Технология монтажа: Технология монтажа строительных конструкций

Технология монтажа строительных конструкций

Главная » Строительство » Монтажные работы

В строительном деле очень важно, чтобы был соблюден порядок выполнения всех работ поэтапно, в частности технология монтажа строительных конструкций. Вследствие того, что готовность заводских деталей для возведения различных объектов очень высока, а удельные затраты труда и материалов невысоки, в массовом жилищном строительстве наиболее широкое распространение получили бескаркасные крупнопанельные здания. Возводят их при помощи башенных кранов, которые передвигаются вдоль фронта монтажных работ методом вертикального и горизонтального наращивания.

Бескаркасные крупнопанельные здания принято разделять на следующие конструктивные схемы:

• здания с продольными несущими стенами;
• строения с широким шагом поперечных несущих стен.

В первом случае (метод свободного монтажа), начинают с создания жестких углов для обеспечения устойчивости стен здания в процессе монтажа.

Последовательность установки элементов здания определяет ППМР (панели лестничных клеток, несущие стены, перегородки и перекрытия).

Поскольку между установкой смежных и наружных панелей и примыкающих к стыку панелей внутренних стен имеется определённый промежуток времени, это позволяет заделывать стыки с их герметизацией. Эта схема организации позволяет существенно облегчить монтаж по часовому графику, так как устанавливаемые панели однотипны, но есть и минус – необходимо много приспособлений для временного крепления устанавливаемых конструкций.

Во втором случае последовательно монтируют элементы, при этом создавая жесткие ячейки, это требует немного временных креплений, однако, из-за того, что элементы разнотипны, затрудняется монтаж по часовому графику. Параллельно с монтажом стен осуществляют установку лестничных маршей, санитарно-технических кабин, площадок, блоков лифтовых шахт, вентиляционных блоков. Для облегчения труда монтажникам подъёма на новый монтажный горизонт установка панелей перекрытий берёт начало от лестничной клетки.

И еще, если вы хотите избежать регулярного ремонта крыши, установите на кровлю аэратор. Это существенно решит многие проблемы с протечкой крыш. В смете расходов подобные мелочи также как и, к примеру, какую выбрать ванну, обязательно должны быть учтены.

Технология монтажа строительных конструкций состоит из двух процессов:

• подготовительного (транспортировка, складирование и укрупнительная сборка монтажных элементов) и основного;
• основного (подготовка конструкций к подъему, собственно сам подъем, установка, временное и постоянное закрепление). В случая необходимости выполняют антикоррозионную защиту.

Режим и параметры монтажного процесса регламентируют нормативные и директивные сроки продолжительности строительства, а также проектно-технологическая документация.

---

---

• Монтаж деревянных конструкций

Лекция № 9 технология монтажа строительных конструкций Общие положения

Монтаж строительных конструкций е современном строитель­стве. В индустриальном строительстве России монтаж строительных конструкций является ведущим технологическим процессом.Этому спо­собствуют развитая промышленность по производству конструкций и деталей для сборного строительства, наличие эффективных средств механизации, возможность осуществлять монтаж поточными методами, включая совмещенное ведение строительных процессов, крупноблочную сборку, конвейеризацию.

Монтаж строительных конструкций осуществляется при возведе­нии не только полносборных, но и неполносборных зданий. Например, при строительстве здания с кирпичными стенами монтируются фунда­ментные блоки, элементы каркаса, плиты перекрытий и покрытия, лест­ничные марши и т. д.

Удельный вес монтажных работ в строительстве увеличивается с каждым годом. Наряду со снижением массы отдельных конструкций происходит их укрупнение с доведением до максимальной заводской и технологической готовности.

Дтя нужд строительства созданы мощные краны, обладающие по­вышенной грузоподъемностью и мобильностью. Одновременно с этим применяют бескрановые методы монтажа, основанные на использова­нии домкратов и электромеханических подъемников. Осваиваются ме­тоды монтажа с использованием летательных аппаратов: вертолетов и дирижаблей. Все шире применяют средства дистанционного управле­ния монтажным процессом на базе теле- и радиосвязи, вступает в про­мышленное освоение роботизация монтажных операций.

В дальнейшем по мере совершенствования и внедрения в строи­тельное производство прогрессивных технологическо-организационных факторов индустриализации будут возрастать объемы и роль монтажа строительных конструкций, обеспечивая сокращение себестоимости и сроков возведения зданий и сооружений.

Состав и структура процесса монтажа. Под комплексным тех­нологическим процессом монтажа строительных конструкций понима­ют совокупность всех процессов и операций, в результате выполнения которых получают каркас, часть здания или сооружения, либо сами зда­ния и сооружения. Данные процессы и операции, позволяющие полу­чить готовую продукцию, подразделяют на транспортные, подготовитель­ные и собственно монтажные процессы (рис. 13).

К транспортным процессам относятдоставку, разгрузку, складиро­вание и приемку конструкций. При складировании конструкций прове­ряют их качество, размеры, маркировку и комплектность.

Подготовительные процессывключают укрупнительную сборку, временное (монтажное) усиление конструкций, обустройство и подачу конструкций в виде монтажной единицы на монтаж.

Собственно монтажные процессы включают строповку (захват), подъем (перемещение), наводку, ориентирование и установку с времен­ным креплением, расстроповку, выверку, окончательное закрепление кон­струкций в проектном положении и снятие временных креплений.

■* НПОДЯ»

С*

	И кто юм1 mww
	ipUdK^fe’ 1		ПрСНДОСМ
	cfiofKl		Псдг о1ов ч! мест ушрвеад
			1
	Bpcmoihoi		CiponoPHi
_	tfVMMUi		luiHil
			. \
	ОбчтрйСЧб		УеымйР! с ■ре wtumw «{КЯДОнЖМ
			[
	| rbiUUU’h* нопкшч		1 0ч»«цй1|пиия яын&чл * 1 м«доммчс-

Т(Ын.[Лн{] Р«|н? Операции

Прийти I

МСН-ГГА* СТРОИТЕЛЬНЫ* KOHCTW КЦИЙ

Рис. 13. Состав и структура процесса монтажа

Приведенная структура процесса монтажа строительных конструк­ций является обобщающей и в каждом конкретном случае может быть уточнена в сторону увеличения или уменьшения подлежащих выполне­нию отдельных операций и процессов.

