Методика, алгоритм и средства оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов

Иванов Андрей Васильевич

Методика, алгоритм и средства оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Иванов Андрей Васильевич

Иванов Андрей Васильевич
кандидат наук
2019

Специальность ВАК РФ05.12.04

Количество страниц 282

Иванов Андрей Васильевич. Методика, алгоритм и средства оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов: дис. кандидат наук: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения. ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики». 2019. 282 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Иванов Андрей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО ИССЛЕДУЕМОМУ ВОПРОСУ

1.1. Объект исследования

1.2. Анализ конструкций и электрофизических характеристик печатных плат

1.3. Новые паяльные материалы

1.4. Проблемы поверхностного монтажа. Конкуренция технологий

1.5. Модели технологического процесса

1.6. Особенности пайки компонентов

1.7. Надежность паяных соединений

1.8. Модель надежности паяных соединений Энгельмайера-Уайльда

1.9. Краткие выводы

2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ ПО РАСЧЕТУ УСТАЛОСТНОЙ НАДЕЖНОСТИ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. Разработка алгоритма по расчету усталостной надежности паянных соединений с использованием модели Энгельмайера-Уайльда

2.2. Выбор языка программирования и разработка программы

2.3. Проектирование классов Java

2.4. Разработка графического интерфейса программы

2.5. Оценка результатов работы программы

2.6. Краткие выводы

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПАЯНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ УЗЛОВ

3.1. Общая структура методики

3.2. Разработка испытательного блока

3.3. Раработка технологического процесса изготовления электронных

узлов

3.4. Отработка технологии

3.5. Инструментальная оценка качества паяных соединений

3.6. Критерии качества монтажа компонентов

3.7. Краткие выводы

4 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

4.1. Методика и оборудование для проведения металлографического анализа

4.2. Анализ паяных соединений электронного модуля

4.3. Анализ паяных соединений электронного модуля

4.4. Анализ полученных результатов

4.5. Оценка безотказности паяных соединний и эффективности методики

4.6. Краткие выводы

5 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ И ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО СОПРОВОЖДЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МОНТАЖА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УЗЛОВ

5.1. Необходимость и принципы построения систем регулирования технологического процесса

5.2. Разработка системы

5.3. Разработка математической модели технологического процесса монтажа и пайки радиокомпонентов

5.4. Разработка прогнозной математической модели оценки качества

и надежности паяного соединения

5.5. Краткие выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Листинг программы по расчету усталостной

надежности паяных соединений

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Методика проведения испытаний

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Особенностями современных сложных радиоэлектронных средств, к которым относится и аппаратура космических аппаратов (КА), является усложнение объектов установки, возрастание рисков на всем протяжении жизненного цикла, рост критичности отказов, увеличение стоимости «ошибок» при разработке и производстве [1].

Федеральная космическая программа ставит ряд задач по повышению надежности космических аппаратов (КА), увеличению сроков их активного существования, обеспечению системной устойчивости и безопасности функционирования [2].

Высокие темпы развития космической отрасли в области приборостроения, которые связаны с увеличением функциональной и конструктивно-технологической сложности, предъявляют соответственно жесткие требования к надежности радиоэлектронной аппаратуры и в первую очередь к её безотказности и долговечности. Повышаются требования к точности и эффективности выполнения заданных функций не только системой в целом, но и каждым отдельным элементом. В последние годы возросло число отказов аппаратуры из-за недостаточной надёжности элементной базы и паянных соединений (ПС). Поэтому оценка и обеспечение надёжности паяных соединений является одной из основных задач современной космической промышленности.

Статистика показывает, что до 50% поломок и аварий при эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры, особенно при высокой плотности электрорадиоизделий (ЭРИ) на печатной плате, связано с усталостными явлениями. Поэтому проблема усталостной прочности пайки является важнейшей для повышения надежности и долговечности изделий.

Другой проблемой обеспечения требуемой надежности паяных соединений является переход на бессвинцовые припои. Разработка нового

законодательства об охране окружающей среды, такого, как директива Совета Европы по экологической безопасности RoHS (Restriction of use of Certain Hazardous Substances - ограничение на использование опасных веществ), стала причиной многих проблем для фирм, занимающихся распайкой плат традиционными методами с использованием припоев, содержащих свинец, особенно принимая во внимание тот факт, что на Европейском рынке свинец был полностью запрещен к применению в большей части электронного оборудования начиная с июля 2006 г.

В настоящее время отечественная промышленность только частично обеспечивает разработчиков радиоэлектронной аппаратуры необходимыми изделиями электронной техники, а значит, им приходится прибегать к использованию импортных компонентов, которые в большинстве случаев выпускаются в общепромышленном исполнении ("industry") и не используют в составе финишного покрытия свинец. На данном этапе недостаточно внимания уделяется вопросам качества и надежности комбинированных или смешанных паяных соединений, когда сочетаются бессвинцовые и свинцовые материалы.

Ужесточение требований к работоспособности радиоэлектронной аппаратуры при переходе на бессвинцовую технологию монтажа ЭРИ является целесообразным, так как данная технология вносит большие температурные нагрузки на радиокомпоненты. Однако механическая стабильность паяных соединений ухудшается при приближении рабочей температуры к точке плавления и при термоциклировании в условиях повышенных температур, поэтому вероятность повреждения сплавов Sn.Pb достаточно высока. Один из перспективных альтернативных сплавов -SnAgCu. Этот сплав включен в список JEIDA и рекомендован Европейско-британским консорциумом по исследованию перспективных материалов (European Brite-Euram Consortia) как основной припой для электронной промышленности. Анализ систем сплавов SnAgCu показал, что наиболее

устойчив к появлению трещин при термических нагрузках и самая вероятная альтернатива системе SnPb - это припой Sn4Ag0,5Cu.

