в автомо­бильной технике, светофорах и других аналогичных устройст­вах. Имеются сообщения о создании единичных индикаторов [24] с силой света до 3 кд при прямом токе 20 мА. Широкое развитие получат индикаторы с большой площадью информа­ционного поля 25X25 мм [26], особенно для подсвета раз­личных легенд и другой информации.

Основным направлением развития будет создание шкальных индикаторов со встроенным управлением с несколькими цветами свечения. Бескорпусные шкальные индикаторы найдут примене­ние не только в системах (телевидения) тепловидения, но и в печатных устройствах безударного действия. Разрешающая способность таких шкал достигнет 200 — 300 точек на сантиметр. Получат широкое распространение буквенно-цифровые индикаторы со встроенным управлением, многоразрядные, потребляю­щие мало энергии при высоких светотехнических параметрах, разного цвета свечения.

В последнее время в области создания устройств отображе­ния информации просматривается тенденция создания закон­ченных модулей, содержащих различные виды индикаторов и соответствующие схемы управления. Наметилась тенденция дублировать один вид индикаторов другим.

В настоящее время ведутся обширные исследования [28] по созданию плоских полупроводниковых экранов. За основную концепцию выбран модульный вариант экрана, т. е. на основе стандартных модулей, содержащих как индикатор, так и схему управления модулем, будут создаваться экраны необходимого размера. Такие экраны будут достаточно дорогими, с узкой об­ластью применения, в основном в летательных аппаратах и под­вижных объектах, к которым предъявляются высокие требова­ния по надежности.

Все перечисленные области применения и сами новые типы индикаторов потребуют внимательного изучения и своевремен­ного освещения в печати.

ПРИЛОЖЕНИЕ.