Организационно монтаж строительных конструкций может быть осуществлен по двум схемам: монтаж «со склада» и монтаж «с транс­портных средств».

При организации монтажа со склада все вышеуказанные техноло­гические процессы и операции выполняются непосредственно на строи­тельной площадке.

При организации монтажа с транспортных средств на строитель­ной площадке выполняют только собственно монтажные процессы. В этом случае полностью подготовленные к монтажу конструкции по­ставляют на сборочную площадку с заводов-изготовителей в точно на­значенное время и непосредственно с транспорта подают к месту уста­

новки в проектное положение. При этом должна быть соблюдена комп­лектная и ритмичная доставка только тех конструкций, которые намече­ны к монтажу в данный день, час, минуту. Метод прогрессивен, так как отпадает необходимость в приобъектных складах; исключаются проме­жуточные перегрузки сборных элементов; создаются благоприятные ус­ловия для производства работ на стесненных территориях; организация труда приближается к заводской технологии сборочного процесса, обес­печивающей устойчивость потока в строительстве.

Методы монтажа строительных конструкций. Методы монта­жа элементов конструкций находятся в прямой зависимости от степени укрупнения монтажных элементов, последовательности установки, спо­соба наводки конструкций на опоры, средств временного крепления и выверки и других признаков.

В зависимости от степени укрупнения различают:

мелкоэлементный монтаж из отдельных конструктивных элемен­тов, характеризующийся значительной трудоемкостью и неполной заг­руженностью кранового оборудования из-за большой разницы в массах различных элементов;

поэлементный монтаж из отдельных крупных конструктивных элементов (панели, колонны, плиты, рамы и т. д.), требующий минимума затрат на подготовительные работы, широко применяющийся при возве­дении промышленных и гражданских зданий и монтаже «с транспорт­ных средств»;

блочный монтаж из геометрически неизменяемых плоских или пространственных блоков, предварительно собранных из отдельных эле­ментов. Массу блоков доводят до максимально возможной грузоподъем­ности монтажных механизмов. При этом снижается число монтажных подъемов, наиболее полно используется грузоподъемность монтажных кранов, исключается выполнение на высоте большинства монтажных операций.

Примером плоских блоков могут служить рамы многоэтажного зда­ния, элементы фахверка из металлических конструкций, блоки оболочек и т. д. Пространственными блоками являются элементы покрытия про­мышленных зданий на ячейку.

В зависимости от последовательности установки отдельных мон­тажных элементов различают:

раздельный (дифференцированный) монтаж, который выполняют путем установки, временного и окончательного закрепления однотип­ных конструктивных элементов, например колонн, ригелей, плит и т. п.;

комплексный монтаж, который предусматривает установку и окон­чательное закрепление всех конструктивных элементов одной ячейки здания;

комбинированный (смешанный) монтаж, представляющий соче­тание раздельного и комплексного методов. Например, отдельный мон­тажный поток устанавливает колонны, а затем со смещением во времени параллельно следующий монтажный поток устанавливает все остальные элементы. Способ эффективен при наличии различных монтажных средств, обеспечивающих работу полного монтажного потока.

В зависимости от способа установки в проектное положение раз­личают следующие виды монтажных процессов:

свободный монтаж, выполняемый наращиванием; при этом мон­тируемый элемент без каких-либо ограничений устанавливают в проек­тное положение при его свободном перемещении. Недостатками данно­го способа являются повышенная сложность и высокая трудоемкость работ, возникающих из-за необходимости выполнения выверочных, кре­пежных и других операций на высоте;

ограниченно-свободный монтаж, при котором монтируемая кон­струкция устанавливается в направляющие ориентиры, упоры, фиксато­ры и другие приспособления, частично ограничивающие свободу пере­мещения конструкций и обеспечивающие снижение трудозатрат на вре­менное крепление и выверку.

Достигается повышение производитель­ности кранового оборудования за счет снижения монтажного цикла;

принудительный способ монтажа конструкций, основанный на использовании кондукторов, манипуляторов, индикаторов и других средств, обеспечивающих полное и заданное ограничение перемещений конструкций от действия собственной массы и внешних нагрузок. Спо­соб обеспечивает повышение точности монтажа и снижение трудозат­рат, обеспечивает переход на безвыверочный монтаж.

Способы установки элементов являются неотъемлемой частью проекта производства работ. Оптимизация методов монтажа производится путем технико-экономического анализа с учетом определяющих факто­ров: конструктивных особенностей здания, массы элементов, рельефа площадки и требуемых площадей, наличия монтажного оборудования, нормативных сроков строительства.

Подготовка элементов к монтажу предусматривает укрупни-тель- ную сборку в плоские или объемные блоки; временное усиление элемен­тов для обеспечения их устойчивости; обустройство подмостями, лест­ницами, ограждениями и другими временными приспособлениями для безопасного и удобного ведения работ; закрепление страховочных кана­тов, расчалок, оттяжек и др.

Укрупнительная сборка конструкций.Укрупнительную сборку конструкций применяют в тех случаях, когда элементы конструкций из- за их габаритных размеров или массы не могут доставляться с заводов- изготовителей в целом виде. При этом на объектах части элементов (от­правочные марки) перед монтажом укрупняют до целого элемента. Из сборных железобетонных конструкций производят укрупнительную сборку ферм пролетом 24 м и более и высоких колонн. Кроме того, прихо­дится укрупнять металлические подкрановые балки, имеющие пролет бо­лее 13,77 м (длина четырехосной железнодорожной платформы). Укруп­няют и фермы покрытий с фермами световых и аэрационных фонарей.

В последние годы широко распространено укрупнение конструк­ций в монтажные и монтажно-технологические блоки. В этом случае сборку ведут на нижнем уровне строительной площадки, т. е. в более благоприятных условиях. Кроме того, укрупнение конструкций в блоки существенно сокращает сроки строительства, так как ведется параллельно с возведением здания или с опережением.