Учитывая, что современная элементная база, в основном, является иностранного производства и поставляется на территорию Российской Федерации в большинстве случаев с бессвинцовым покрытием выводов, а нормативная база по технологии монтажа данных компонентов отсутствует, возникает необходимость в совершенствовании методов оценки качества паяных соединений, обеспечивающих объективную оценку необходимых параметров паяных соединений и оптимизацию материальных затрат на оснащение производственной базы средствами контроля и диагностики.

Степень разработанности темы

Большой вклад в изучении дефектов паяных соединений внесли Медведев А.М., Павлов Н.И. Вопросам моделирования поведения припоев посвящено много работ Энгельмайера В., Уайльда Р., Мэнсона С., Коффина Л. Разработка новых типов паяльных паст, флюсов и технологии получения ПС посвящены работы Иванова Н.Н., Ивина В.Д., Фэн Лея. Конструктивные и электрические характеристики многослойных печатных плат рассмотрены в работах Можарова В.А., Газизова Т.Р., Заболоцкого А.М. Надежность радиоэлектронных узлов исследовалась Новоттником М., Юрковым Н.К., Ямпуриным Н.П. и др. авторами.

Вопросы построения технологических процессов, методик, алгоритмов и средств оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов, спроектированных и изготовленных на элементной базе с различным типом покрытия (бессвинцовое, свинцовосодержащее) выводов, проработаны не в полной мере. На предприятиях космической отрасли отсутствует достаточный опыт изготовления радиоэлектронной аппаратуры на основе компонентов импортного производства с бессвинцовым покрытием выводов. Работы указанных и др. авторов не снимают остроты проблемы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика, алгоритм и средства оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов»

Цель работы

Целью работы является повышение качества и надёжности паяных соединений (ПС) при изготовлении радиоэлектронных устройств космической аппаратуры с применением технологии поверхностного монтажа компонентов с различным составом покрытий.

Объект исследования

Объектом исследования является паяные соединения радиоэлектронных устройств космической аппаратуры, изготовленные методом поверхностного монтажа радиоэлектронных компонентов с различными типами покрытий (бессвинцовое, свинцовосодержащее).

Предметом исследования являются методика, алгоритм и средства оценки качества паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались элементы теории вероятности, математической статистики и надежности, методы планирования эксперимента и экспертных оценок, системный и структурный подходы, а также математическое моделирование.

Решаемые задачи

В данной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка алгоритма и программы оценки качества и расчета надежности паяных соединений на основе адаптированных моделей Энгельмайера-Уайльда, позволяющих получать расчетные данные усталостной прочности на длительный и проектный срок службы космического аппарата.

2. Разработка математической модели технологического процесса монтажа и пайки компонентов радиоэлектронных устройств космических аппаратов.

3. Разработка методики выбора средств контроля и оценки качества ПС, обеспечивающей повышение выхода годных ПС.

4. Разработка прогнозной математической модели оценки качества и надежности паяного соединения, обеспечивающей повышение эффективности прогнозирования.

5. Анализ структуры и состава паяных соединений на основе свинцовосодержащих и бессвинцовых паяльных паст.

6. Разработка системы подготовки и принятия решений по сопровождению технологического процесса монтажа радиоэлектронных устройств для космических аппаратов.

Научная новизна

1. Разработаны алгоритм и программа оценки качества и расчета надежности паяных соединений, отличающиеся учетом параметров компонента, припоя, печатной платы и позволяющие получать расчетные данные усталостной прочности на длительный и проектный срок службы.

2. Разработана математическая модель технологического процесса монтажа и пайки компонентов радиоэлектронных устройств космических аппаратов, учитывающая параметры нанесения паяльной пасты и вариант монтажа и обеспечивающая выбор рациональных режимов процесса.

3. Предложена методика выбора средств контроля и оценки качества ПС, включающая инструментальную и испытательную составляющие и обеспечивающая повышение выхода годных ПС.

4. Получены новые результаты комплексного анализа структуры и состава паяных соединений на основе свинецсодержащих и бессвинцовых паяльных паст, что позволило оптимизировать технологию получения паяных соединений и контроля их качества.

5. Разработана прогнозная математическая модель оценки качества и надежности паяного соединения, включающая новые информативные данные и обеспечивающая повышение эффективности прогнозирования.

Теоретическая значимость работы состоит в развитиии теории надежности в области технологии радиоэлектронных устройств космического назначения.

Практическая значимость

1. Получены данные о дефектообразовании в паяных соединениях компонентов на многослойных печатных платах, что позволило модернизировать основные монтажно-сборочные операции радиоэлектронных модулей 1 и 2 уровня.

2. Разработанный алгоритм оценки качества и надежности паяных соединений позволяет перейти к более достоверным проектным нормам изготовления радиоэлектронных модулей для космических аппаратов по технологии поверхностного монтажа.

3. Новые результаты комплексного анализа структуры и состава паяных соединений позволяют разработать более точные и эффективные критерии приемки радиоэлектронных печатных узлов.

4. Результаты исследовательских испытаний паяных соединений различных видов радиоэлектронных компонентов с многослойными печатными платами показали высокую эффективность и реализуемость методик оценки их качества в условиях мелкосерийного производства.

5. Предложена система подготовки и принятия решений по сопровождению технологического процесса монтажа радиоэлектронных узлов для космических аппаратов, позволяющая учитывать режимы нанесения паяльной пасты и пайки и обеспечивающая заданный уровень качества.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика выбора средств контроля и оцени качества паяных соединений и результаты экспериментальных исследований надежности паяных соединений.

2. Алгоритм и программа оценки качества и расчета надежности паяных соединений и результаты испытаний.

3. Результаты комплексного анализа структуры и состава паяных соединений на основе свинцовосодержащих и бессвинцовых паяльных паст для условий конкретного производства.

4. Система подготовки и принятия решений по сопровождению технологического процесса монтажа электронных узлов для космических аппаратов.

Достоверность результатов

Степень достоверности полученных выводов определялась обоснованностью допущений теоретических положений и моделей, результатами испытания и практического применения на производственной базе АО «РКЦ «Прогресс».

Реализация и внедрение результатов работы

Разработанные в диссертации алгоритм, программа, методика оценки качества паяных соединений радиоэлектронных узлов, методика выбора средств контроля внедрены в учебный процесс ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» и в АО «РКЦ «Прогресс».

Личный вклад автора

Основные результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором. Обсуждение и анализ теоретических и экспериментальных результатов проводились совместно с научным руководителем.

Соответствие паспорту специальности

Диссертационное исследование соответствует п.8 «Создание теории синтеза и анализа, а также методов моделирования радиоэлектронных устройств» и п.9 «Разработка научных и технических основ проектирования,

конструирования, технологии производства, испытания и сертификации радиотехнических устройств» паспорта научной специальности 05.12.04 -Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.

Апробация работы

Основные результаты были доложены на следующих конференциях и симпозиумах: Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций» (Самара, 2013, 2018 гг.); XIII Международной научно-технической конференции «Приборостроение в XXI веке-2017. Интеграция науки, образования и производства» (г. Ижевск, 2017г.); ХХ Всеросийской научно-технической конференци «Современные проблемы радиоэлектроники» (г. Красноярск, 2017г.); I Международной научно-практической конференции «Высокие технологии и модернизация экономики: достижения и новые векторы развития» (г. Екатеринбург, 2017г.); Всероссийской НТК «Информационно-измерительные и управляющие системы» (г. Самара, 2016г.); Научно-технической конференции «IV Козловские чтения» (г. Самара, 2015г.); Международная конференция «Микроэлектроника 2015» (г.Алушта, Крым, 2015г.); III Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (г.Самара, 2013г.); XXXIII Всероссийской конференции по проблемам науки и технологий (г.Миасс, 2013г.); VI Научно-технической конференции молодых специалистов, НПО «Автоматики им. академика Н.А.Семихатова» (г. Екатеринбург, 2013 г.); V Общероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодежь. Техника. Космос», Балтийский государственный технический университет (С.-Петербург, 2013г.); Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития-2010» (г. Одесса, 2010г.).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 21 работе. Из них 4 статьи опубликованы в изданиях из перечня, рекомендованного Высшей аттестационной комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации. Личная доля 6,8 п.л.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 139 наименований и приложения на 91 странице. Основной текст диссертации изложен на 191 странице и содержит 71 таблицу и 82 рисунка.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные задачи исследований, научная новизна и практическая значимость результатов диссертации.

В первом разделе описывается объект исследования, анализируется и систематизируется информация по печатным платам, паяльным материалам, технологиям нанесения паст, моделям технологического процесса, отказам в паяных соединениях за счет усталостных напряжений. Рассмотрена модель Энгельмайера-Уайльда для эвтектических и почти эвтектических оловянносвинцовых припоев и припоев SAC.

Во втором разделе предложен алгоритм по расчету усталостной надежности паяных соединений с использованием модели Энгельмайера-Уайльда. Проводится анализ и выбор языка программирования для разработки программы по расчету усталостной надежности паяных соединений. Разрабатывается программа по расчету усталостной надежности паяных соединений на основании модели Энгельмайера-Уайльда, описывается ее графический интерфейс. Проведена оценка результатов работы программы.

В третьем разделе предложена методика оценки качества паяных соединений. Определены критерии при проектировании радиоэлектронного устройства. Предложена конструкция блока для отработки технологии. Разработан типовой технологический процесс по изготовлению радиоэлектронных узлов. Разработаны критерии выбора оборудования для оценки качества паяных соедиенений. Установлены критерии к внешнему виду паяного соедиения для различных типов компонентов. Определен объем испытаний и последовательнось их проведения.

В четвертом разделе проведен металлографический анализ образцов электронных модулей. Получены новые результаты комплексного анализа структуры и состава паяных соединений на основе свинецсодержащих и бессвинцовых паяльных паст. Разработаны рекомендации по оптимизации технологического процесса монтажа.

Пятый раздел описывает принципы построения системы регулирования технологического процесса. Предложена система регулирования технологического процесса монтажа компонентов радиоэлектронных устройств. Для реализации данной системы решены задачи разработки математической модели технологического процесса монтажа и пайки радиокомпонентов и прогнозной модели оценки качества и надежности паяного соединения.

1. АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО ИССЛЕДУЕМОМУ ВОПРОСУ

1.1. Объект исследования

В качестве объекта исследования были выбраны модули 1 и 2 уровня командной радиолинии (КРЛ), входящей в состав бортовой аппаратуры командно-измерительной системы (БАКИС), и системы приема и преобразования информации (СППИ) аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

БАКИС входит в состав бортового комплекса управления (БКУ) (рис. 1.1) [3]. БКУ КА представляет собой совокупность приборов и устройств с информационным и программным обеспечением, предназначенных для решения задач управления, баллистико-навигационного обеспечения процесса управления КА и контроля функционирования его БА автономно или совместно с наземным комплексом управления (НКУ) [4].

Рис. 1.1. Структурная схема бортового комплекса управления

В состав БКУ входят также: бортовая цифровая вычислительная система (БЦВС), блоки силовой автоматики (БСА), информационно-измерительная система (ИИС), целевая аппаратура (ЦА), телекомандная система (ТКС), система телеметрических измерений (СТИ), исполнительные ораны (ИО), оконечные устройства (ОК). Связь БЦВС с блоками, системами и ЦА осуществляется по мультиплексному каналу обмена МКО-1.По второму каналу обмена МКО-2 аппаратура БАКИС, обеспечивающая прием данных от НКЦ, связана с БЦВС и ЦА [3].

Среди большого множества задач, решаемых бортовым комплексом управления, можно выделить следующие, решаемые с помощью командно-измерительной системы (КИС):

- прием командно-программной информации (КПИ), передаваемой на борт по каналу КИС в виде информационных массивов, представляющих собой рабочую программу, а также разовых управляющих воздействий -разовых команд (РК) и матричных разовых команд (МРК);

- передача по обратному каналу КИС на средства НКУ информации оперативного контроля, в т.ч. ограниченного объема параметров, формируемых БКУ по результатам опроса телеметрических датчиков сети сбора телеметрической информации [4].