Укрупнение в блокинаиболее часто осуществляют при монтаже покрытий одноэтажных зданий по металлическим фермам и балкам. Бло­ки размером на ячейку здания укрупняют из ферм попарно с соединени­ем их связями, прогонами, а в отдельных случаях укладывают и штампо­ванные металлические настилы или щиты из легких материалов. Извес­тны примеры укрупнения металлических конструкций покрытий в бло­ки, состоящие из двух подстропильных ферм, трех стропильных и фо­нарных ферм, прогонов по фермам и фонарям и штампованного метал­лического настила.

Железобетонные фермы и колонныобычно укрупняют на складах и оттуда подают на монтаж в укрупненном виде. При завозе отправоч­ных марок ферм и колонн непосредственно в зону монтажа укрупнение производят у мест установки (в зоне действия монтажного крана).

Железобетонные фермыукрупняют в вертикальном положении в специальных стеллажах кассетного типа. Положение стыка регулиру-

ют с помощью механических или гидравлических домкратов. Железобе­тонные колонны укрупняют в горизонтальном положении. Механизиро­ванную выверку стыкуемых элементов обеспечивают специальными кон­дукторами.

Укрупнительную сборку металлических конструкций выполняют преимущественно на складах и специальных площадках возле строящихся объектов, так как для такой сборки требуется устройство стационарных стеллажей.

Металлические фермыи подкрановые балки из-за их большой по­перечной гибкости укрупняют преимущественно в горизонтальном по­ложении. В вертикальном положении иногда укрупняют фермы проле­том 24 м и более и с фонарями, чтобы при их кантовке не приходилось применять специальных приспособлений или производить временное усиление.

Укрупнение конструкций в блоки размером на ячейку при больших объемах работ осуществляется на конвейерных линиях. Конвейерная линия размещается на рельсовых путях, по которым на специальных те­лежках перемещаются укрупняемые блоки. На каждом посту выполня­ется только один вид работ по укрупнению. Блоки укрупняют из ферм, объединенных связями и прогонами, с устройством кровли в виде про­филированного утепленного настила. Каждый пост оснащают необходи­мыми монтажными приспособлениями и механизмами, количество ко­торых колеблется от 4 до 16. Для удобства работы посты выполняют от­крытыми и закрытыми (в тепляках), что дает возможность выполнять ряд строительных процессов независимо от погодных условий.

Монтажное усшение конструкций.Временное усиление элемен­тов конструкций при монтаже выполняют в тех случаях, когда применя­емые способы строповки не могут обеспечить прочности и устойчивос­ти монтируемых элементов в целом или их отдельных частей при подъе­ме. В основном это относится к монтажу металлических ферм, пояса которых при большой свободной длине могут оказаться недостаточно устойчивыми в направлении из плоскости ферм.

Металлические фермы обычно поднимают за 2-4 узла верхнего пояса. При строповке за узлы, расположенные близко к середине фермы, в нижнем поясе, рассчитанном на растяжение, возникает усилие сжатия и из-за большой гибкости из плоскости фермы он может потерять устой­чивость. При строповке за узлы, расположенные у опорных концов фер­мы, хотя изменения знаков усилий в поясах и не происходит, верхний сжатый пояс при большой его свободной длине также может оказаться недостаточно устойчивым. Кроме того, такая строповка требует приме­нения длинных тяжелых траверс или монтажа ферм при помощи двух кранов, поэтому для выбора места строповки металлических ферм необ­ходимо рассчитывать их и на устойчивость при монтаже. Если по каким- либо причинам нельзя применять строповку, обеспечивающую устойчи­вость поясов ферм, то временно усиливают один из поясов. Для этого к нижнему или верхнему поясу ферм на расстоянии 0,8-1 м друг от друга закрепляют болтами или хомутами пластины, трубы или швеллеры.

В двухветвевых колоннах, которые в процессе монтажа поворачи­вают, опирая на нижний конец одной ветви, устанавливают временную распорку между ветвями для предотвращения деформаций в раскосах решетки.

В элементах железобетонных цилиндрических оболочек, армоце- ментных сводов и некоторых других элементов на период монтажа уста­навливают временные затяжки и схватки, предотвращающие появление чрезмерных усилий.

Обустройство конструкций.Для обеспечения безопасных усло­вий труда монтажников на высоте сборные конструкции обустраивают подмостями, люльками, лестницами и другими временными приспособ­лениями. Инвентарные навесные подмости, площадки и лестницы кре­пятся к монтируемым элементам у мест их установки.

Ддя подъема рабочих на подмости на колонны навешивают лестни­цы. Такие лестницы изготовляют отдельными звеньями длиной до 4 м. Их навешивают верхними крючьями на колонну. При отсутствии в желе­зобетонных колоннах закладных деталей для крепления лестниц исполь­зуют хомуты.

Обработку стыков балочных конструкций осуществляют с навес­ных подмостей. При работе на балках и фермах большой высоты приме­няют люльки, совмещенные с лестницей. Лестница верхним концом на­вешивается на необходимой высоте.

Ддя безопасной работы монтажников у поясов стропильных и под­стропильных ферм и подкрановых балок натягивают страховочные ка­наты. При укладке крайних плит покрытий до их подъема закрепляют струбцинами элементы временного ограждения.

Помимо перечисленных средств на конструкции навешиваются ка­наты, оттяжки, тросы для расстроповки и другие элементы, предназна­ченные для предотвращения раскачивания элементов, плавной наводки на проектную отметку, дистанционной расстроповки и выполнения дру­гих операций.

Монтажные краны и механизмы.На монтаже строительных кон­струкций применяют самоходные стреловые, башенные, козловые, спе­циальные краны, а также грузоподъемные механизмы: мачты, шевры и порталы (рис. 14).

Рис. 14. Классификационная схема монтажных кранов

Самоходные стреловые краны благодаря их мобильности и манев­ренности широко применяют на монтажных работах. Большинство та­ких кранов оснащено оборудованием в виде вставок для увеличения дли­ны стрелы, а также гуськами, позволяющими увеличить вылет крюка при небольшом наклоне стрелы. Это придает стреловым кранам универ­сальность, так как позволяет монтировать здания различной высоты, поднимать элементы различной массы при различных вылетах крюка. Имеются краны и с телескопическими стрелами.

Значительно расширена область применения стреловых кранов в связи с оснащением их башенно-стреловым оборудованием. Такое обо­рудование позволяет применять краны на монтаже конструкций высо­ких и объемных зданий, осуществлять монтаж элементов через ранее смонтированные конструкции и вести монтаж, не заходя в монтируемый пролет здания. Последнее обстоятельство имеет существенное значение при наличии в монтируемом пролете ранее выполненных фундаментов под оборудование, туннелей, каналов и других подземных сооружений.

В качестве стреловых кранов на монтажных и погрузочно-разгру­зочных работах применяют также экскаваторы с крановым оборудова­нием.

Стреловые краны на гусеничном ходу широко применяют при мон­таже конструкций промышленных и гражданских зданий (монтаж кон­струкций нулевого и надземного цикла). Обладая гусеничным ходом, такие краны оказывают малое удельное давление на грунт (до 0,15 МПа), что позволяет использовать их при перемещении по спланированному и уплотненному грунту. Краны можно легко перебазировать с объекта на объект.

Стреловые краны на пневмоколесном ходу мобильнее гусеничных. Применяют их в основном на монтаже фундаментов и конструкций про­мышленных и гражданских зданий, а также при обслуживании складов конструкций и площадок укрупнительной сборки.

Стреловые автомобильные краны характеризуются высокой мо­бильностью при перебазировке с одной строительной площадки на дру­гую и высокой маневренностью на строительных площадках при хоро­ших дорожных условиях. Недостатками автомобильных кранов явля­ются невозможность управлять механизмом подъема и передвижения крана с одного рабочего места (из одной кабины) и необходимость в большинстве случаев вести работу при постановке крана на вынос­ные опоры.

Автомобильные краны используют в основном на погрузочно-раз­грузочных работах и на монтаже зданий небольшой высоты и из элемен­тов небольшой массы. Целесообразно применять их при рассредоточен­ном расположении объектов и в сельском строительстве.

Стреловые железнодорожные краны применяют в строительстве в ограниченном количестве, преимущественно при погрузочно-разгру­зочных работах и при обслуживании площадок укрупнительной сборки на складах, имеющих железнодорожные пути. Реже их используют на монтаже конструкций промышленных зданий.

Башенные краны широко применяют в гражданском многоэтажном строительстве и в промышленном строительстве при возведении круп­ных инженерных сооружений: доменных цехов и других тяжелых про­мышленных зданий и ТЭЦ, элементы сборных конструкций которых имеют большую массу и монтировать которые приходится на большой высоте. В основном самоходные башенные краны перемещаются по под­крановым путям. В особых случаях применяют стационарные (пристав­ные) башенные краны и самоподъемные краны башенного типа.

Козловые краны используют на погрузочно-разгрузочных работах на складах и площадках укрупнительной сборки, при возведении одно­этажных промышленных зданий, в пролетах которых устраиваются боль­шого объема фундаменты под оборудование и выполняются другие под­земные сооружения, а также монтируется сложное оборудование. В граж­данском строительстве такие краны применяют при монтаже зданий из объемных элементов.

Специальные краны используют для монтажа элементов конструк­ций некоторых сооружений. Например, высотные сооружения монтиру­ют с помощью переставных кранов. Дтя монтажа радиомачт и башен применяют самоподъемные (ползучие) краны. Тяжелые конструкции поднимают в проектное положение ленточными или стоечными подъем­никами, оборудованными гидравлическими домкратами. В некоторых случаях на монтаже строительных конструкций используют специаль­ные вертолеты-краны.

Мачты, шевры и порталы в связи с обеспеченностью современного строительства самоходными и башенными кранами в настоящее время применяют все реже. Иногда их используют для подъема конструкций большой массы, устанавливаемых в небольших количествах, а также в особых условиях монтажа, когда краны не могут быть применены.

Производительность крана зависит от следующих факторов: тех­нических параметров машины – грузоподъемности, скорости подъема и перемещения груза, поворота и передвижения; подготовленности фрон­та работ – наличия конструкций, крепежных деталей, подъездных путей и т. и.; надежности работы машины, а также качества монтируемых кон­струкций; массы элементов монтируемых конструкций; мастерства ра­бочих – крановщика, такелажников и монтажников.

Различают расчетную, техническую и эксплуатационную произво­дительность крана.

Расчетная производительность крана определяется количеством работы, которую может выполнить кран за 1 ч непрерывной работы при самом выгодном режиме и обеспечении всем необходимым.

Техническая производительность (нормативная) помимо этого учи­тывает время на необходимые вспомогательные операции (строповку и расстроповку груза, установку и выверку конструкций).

Эксплуатационная производительность определяется количеством работы, которую может выполнить машина при условии правильной орга­низации труда и ее нормальной эксплуатации.

Если окажется возможным осуществлять монтаж конструкций кра­нами нескольких марок и даже типов, то находят экономическую эффек­тивность использования подобранных кранов в условиях данного строи­тельства. Экономическую эффективность использования того или иного типа крана (или комплекта кранов) устанавливают сравнением технико­экономических показателей, основными из которых являются продол­жительность монтажа, его трудоемкость и стоимость монтажных работ на единицу конструкции.

В указанных показателях отражаются факторы, характеризующие конструктивные особенности кранов (производительность, число обслу­живающего персонала и др. ), степень охвата краном монтажных работ и использования его по времени и грузоподъемности, производительность труда рабочих, эксплуатационные затраты на транспортирование, мон­таж и демонтаж, а также расход электроэнергии, топлива, горючего, сма­зочных материалов и пр.

Руководство по технологии поверхностного монтажа » Electronics Notes

Технология поверхностного монтажа, SMT и связанные с ней устройства для поверхностного монтажа, SMD значительно ускоряют сборку печатных плат, поскольку компоненты просто монтируются на плате.