В качестве второго объекта исследования для анализа вопроса надежности паяных соединений радиоэлектронных устройств космических аппаратов была взята система приема и преобразования информации (СППИ). На рис. 1.2 представлена структурная схема одной из СППИ.

Данная система состоит из четырех блоков оптико-электронного преобразования (ОЭП), одиннадцати источников питания (ИП), трех блоков управления (БУ), блока распределения питания (БРП), устройства коммутации (УК), комплекта жгутов и комплекта волоконно-оптической линии передачи. Управление блоками СППИ после получения исходных данных обеспечивается комплексом специального программного обеспечения (СПО), функционирующего на базе аппаратных

вычислительных средств блоков БРП и БУ. Блоки ОЭП служат для преобразования светового потока в цифровой [5].

&скву &вс сткт спсрп гак; л ник стк

Рис. 1.2. Структурная схема СППИ В качестве фотоприемников в блоках ОЭП используются фоточувствительные приборы с зарядной связью (ФПЗС), работающие в режиме временной задержки и накопления. Постоянно движущееся оптическое изображение преобразуется в аналоговый электрический сигнал. Накопление его происходит за счет синхронного движения изображения и зарядовых пакетов вдоль столбцов матриц ФПЗС. Аналоговый электрический сигнал каждого элемента итоговой строки ФПЗС преобразуется в 10-разрядный двоичный код и выдается в модуль сжатия (МС). В МС формируются пакеты информации, содержащие специальную информацию и служебную. Данные пакеты информации по опто-электронной линии связи поступаю на выходные соединители для передачи в высокоскоростную радиолинию (ВРЛ).

Все блоки данной и предыдущей системы построены на применении современной электронной элементной базы: чип-компоненты; компоненты в корпусах с цилиндрическими контактными поверхностями (МЕLF);

компоненты с зубчатыми металлизированными торцами; компоненты с плоскими, L-образными выводами и в форме «крыла чайки»; компоненты с J-образными выводами; компоненты с шариковыми выводами (BGA); компоненты в корпусах PQFN; компоненты с теплоотводными площадками, расположенные под корпусом.

Вся упомянутая выше элементная база монтируется на печатную плату с применением технологии поверхностного монтажа. На момент запуска в производство данной СППИ были выявлены следующие проблемы:

- большая часть элементной базы является импортной и поставляется на территорию РФ в бессвинцовом исполнении;

- отсутствует нормативная документация, определяющая технологию монтажа данных компонентов и критерии качества.

1.2. Анализ конструкций и электрофизических характеристик печатных плат

Печатный монтаж на данном этапе является основным средством осуществления межсоединений в современных радиоэлектронных устройствах. А конструктивной основой узлов и модулей этих устройств является печатная плата.

Печатная плата-изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоизделий и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой [6].

Развитие технологий печатных плат применительно к высокоразвитым функциональным системам идет в направлении многослойности, введения трехмерных структур межсоединений, уменьшения размеров элементов межсоединений в многослойных структурах, обеспечения требований электромагнитной совместимости, введения элементов конструктивного теплостока, обеспечения скорости передачи сигналов, реализации СВЧ-структур [7].

Печатные платы можно разделить на два класса, которые имеют во многом сходные характеристики, основанные на функциях, для которых они предназначены, но требуют разного подхода к разработке конструкций и технологий. Первый класс содержит аналоговые, радиочастотные и микроволновые печатные схемы. Второй - содержит цифровые схемы.

По сравнению с радиочастотными и аналоговыми печатными схемами, печатные платы для цифровых устройств имеют более сложную топологию межсоединений, но не чувствительны к большому разбросу размеров элементов печатных схем и используемых материалов. Они характеризуются очень большим числом монтируемых на них компонентов. Цифровые схемы имеют всевозрастающие скорости передачи данных и низкие задержки распространения сигналов для обеспечения повышенных скоростей их функционирования [8].

Выбор типа печатной платы непосредственно связан с компоновочными решениями расстановки компонентов на плате. В свою очередь диапазон выбора компоновок радиоэлектронных схем достаточно большой. Параметры компоновок непосредственно зависят от массы, размера, стоимости, производительности, метода изготовления, надежности и назначения схемы [9].

Межсоединения печатных плат влияют на целостность сигналов [10]. В настоящее время возросло количество работ, направленных на разработку методик моделирования электрофизических характеристик печатных плат, встроенных в нее элементов и установленных на поверхность компонентов.

Так в работе [11] приведены результаты исследования влияния покрывающих диэлектрических слоев паяльной маски и влагозащитного покрытия на погонную задержку и волновое сопротивление одиночных микрополосковых линий. Установлено, что эти слои могут изменять задержку до 42% и до 29% изменять волновое сопротивление. Весьма актуальным является проведение квазистатического анализа электрических соединений печатных плат [12]. Методика моделирования цепей печатных

плат для проведения такого анализа предложена автором [11]. В той же работе разработаны алгоритмы аппроксимации переходных отверстий печатных плат.

Структура и конфигурация печатных плат сильно влияют на паразитные параметры печатных узлов [13]. Этот фактор необходимо учитывать в процессе обеспечения электромагнитной совместимости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов (КА). В [14] разработана методика анализа пассивных цепей печатной платы, которая учитывает паразитные параметры компонентов и их посадочных мест. Авторы [13] предлагают проводить совместный учет паразитных параметров компонентов и монтажа при вычислении частотных характеристик пассивных цепей плат бортовой аппаратуры КА. Одним из паразитных параметров печатных плат являются индуктивность цепи «земля-питание». В работе [15] проведен анализ влияния этой индуктивности. Показано, что в платах на металлическом основании можно уменьшить погонную индуктивность в несколько раз только за счет трассировки.