---

Технология поверхностного монтажа, SMT Включает:
Что такое SMT SMD-пакеты Quad Flat Pack, QFP Массив шариковых сеток, BGA Пластиковый освинцованный чип-носитель, PLCC

---

Загляните внутрь любого промышленного электронного оборудования в наши дни, и вы увидите, что оно заполнено мельчайшими устройствами. Вместо того, чтобы использовать традиционные компоненты с проволочными выводами, подобные тем, которые можно использовать для строительства домов и комплектов, эти компоненты монтируются на поверхность плат, и многие из них имеют крошечный размер.

Эта технология известна как технология поверхностного монтажа, SMT, и она имеет связанные компоненты SMT или устройства для поверхностного монтажа или SMD.

Типичная печатная плата с использованием технологии поверхностного монтажа

Практически все современное промышленное оборудование использует технологию поверхностного монтажа, SMT, поскольку она обеспечивает значительные преимущества при изготовлении печатных плат, а с учетом размера использование компонентов SMT позволяет упаковать гораздо больше электроники. гораздо меньшее пространство.

В дополнение к размеру, технология поверхностного монтажа позволяет использовать автоматизированную сборку и пайку печатных плат, что обеспечивает значительное повышение надежности, а также огромную экономию затрат.

Что такое технология поверхностного монтажа?

В 1970-х и 1980-х годах уровень автоматизации сборки печатных плат, используемых в различном оборудовании, начал расти. Использование традиционных компонентов с выводами оказалось непростым для сборки печатной платы.

Выводы резисторов и конденсаторов должны были быть предварительно сформированы, чтобы они проходили через отверстия, и даже интегральные схемы должны были иметь выводы с точно правильным шагом, чтобы их можно было легко вставить в отверстия.

Этот подход всегда оказывался трудным, поскольку провода часто не попадали в отверстия, поскольку допуски, необходимые для обеспечения их точной установки в отверстия, были очень жесткими. В результате часто требовалось вмешательство оператора для решения проблем, связанных с неправильной установкой компонентов и остановкой машин. Это замедлило процесс сборки печатных плат и значительно увеличило затраты.

Для сборки печатной платы фактически нет необходимости в том, чтобы выводы компонентов проходили через плату. Вместо этого вполне достаточно, чтобы компоненты были припаяны непосредственно к плате. В результате родилась технология поверхностного монтажа, SMT, и использование компонентов SMT очень быстро росло, поскольку их преимущества были замечены и реализованы.

Концепция технологии поверхностного монтажа: типичный пассивный компонент

Сегодня технология поверхностного монтажа является основной технологией, используемой для сборки печатных плат в производстве электроники. Компоненты SMT можно сделать очень маленькими, и их типы используются миллиардами, особенно конденсаторы SMT и резисторы SMT.

Устройства поверхностного монтажа

Компоненты для поверхностного монтажа

отличаются от своих выводных аналогов. Компоненты SMT предназначены не для проводки между двумя точками, а для установки на плату и припаивания к ней.

Их выводы не проходят через отверстия в плате, как можно было бы ожидать от компонента с традиционными выводами. Существуют разные стили упаковки для разных типов компонентов. В целом стили корпусов можно разделить на три категории: пассивные компоненты, транзисторы и диоды и интегральные схемы, и эти три категории компонентов SMT рассматриваются ниже.

Набор компонентов для поверхностного монтажа

• Пассивные SMD:   Существует множество различных корпусов, используемых для пассивных SMD. Однако большинство пассивных SMD представляют собой либо резисторы для поверхностного монтажа, либо конденсаторы для поверхностного монтажа, размеры корпусов которых достаточно хорошо стандартизированы. Другие компоненты, включая катушки, резонаторы и другие компоненты, как правило, имеют более индивидуальные требования и, следовательно, имеют собственные пакеты.

  Резисторы и конденсаторы имеют различные размеры упаковки. Они имеют следующие обозначения: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 и 0201. Цифры относятся к размерам в сотнях дюймов. Другими словами, размер 1206 составляет 12 х 6 сотых дюйма.

  Крупные размеры, такие как 1812 и 1206, были одними из первых, которые использовались. В настоящее время они не получили широкого распространения, так как обычно требуются компоненты гораздо меньшего размера. Однако они могут найти применение в приложениях, где необходимы более высокие уровни мощности или где другие соображения требуют большего размера.

  Соединения с печатной платой осуществляются через металлизированные участки на обоих концах корпуса.

• Транзисторы и диоды:   SMT-транзисторы и SMT-диоды часто помещаются в небольшую пластиковую упаковку. Соединения выполняются через выводы, которые выходят из корпуса и согнуты так, что касаются платы. Для этих пакетов всегда используются три провода. Таким образом, легко определить, в каком направлении должно двигаться устройство.

• Интегральные схемы:   Существует множество упаковок, которые используются для интегральных схем. Используемый пакет зависит от требуемого уровня взаимосвязи. Многим микросхемам, таким как простые логические микросхемы, может потребоваться только 14 или 16 контактов, тогда как другим, например, процессорам СБИС и связанным с ними микросхемам, может потребоваться до 200 или более. Ввиду большого разнообразия требований существует ряд различных пакетов.

  Для микросхем меньшего размера можно использовать такие пакеты, как SOIC (Small Outline Integrated Circuit). По сути, это SMT-версия знакомых пакетов DIL (Dual In Line), используемых для знакомых логических микросхем серии 74. Кроме того, существуют версии меньшего размера, в том числе TSOP (тонкий пакет с малым контуром) и SSOP (усадочный пакет с малым контуром).

  Микросхемы СБИС требуют другого подхода. Обычно используется упаковка, известная как quad flat pack. Он имеет квадратную или прямоугольную форму и имеет штифты, исходящие со всех четырех сторон. Штифты снова выгибаются из упаковки в форме крыла чайки так, чтобы они касались доски. Расстояние между штифтами зависит от необходимого количества штифтов. Для некоторых чипов это может быть около 20 тысячных дюйма. При упаковке этих чипов и обращении с ними требуется большая осторожность, так как контакты очень легко сгибаются.

  Также доступны другие пакеты. Один из них, известный как BGA (Ball Grid Array), используется во многих приложениях. Вместо того, чтобы иметь соединения на стороне упаковки, они находятся внизу. Соединительные площадки имеют шарики припоя, которые плавятся в процессе пайки, тем самым обеспечивая хорошее соединение с платой и механически прикрепляя ее. Поскольку можно использовать всю нижнюю часть упаковки, шаг соединений становится шире, и это оказывается намного более надежным.