Одним из эффективных путей защиты печатных плат, узлов и бортовой аппаратуры КА в целом от помех является экранирование [16, 17]. Оценку эффективности экранирования целесообразно проводить методами моделирования [18]. Испытания же необходимо приближать к более реальным условиям эксплуатации [17]. Авторами [19-21] для повышения эффективности предложено проводить климатические и электромагнитные испытания совместно. Для этого предложен новый вариант испытательной камеры.

Однако увеличение плотности межсоединений неизбежно связано с уменьшением их элементов, что создает проблемы в обеспечении надежности ПП и аппаратуры в целом, что недопустимо для аппаратуры ответственного назначения [22-26].

Одна из основных проблем, которая вызывает снижение надежности при увеличении плотности межсоединений - рассовмещение слоев

многослойных печатных плат (МПП), вызванное деформацией материала подложки и погрешностями технологического характера. Для обеспечения совмещения слоев предосудительно было бы увеличивать размер контактных площадок (КП), так как это ограничивает возможности миниатюризации. В свою очередь, уменьшение размеров КП создает проблемы пространственного совмещения элементов межсоединений в многослойных структурах печатных плат. Решению этой проблемы посвящена работа [25].

Авторами [25, 27-29] установлено, что наибольший вклад в итоговое рассовмещение вносит этап прессования. Это обусловлено деформацией базового материала вследствие термических и механических воздействий. На данный момент деформацию базового материала слоев компенсируют большим размером КП, что ведет к уменьшению трассировочного пространства. Таким образом, для максимального использования площади ПП, необходимо определить минимальный размер КП, который обеспечит заданную надежность МПП.

В работах [25, 29, 30] рассмотрены основные методы расчета, обеспечения совмещения и показаны их недостатки с точки зрения современного производства. Общий недостаток всех методов заключается в том, что они не учитывают тип совмещения и базирования, используемые в современном производстве прецизионных МПП и оказывающие огромное влияние на конечное совмещение. При этом деформационные изменения координат печатных элементов в процессе прессования принимаются как случайные и не компенсируемые, что тоже неверно.

Для оценки деформационных свойств материала Можаровым В.А. проанализирована и доработана общая методика Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) №^61189-2-2X02, которая используется для измерения показателей геометрической стабильности базового материала. Суть доработки заключается в назначении реперных знаков и определении порядка прессования тестового образца. В результате выполнения уточненной методики, автор получает следующие

вероятностные характеристики деформационных параметров материала: тх, ту - математическое ожидание коэффициента усадки по оси утка/основы после этапа прессования; ах, ау - среднеквадратичное отклонение коэффициента (СКО) усадки по оси утка/основы после этапа прессования. Эти вероятностные характеристики можно использовать для определения величины отклонения элементов межсоединений, формируемых на базовом материале.

Новый подход автора к расчету размера КП учитывает ранее не учитываемые факторы, и заключается:

1. В выделении в отдельное слагаемое погрешности, обусловленной деформацией базового материала.

2. В учете зависимости деформации базового материала от системы базирования при прессовании МПП с помощью отдельного коэффициента.

3. В использовании КП эллипсной формы, чтобы учитывать различные показатели усадки базового материала по утку и основе.

Использование эллипсной формы КП позволяет увеличить плотность межсоединений МПП, учитывая разность деформационных свойств базового материала по осям основы и утка, без ухудшения качества совмещения слоев МПП.

В результате анализа получены формулы для расчета параметров эллипса КП [30]:

Ь= «1+С + % + 5у(\1-ту\-± + 6ау%).

где а, Ь - радиусы эллипса; Бх,8у - коэффициенты, зависящие от системы базирования при прессования для утка и основы; Ь0 - идеальная длина между метками во время тестирования материала; Ьх, Ьу - длины сторон заготовки МПП по оси утка и основы соответственно.

Для компенсации постоянной составляющей деформации базового материала тх,у автор вводит масштабный коэффициент для соответствующих

фотошаблонов. Рассчитывается он для каждой оси (основы или утка) отдельно по формулам:

_ 1 _ _ 1 _

Ыг 1 | Су // 1Л-ЛГ 1 | Сл ? j

7?гх my

где uxy - масштабный коэффициент по определенной оси.

1.3. Новые паяльные материалы

Автором [31] рассмотрена идеология и проблематика организации комплекса работ по определению совместимости элементов бессвинцовых технологий при разработке и производстве радиоэлектронной аппаратуры. Предложен алгоритм решения задачи освоения элементов бессвинцовых технологий в отечественной промышленности.

С начала двухтысячных годов при производстве отечественной РЭА ответственного применения наблюдалась устойчиво растущая тенденция использования импортной элементно-компонентной базы (ЭКБ), что привело к появлению проблем, влияющих на надежность РЭА. Поэтому актуальной задачей стала отработка технологий автоматизированного поверхностного монтажа на печатные платы импортной ЭКБ, в том числе BGA с бессинцовыми шариковыми выводами с использованием оловянно-свинцовой припойной пасты (Sn63Pb37, Sn62Pb36Ag2) для применения их в инновационной РЭА ответственного применения [32].

Специалистами ОАО «Авангард» разработаны новые отечественные припойные пасты и отмывочные жидкости, которые обеспечивают процессы сборки и монтажа электронных модулей для жестких условий эксплуатации. Они имеют характеристики, которые не уступают зарубежным аналогам. Эти материалы могут применяться при изготовлении печатных узлов, электронных модулей и блоков для систем управления комплексной безопасности объектов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях [33].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванов Андрей Васильевич, 2019 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Юрков Н.К. Информационная технология многофакторного обеспечения надежности сложных электронных систем / Н.К. Юрков, А.В. Затылкин, С.Н. Полесский и др.// Надежность и качество сложных систем, 2013. №4. С.74-79.

2. Федеральная космическая программа России на 2016 - 2025 годы. -[Электронный ресурс] - URL: https://www.roscosmos.ru/22347/

3. Бортовые системы управления космическими аппаратами: Учебное пособие / Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. и др. Под редакцией А.С. Сырова, М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. 304 с.