  Уменьшенная версия BGA, известная как microBGA, также используется для некоторых микросхем. Как следует из названия, это уменьшенная версия BGA.

Подробнее о . . . . пакеты для компонентов поверхностного монтажа.

Учитывая уровень внедрения технологии поверхностного монтажа, доступно огромное разнообразие компонентов. Выбор компонентов, доступных в корпусах для поверхностного монтажа, намного превышает их количество, доступное в традиционных формах с выводами. Это чисто из-за спроса.

Однако популярные базовые компоненты, такие как транзисторы и многие логические и аналоговые ИС, такие как операционные усилители, обычно имеют версии, доступные как компоненты с традиционными выводами, а также компоненты для поверхностного монтажа. Например, транзистор BC109 можно получить в обоих форматах, как и многие операционные усилители и базовые логические микросхемы.

Технология поверхностного монтажа в дизайне

Основной причиной перехода на технологию поверхностного монтажа было значительное улучшение скорости, надежности и стоимости процесса сборки печатных плат. Хотя это имеет большое значение для внедрения технологии, оно также влияет на проектирование и разработку новых электронных схем и оборудования. К счастью, этот перенос приносит больше преимуществ для разработки и схемотехники, чем недостатков.

Для инженера-разработчика использование технологии поверхностного монтажа дает много преимуществ, хотя есть несколько моментов, на которые следует обратить внимание:

• Низкая паразитная емкость и индуктивность:   Ввиду небольшого размера компонентов уровни паразитной индуктивности и емкости намного меньше — резисторы для поверхностного монтажа работают так, что они ближе к идеальному резистору, чем резисторы свинцовый резистор. Точно так же конденсатор SMT будет демонстрировать гораздо меньшую паразитную индуктивность. В результате более высокие скорости и более высокие частоты возможны со стандартными компонентами SMT, чем это было бы возможно с эквивалентами с выводами.
• Нижняя номинальная мощность:   Большое значение имеет номинальная мощность компонентов для поверхностного монтажа. Резистор для поверхностного монтажа является конкретным примером. Стандартный резистор с выводами может рассеивать не менее 0,25 Вт. Для резисторов для поверхностного монтажа, которые намного меньше, рассеяние также меньше. Помните об этом и проверяйте данные производителей.
• Схемы меньшего размера/более плотные:   Поскольку стремление к увеличению функциональности при все меньших объемах является общей тенденцией в электронной промышленности, технология поверхностного монтажа в значительной степени способствует миниатюризации. Компоненты можно сделать намного меньше и, кроме того, их можно установить на печатной плате гораздо ближе друг к другу, чем это было бы возможно с традиционными выводными компонентами. В сочетании с более высоким уровнем функциональности, который теперь можно получить в интегральных схемах, это означает, что задача инженера-разработчика стала возможной.

Несмотря на некоторые дополнительные меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при использовании технологии поверхностного монтажа в новом дизайне, большинство элементов дизайна остаются почти такими же, хотя конструкции, как правило, намного сложнее и обеспечивают гораздо больше функциональных возможностей. Таким образом, внедрение и использование технологии поверхностного монтажа облегчило развитие электроники, позволив значительно повысить уровень сложности и предоставив больше возможностей.

Сборка печатной платы с использованием технологии поверхностного монтажа

В наши дни

SMT используется почти исключительно для сборки и производства печатных плат. Используя SMT, можно упаковать гораздо больше электроники в меньшее пространство. Компоненты для поверхностного монтажа меньше по размеру и часто обеспечивают более высокий уровень производительности, и их можно использовать с автоматизированной машиной для захвата и размещения, что во многих случаях полностью устраняет необходимость ручного вмешательства в процесс сборки.

Проводные компоненты всегда было трудно размещать автоматически, потому что провода должны были быть предварительно сформированы, чтобы соответствовать соответствующему расстоянию между отверстиями, и даже в этом случае у них были проблемы с размещением.

Сегодня в процессе сборки печатных плат большинство компонентов размещаются на плате автоматически. Иногда некоторым может потребоваться ручное вмешательство, но оно постоянно сокращается. Традиционно некоторые разъемы и, возможно, несколько других компонентов требовали установки с помощью помощника, но уровень ручного размещения все время снижается.

Сегодня печатные платы обычно разрабатываются таким образом, чтобы свести это к абсолютному минимуму, вплоть до изменения конструкции для использования компонентов, которые могут размещаться автоматически. В дополнение к этому производители компонентов разработали несколько специализированных версий компонентов для поверхностного монтажа, которые позволяют практически полностью автоматизировать сборку большинства плат.

Одной из проблем с некоторыми компонентами была их устойчивость к нагреву. Процессы пайки требуют, чтобы весь компонент был нагрет до высокой температуры, и это вызвало проблемы с некоторыми технологиями. Интегральные схемы, резисторы для поверхностного монтажа и многие типы конденсаторов для поверхностного монтажа подойдут.

Однако именно по этой причине изначально электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа не применялись. Вместо этого использовались танталы для поверхностного монтажа, но теперь были разработаны версии электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа, которые способны выдерживать температуры, возникающие во время пайки.

Существуют и другие компоненты, которые требуют специальной разработки, чтобы сделать их доступными в форматах компонентов для поверхностного монтажа.

Расширение и изгиб платы

Одна из проблем, которая может возникнуть с платами для поверхностного монтажа, возникает в результате изменений температуры, а также изгиба платы. С платами, в которых используются компоненты с выводами, это не является серьезной проблемой, потому что провода на компонентах воспринимают движение и снимают любое напряжение, которое может быть вызвано.

То же самое может быть не так для компонентов поверхностного монтажа. Компоненты припаяны к печатной плате и достаточно жестко удерживаются на месте. Такие компоненты, как транзисторы для поверхностного монтажа и интегральные схемы для поверхностного монтажа, где есть выводы от корпуса устройства к поверхности платы, имеют некоторые средства для компенсации движения, но резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа не имеют.

Компоненты, наиболее чувствительные к нагрузке на плату, — это конденсаторы для поверхностного монтажа — разновидность керамических MLCC. Они склонны к растрескиванию при растяжении. Это, очевидно, является серьезной проблемой для надежности.

При проектировании и сборке печатных плат необходимо принять некоторые меры предосторожности, чтобы свести к минимуму проблемы деформации, температурного расширения и т. д.:

• Обеспечьте равномерное распределение слоев питания и земли на печатной плате:   Когда печатные платы проходят через процесс пайки во время сборки печатной платы, платы будут сильно нагреваться, что может привести к деформации — уровни могут быть значительными в несколько больших досок. Чтобы решить эту проблему, плоскости заземления и плоскости питания должны покрывать всю плату, насколько это возможно. Если они присутствуют только на части печатной платы, это может привести к деформации.
• Форма компонентов:   Компоненты для поверхностного монтажа с коротким широким корпусом предпочтительнее длинных и тонких. Если компонент короткий и широкий, эффекты расширения и изгиба будут менее выражены.
• Устанавливайте компоненты под прямым углом к ​​направлению максимального изгиба:   Доски имеют тенденцию деформироваться по самой длинной части доски. Устанавливайте компоненты в плоскости, которая будет подвергаться минимальному изгибу или изгибу.

Приложения поверхностного монтажа

Хотя некоторые компоненты поверхностного монтажа можно использовать в домашнем строительстве, при их пайке требуется большая осторожность. Кроме того, даже микросхемы с большим расстоянием между выводами могут быть трудны для пайки.

Те, у которых пятьдесят и более контактов, нельзя паять без специального оборудования. Они предназначены только для крупносерийного производства. Даже при работе с уже построенными досками требуется большая осторожность. Однако эти компоненты SMT предлагают производителям значительную экономию средств, и поэтому они были приняты. К счастью для домашних строителей, традиционные компоненты с выводами, которые можно паять вручную, по-прежнему широко доступны и предлагают гораздо лучшее решение для домашнего строительства.

Тем не менее, компоненты SMT можно использовать для некоторых домашних проектов, где они применимы — где выводы компонента SMT и соединения не слишком малы для работы с более традиционными паяльниками и другими инструментами.

Другие электронные компоненты:
Батарейки конденсаторы Соединители Диоды полевой транзистор Индукторы Типы памяти Фототранзистор Кристаллы кварца Реле Резисторы ВЧ-разъемы Переключатели Технология поверхностного монтажа Тиристор Трансформеры Транзистор Клапаны/трубки
    Вернуться в меню “Компоненты”. . .

ПРОЦЕСС МОНТАЖА НА ПОВЕРХНОСТИ – Процесс монтажа на поверхности

Этот веб-сайт был создан в первую очередь как технический ресурс для инженеров-технологов поверхностного монтажа, а также для всех, кто интересуется технологией поверхностного монтажа (SMT). Веб-сайт будет посвящен всем аспектам производственного процесса от печати паяльной пасты, проверки паяльной пасты, размещения компонентов, пайки оплавлением до автоматического оптического контроля (AOI) и будет содержать ответы на многие часто задаваемые вопросы.

Введение в технологию поверхностного монтажа

Технология поверхностного монтажа — это область электронной сборки, используемая для монтажа электронных компонентов на поверхность печатной платы (PCB), в отличие от вставки компонентов через отверстия, как при обычной сборке. SMT был разработан для снижения производственных затрат, а также для более эффективного использования места на печатной плате. В результате внедрения технологии поверхностного монтажа теперь стало возможным создавать очень сложные электронные схемы в виде все более мелких сборок с хорошей воспроизводимостью благодаря более высокому уровню автоматизации.

Что такое SMD?

Устройство для поверхностного монтажа или SMD — это термин, используемый для электронных компонентов, используемых в процессе сборки для поверхностного монтажа. На рынке доступен широкий ассортимент корпусов компонентов SMD, которые бывают разных форм и размеров — выбор можно увидеть ниже:

Процесс сборки поверхностного монтажа

Процесс поверхностного монтажа начинается на этапе проектирования, когда выбирается множество различных компонентов, а печатная плата проектируется с использованием программного пакета, такого как Orcad или Cadstar (доступны и другие).

Важно понимать, что процесс начинается на этом этапе, так как это лучшее время для включения как можно большего количества конструктивных особенностей, которые сделают производство простым и без головной боли. Довольно часто схемы переходят от этапа проектирования схемы к компоновке печатной платы, при этом основное внимание уделяется функциональности, что, конечно, очень важно, но в идеале должен быть включен дизайн для производства и сборки (DFMA).

После завершения проектирования печатной платы и выбора компонентов следующим этапом является отправка данных печатной платы в компанию-производителя печатных плат, а компоненты приобретаются наиболее подходящим способом для облегчения автоматизации. Следует рассмотреть дизайн панели печатной платы и создать спецификацию, включая отделку поверхности печатной платы, чтобы гарантировать, что формат получаемых печатных плат соответствует ожидаемому и подходит для используемых машин.

Компоненты доступны в различных упаковках, например, на катушках, в тубах или в лотках, как показано ниже. Большинство из них доступны на катушках, что предпочтительнее, но иногда из-за «минимального количества заказа (MOQ)» компоненты довольно часто поставляются в тубах или на коротких полосах ленты. Можно использовать оба этих типа упаковки, но для этого нужны подходящие типы питателей. По возможности следует избегать компонентов, поставляемых отдельно в мешках, так как это может привести к размещению вручную или необходимости использования специальных пластин для подачи.

Все компоненты с MSL (уровень чувствительности к влаге) должны обрабатываться в соответствии с J-STD-033.

После получения панелей и компонентов печатных плат следующим шагом будет настройка различных машин, используемых в производственном процессе. Для таких машин, как установочная машина и AOI (автоматический оптический контроль), потребуется создать программу, которую лучше всего генерировать из данных САПР, но довольно часто она недоступна. Данные Gerber почти всегда доступны, так как это данные, необходимые для производства голой печатной платы — их можно просмотреть с помощью программного обеспечения, указанного здесь. Если данные Gerber являются единственными доступными данными, то создание списка размещения центроидов / компонентов (файл CPL) / файла XY может занять очень много времени, поэтому процесс поверхностного монтажа предлагает услугу для создания этого файла.