4. Чернова Т.С. Командно-измерительная система космического аппарата. Командная радиолиния. - Самара: АО «РКЦ «Прогресс», 2017. - 99с.

5. Кузьмичёв А.М., Жевако В.В. Анализ построения цифровой обработки и упаковки изображений в отечественных комплексах СППИ КА ДЗЗ высокого разрешения // Актуальные проблемы ракетно-космической техники: Матер. II Всеросс. НТК «II Козловские чтения». Самара: СНЦ РАН. 2011.- С.229-239.

6. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: учебник. -М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2015.-560 с.

7. Медведев А.М., Семёнов П.В. Концепция развития российского производства печатных плат // Поверхностный монтаж, 2010. №1(81). С. 34-40.

8. Семёнов П.В., Медведев А.М., Сержантов А.М., Шкундина С.Е.Физические характеристики печатных плат // Печатные платы и покрытия: информационные бюллетень, 2012. №3. С. 69-73.

9. Комнатнов М.Е. Анализ эффективности экранирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата и соединения устройств для испытания на электромагнитную совместимость; автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.12.07, 05.12.04. - Томск, 2016. 20с.

10. Суровцев Р.С., Газизов Т.Р. Оценка целостности сигналов в печатных платах систем автономной навигации космического аппарата // Электронный журнал «Труды МАИ», 2015. №83. С. 1-19.

11. Суровцев Р.С. Вычислительные алгоритмы, методики и рекомендации для проектирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата с учетом электромагнитной совместимости: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04. - Томск, 2015. 20с.

12. Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р., Мелкозёров А.О., Аширбакиев Р.И. Квазистатической анализ многопроводных электрических соединений в системе TALGAT // Труды 9-го между симпоз. по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. С. Петербург, 2011. С. 265-268.

13. Калимулин И.Ф., Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М., Кузнецова -Таджибаева О.М. Совместный учет паразитных параметров компонентов и монтажа при вычислении частотных характеристик цепей бортовой аппаратуры космического аппарата // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2014. №3 (33). С.10-20.

14. Калимулин И.Ф. Методики и модели для учета паразитных параметров печатных узлов при анализе электромагнитной совместимости бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.12.04. - Томск, 2014. 20с.

15. Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р, Калимулин И.Ф. Индуктивность цепи земля-питание в печатных платах бортовой аппаратуры космических аппаратов // Авиакосмическое приборостроение, 2011. №11. С. 11-15.

16. Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р, Дементьев А.С. Эффективность экранирования унифицированных электронных модулей // Известия вузов. Физика, 2012. Т. 55. №7/2. С. 89-92.

17. Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р. Оценка эффективности экранирования корпуса соединителя бортовой радиоэлектронной аппаратуры

космического аппарата // Авиакосмическое приборостроение, 2013. №4. С. 37-42.

18. Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р., Дементьев А.С. Моделирование эффективности экранирования металлической пластиной для бортовой аппаратуры космического аппарата // Доклады ТУСУР, 2011. №2(24). Ч.1. С. 133-136.

19. Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р.О совместных климатических и электромагнитных испытаниях радиоэлектронной аппаратуры // Доклады ТУСУР, 2014. №4(34). Ч.1.С. 39-45.

20. Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р. Камера для совместных климатических и электромагнитных испытаний электронных компонентов // Техника радиосвязи, 2014. №3(23). С. 84-91.

21. Патент №2558706 РФ. Климатическая экранированная камера / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов. Опубл. 10.08.2015. Бюл. №22.

22. Медведев А.М., Можаров В.А., Мылов Г.В. Печатные платы. Базовые материалы. Фольги // Производство Электроники. 2012. № 1. С. 12-17.

23. Медведев А.М., Можаров В.А. Испытания базовых материалов печатных плат // Производство Электроники. 2011. № 6. С. 17-22.

24. Медведев А.М., Можаров В.А., Мылов Г.В. Печатные платы. Электрические свойства базовых материалов // Печатный монтаж (приложение к журналу «Электроника. НТБ»). 2011. № 6. С. 150-157.

25. Медведев А.М., Можаров В.А. Размерная стабильность слоев прецизионных многослойных печатных плат // Печатный монтаж (приложение к журналу «Электроника. НТБ»). 2011. № 4. С. 140-147.

26. Медведев А.М., Можаров В.А. Плотность межсоединений электронных компонентов // Печатный монтаж (приложение к журналу «Электроника. НТБ»). 2011. № 3. С. 140-145.

27. Можаров В.А., Шуман К.В. Адаптация техпроцесса подготовки производства печатных плат высокого класса точности под заданные параметры геометрической стабильности базового материала //

Электронный журнал «Труды МАИ». 2012. № 50. С. 13. URL: http : //www. mai.ru/science/trudy/published. php (дата обращения 20.03. 2013)

28. Медведев А.М., Можаров В.А., Мылов Г.В. Печатные платы. Современное состояние базовых материалов // Печатный монтаж (приложение к журналу «Электроника. НТБ»). 2011. № 5. С. 148-162.

29. Медведев А.М., Можаров В.А. Многослойные печатные платы. Способы улучшения размерной стабильности материалов слоев // Производство Электроники. 2011. №5. С. 30-34.

30. Можаров В.А. Математическая модель пространственного совмещения элементов межсоединений в многослойных структурах авионики // Электронный журнал «Труды МАИ». 2013. № 65. С. 10. URL: http : //www. mai.ru/science/trudy/published. php (дата обращения 20.03. 2013)

31. Иванов Н.Н. О применении элементов бессвинцовых технологий при создании РЭА для жестких условий эксплуатации // Вопросы радиоэлетроники. Серия ОТ, 2010. Т.1. №2. С. 141-147.

32. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Федоров С.С., Дзюбаненко С.В., Зубец О.С. Технология пайки компонентов BGA для применения в инновационной РЭА ответственного применения // Вопросы радиоэлетроники. Серия ОТ, 2012. Т.1. №1. С. 39-52.

33. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А., Дзюбаненко С.В., Клепиков А.А., Федоров С.С. // Припойные пасты и отмывочные жидкости для монтажа электронных модулей ответственной РЭА // Вопросы радиоэлетроники. Серия ОТ, 2012. Т.1. №1. С. 21-32.

34. Патент №2438845 Российская Федерация, МПК В23К35/36. Припойная паста / Грязнов С.Ю., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. - Опубл. 10.01.2012. Бюл. №1.

35. Патент №2450903 Российская Федерация, МПК В23К35/36. Припойная паста / Грязнов С.Ю., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. - Опубл. 20.05.2012. Бюл. №14.

36. Патент №2463143 Российская Федерация, МПК В23К35/363. Флюс для низкотемпературной пайки / Грязнов С.Ю., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. -Опубл. 10.10.2012. Бюл. №28.

37. Патент №2463144 Российская Федерация, МПК В23К35/363. Флюс для низкотемпературной пайки / Грязнов С.Ю., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. -Опубл. 10.10.2012. Бюл. №28.

38. Патент №2463145 Российская Федерация, МПК В23К35/363. Флюс для низкотемпературной пайки / Грязнов С.Ю., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. -Опубл. 10.10.2012. Бюл. №28.

39. Ивин В.Д., Иванов Н.Н. Инновационная технология поверхностного монтажа ЭКБ в бессвинцовом исполнении с применением оловянно-свинцовых припойных паст // Электроника: Наука, технология, бизнес, 2013. №S(128). С. 108-113.

40. Иванов Н.Н., Лукьянов В.Д., Федоров С.С. Кинетика корректировки бессвинцового припоя шариковых выводов микросхем в BGA-корпусах // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2015. №2. С. 135-151.

41. Иванов Н.Н. Новая технология подготовки контактов бессвинцовых компонентов типа BGA к монтажу в ответственную аппаратуру // Петербургский журнал электроники, 2016. №1(84). С. 57-60.

42. Зотов О.П. Каплеструйная печать: без компромиссов // SMT-эксперт, 2009. №4. С. 8-15.

43. Зотова О.П. Каплеструйная печать: укрепление позиций // SMT-эксперт, 2010. №6. С. 16-19.

44. Тюлевин С.В. Моделирование процесса пайки компонентов радиоэлектронных узлов бортовой аппаратуры // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2017. Т. 20. № 4. С. 40-45.

45. Пиганов М.Н., Тюлевин С.В., Архипов А.И., Севрюков А.С. Обеспечение качества и надёжности электронных узлов космической аппаратуры в процессе поверхностного монтажа // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: сборн. науч. тр. - Украина, Одесса: Черноречье, 2010. Т.7. С. 29-35.

46. Тюлевин С.В., Пиганов М.Н. Экспертные оценки в управлении качеством электронных средств: учеб. пособие. - Самара: Изд-во СГАУ, 2015.-119 с.

47. Фэн Лэй, Букеткин Б.В., Чеканов А.Н. Исследование прочности бессвинцовых припоев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение, 2008.№2.С.59-64.

48. Фэн Лэй, Букеткин Б.В., Чеканов А.Н. Бессвинцовые сплавы припои // Все материалы : Энциклопедический справочник, 2006.№4.С.41-43.

49. Фэн Лэй. Исследование прочности на растяжение бессвинцовых припоев (Sn/0,7Cu), применяемых при производстве радиоэлектронной аппаратуры // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций.- Самара, 2007.С.84-87.

50. Feng Lei. Research on Effect of Soldering Temperature and Time on Intensity of Sn-Ag-Cu (In) Solder without Plumbum // Proceedings of ISTM - Beijing (China), 2007.Vol 5.-P.4408-4411.

51. Фэн Лэй. Исследование микроструктуры паяных соединений бессвинцовым припоем (Sn99,3Cu0,7) // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы: Тез.докл.десятой молодежной международной научно-технической конференции. -Москва,2008.С.188-190.

52. Фэн Лэй. Исследование технологического процесса пайки бессвинцовыми припоями с целью повышения надежности электронной аппаратуры: автореферат дис. ... канд. тех. наук: 05.11.14: М., 2008.18с.

53. Рыбаков С.В. Конкуренция технологий или конкуренция оборудования // SMT-эксперт, 2010. №06. С. 10-15.

54. Прилипко К. Семинар «Будущее производства электроники в России» // SMT-эксперт, 2009. №03. С. 48-50.

55. Сизов А. Селективная пайка: как увеличить производительность? // SMT-эксперт, 2009. №04. С. 26-29.

56. Павлов Н.И. Составляющие паяного соединения. Свойства и характеристики // Печатный монтаж, 2011. №4. С.148-154.

57. Павлов Н.И. Бессвинцовые компоненты в аппаратуре ответственного назначения // Поверхностный монтаж, 2011. №5. С.142-146.

58. Павлов Н.И. Анализ причин возникновения дефектов «надгробного камня» при использовании компонентов типоразмера 0201 // Технологии в электронной промышленности, 2008. №1. С.62-67.

59. Медведев А.М. Модели усталостных разрушений паяных соединений // Производство электроники: технологии, оборудование, материалы, 2007. №2. С. 41-44.

60. Schubert A., Dudek R., Auerswald E., Gollbardt A., Michel B., Reichl H. Fatigue life models for SnAgCu and SnPb solder joints evaluated by experiments and simulation // Proceeding of 53th Electronic Components and Technology Conference ECTC 2003, New Orleans, USA, 27-30 May 2003. pp 458-468.

61. Медведев А.А. Технологическое обеспечение надежности электронной аппаратуры // Производство электроники: Технологии, Оборудование, материалы, 2006. №8.

62. Syed A. Reliability and Au embritelement of lead free solders for BGA applications // Proc. Inter. Symposium and exhibition on advanced packading materials, Braselton, Georgia, USA, March, 2004.