---

Первым устройством, которое необходимо настроить в процессе производства, является принтер паяльной пасты, предназначенный для нанесения паяльной пасты с помощью трафарета и ракеля на соответствующие контактные площадки на печатной плате. Это наиболее широко используемый метод нанесения паяльной пасты, но струйная печать становится все более популярной, особенно в субподрядном секторе, поскольку нет необходимости в трафаретах и ​​легче вносить модификации.

Крайне важно контролировать этот процесс, поскольку любые дефекты печати, если их не обнаружить, приведут к дефектам в дальнейшем. Поскольку сборки становятся все более сложными, дизайн трафарета является ключевым, и необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить воспроизводимость и стабильность процесса.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ПЕЧАТИ ПАЯЛЬНОЙ ПАСТЫ

Большинство машин для печати паяльной пасты имеют функцию автоматической проверки, но, в зависимости от размера печатной платы, этот процесс может занять много времени, поэтому часто предпочтительнее использовать отдельную машину. Системы контроля в принтерах для паяльной пасты используют 2D-технологию, тогда как специализированные машины SPI используют 3D-технологию, чтобы обеспечить более тщательный контроль, включая объем паяльной пасты на контактную площадку, а не только область печати.

2D-контроль области печати

3D-контроль объема печати

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ПРОВЕРКЕ ПАЯЛЬНОЙ ПАСТЫ (SPI)

После подтверждения того, что на напечатанную печатную плату нанесено правильное количество паяльной пасты, она переходит к следующей части производственного процесса — размещению компонентов. Каждый компонент извлекается из упаковки с помощью вакуумной или захватной насадки, проверяется системой технического зрения и размещается в запрограммированном месте на высокой скорости.

Для этого процесса доступно большое разнообразие машин, и тип машины во многом зависит от бизнеса. Например, если бизнес сосредоточен на больших объемах сборки, то скорость размещения будет важна, однако, если основное внимание уделяется небольшим партиям / большому количеству, тогда гибкость будет более важной.

Для обеспечения точного и воспроизводимого размещения компонентов важно полностью поддерживать заполняемую печатную плату — здесь показаны системы поддержки печатных плат.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О РАЗМЕЩЕНИИ КОМПОНЕНТОВ

Автоматизированный оптический контроль (AOI) перед оплавлением

После процесса размещения компонентов перед пайкой оплавлением важно убедиться в отсутствии ошибок и правильном размещении всех деталей. Лучший способ сделать это — использовать машину AOI для проверки наличия компонентов, типа/значения и полярности.

Проверка первого изделия (FAI)

Одной из многих проблем для субподрядных производителей является проверка информации о первой сборке для клиента или проверка первого изделия (FAI), что может занимать очень много времени. . Это очень важный шаг в процессе, поскольку любые ошибки, если их не обнаружить, могут привести к большим объемам переделок.

После проверки размещения всех компонентов сборка печатной платы перемещается в машину для пайки оплавлением, где между компонентами и печатной платой формируются все электрические паяные соединения путем нагрева сборки до достаточной температуры. Казалось бы, это одна из менее сложных частей процесса сборки, но правильный профиль оплавления является ключом к обеспечению приемлемых паяных соединений без повреждения деталей или сборки из-за чрезмерного нагрева.

При использовании бессвинцового припоя еще важнее тщательно профилировать сборку, так как требуемая температура оплавления часто может быть очень близка к максимальной номинальной температуре многих компонентов.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О ПАЙКЕ ОПЛАВЛЕНИЕМ

Последним этапом процесса сборки поверхностного монтажа является повторная проверка отсутствия ошибок с помощью машины AOI для проверки качества паяного соединения.

С внедрением 3D-технологии этот процесс стал более надежным, так как при 2D-контроле наблюдается высокий уровень ложных вызовов из-за интерпретации 2D-изображения. 3D-контроль позволил проводить более точные измерения и обеспечить более стабильный процесс контроля.

Одной из новейших функций контрольно-измерительных машин является то, что их можно объединить в сеть, чтобы обеспечить мгновенную обратную связь с предшествующей машиной для выполнения автоматических регулировок. Например, машина AOI может быть подключена к машине для размещения, чтобы можно было регулировать положение размещения компонентов, а машина SPI может быть подключена к принтеру, чтобы можно было вносить коррективы в выравнивание печатной платы относительно трафарета.

УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ О AOI ПОСЛЕ ОБРАТНОЙ ПОМОЩИ

Хотя выборочная пайка является частью процесса сборки в сквозное отверстие, существует множество аспектов, влияющих на сборку для поверхностного монтажа и конструкцию печатной платы, например, положение компонентов.

Разрабатывая печатную плату с учетом того, как она будет собираться, можно добиться экономии трудозатрат и времени сборки. Производительность при первом проходе (FPY) также будет повышена за счет автоматизации максимально возможного количества процессов.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О СЕЛЕКТИВНОЙ ПАЙКЕ

Проверка процесса с помощью рентгеновского контроля

Из-за того, что многие паяные соединения скрыты, важно иметь доступный метод неразрушающего контроля, который можно использовать для проверки того, что процессы пайки дают желаемые результаты.

Рентгеновский контроль позволяет проверить компоненты, находящиеся под компонентами, такими как BGA, количество пустот в паяных соединениях, а также может использоваться для проверки заполнения паяных отверстий после процесса пайки.

Ручная пайка компонентов для поверхностного монтажа по классу 3 IPC

Хотя предпочтительнее автоматическая установка и пайка компонентов для поверхностного монтажа, иногда требуется ручная установка и пайка. Это может быть проблемой с некоторыми компонентами, имеющими очень тонкие выводы с мелким шагом, однако при наличии специальных знаний и практики это возможно.

Повышение эффективности и производительности

Шокирующая статистика заключается в том, что в электронной промышленности многие операции по поверхностному монтажу, особенно в субподрядном производственном секторе, имеют КПД всего 20%.
 
Есть много причин, которые влияют на эту цифру, но в основном это означает, что используется только 20% капитальных вложений.