63. Syed A. Reliability of lead free solders connections for area-array packages Proc. IPC SMEMA council, APEX, LF2-7, January, 2007.

64. Матиас Новоттник, Новиков А. Надежность бессвинцовых электронных узлов // Технологии в электронной промышленности, №1, 2007.

65. Павлов Н.И. Проблемы бессвинцовой пайки. Международный форум «Ассолд 2008» // Компоненты и технологии, 2009. №2. С.120-128.

66. Павлов Н.И., Фролкова Н.О. Инженерное обеспечение производства печатных плат и дефектность продукции // Печатный монтаж, 2011. №6. С.142-147.

67. Павлов Н.И. Исследование ресурса прочности паяных соединений // Международный технологический семинар по современным технологиям. Германия, Ростов. 2009. 200 с. (1 п.л.).

68. Медведев А.М., Павлов Н.И. Модели усталостных разрушений паяных соединений // Актуальные достижения европейской науки ,2011. Т. 42. С. 33-38.

69. Павлов Н.И. Исследование ресурса прочности паяных соединений электронных модулей, выполненных по совмещенной технологии: автореферат дисс. ... канд. техн. наук: 05.11.14, - М., 2012. 17с.

70. Павлов Н.И. Проблемы надежности паяных соединений в изделиях специальной техники // Надежность, 2010. №2(33). С.58-62.

71. Павлов Н.И. Исследование ресурса прочности паяных соединений электронных модулей выполненных по совмещенной технологии (свинцовой и бессвинцовой) // Инновации в авиации и космонавтике-2010: сборн. тезисов докл. - СПб.: Мастерская печати, 2010. С.73.

72. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Часть 1. Цели, объекты, программа и методика сравнительных ускоренных испытаний. Анализ результатов испытаний // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2009. Т.1. №4. С. 85-102.

73. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Алексеев С.А. Исследование надежности бессвинцовых и комбинированных паяных соединений в условиях жестких воздействующих факторов. Ч. 2. Анализ результатов испытаний, оценка надежности ПС по результатам сравнительных испытаний. Выводы и рекомендации // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2009. Т.1. №4. С. 103-114.

74. Варжапетян А.Г., Иванов Н.Н., Семенова Е.Г. Применение диффузионного распределения при оценке надежности компонентов радиоэлектронных систем // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2011. Т.2. №2. С. 113-120.

75. Иванов Н.Н. Вероятностная модель диффузионного распределения для оценки надежности радиоэлектронных приборов // Информационно -управляющие средства, 2012. №4(59). С. 64-69.

76. Варжапетян А.Г., Иванов Н.Н., Стрельников В.П. Оценка долговечности паяных соединений с применением диффузионного немонотонного распределения // Надежность, 2012. №4(43). С. 34-40.

77. Иванов Н.Н., Стрельников В.П. Прогнозирование остаточной долговечности паяных соединений // Математические машины и системы, 2012. №3. С. 162-165.

78. Иванов Н.Н., Ивин В.Д., Дзюбаненко С.В., Алексеев С.А., Федоров С.С. Надежностное проектирование РЭА ответственного применения // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2013. Т.1. №1. С. 40-58.

79. Иванов Н.Н. Повышение надежности монтажа радиоэлектронных компонентов с бессвинцовыми шариковыми выводами // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2014. Т.1. №2. С. 119-128.

80. Иванов Н.Н. Повышение надежности поверхностного монтажа компонентов с шариковыми выводами в бессвинцовом исполнении // Печатный монтаж, 2014. №6. С. 146-154.

81. Алексеев С.А., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. Прогнозирование усталостной долговечности паяных соединений поверхностного монтажа в

приборостроении // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2015. №2. С. 115-126.

82. Шубарев В.А., Алексеев С.А., Иванов Н.Н., Ивин В.Д. Проблемы отечественной стандартизации сборки и монтажа электронных модулей специального назначения // Вопросы радиоэлектроники. Серия ОТ, 2015. №2. С. 7-17.

83. Werner Engelmaier, How to estimate solder joint reliability, part 1. Global SMT & Packaging - September 2007. Vol. 7. No. 9. pp. 60-64.

84. Werner Engelmaier, How to estimate solder joint reliability, part 2. Global SMT & Packaging - October 2007. Vol. 7. No. 10. pp. 64-66.

85. Manson, S.S., "Behavior of Materials under Conditions of Thermal Stress," Heat Transfer Symp., Ann Arbor, MI, University of Michigan Press, 1953.

86. Coffin, L. F., Jr., "Thermal Stress Fatigue of a Ductile Metal," Trans. ASME, Vol. 76, 1954.

87. Wild, R. N., "Some Fatigue Properties of Solders and Solder Joints," IBM Tech. Rep. 73Z000421, January 1973.

88. Morrow, J. D., "Cyclic Plastic Strain Energy and Fatigue of Metals," ASTM STP 378, ASTM, Philadelphia, 1964.

89. Suhir, E., "Axisymmetric Elastic Deformation of a Finite Circular Cylinder with Application to Low Temperature Strains and Stresses in Solder Joints," J. Appl. Mech., Vol. 56, No. 2, June 1989.

90. Palmgren, A., "Die Lebensdauer von Kugellagern," Zeitschrift des VDI, Vol.68, 1924, pp.339-341//Miner, M., "Cumulative Damage in Fatigue," J. Applied Mechanics, September 1945.

91. Engelmaier, W. in IPC-D-279, Design Guidelines for Reliable Surface Mount Technology Printed Board Assemblies. IPC - Association Connecting Electronics Industries, July 1996.

92. Пиганов М.Н., Иванов А.В. Разработка программы расчета усталостной надежности паяных соединений с использованием моделей

Энгельмайера//Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2018. Т. 21. №2. С.68-77.

93. Пиганов М.Н., Иванов А.В. Алгоритм и программа расчета усталостной надежности паяных соединений // Современные проблемы радиоэлектроники.-Красноярск: СФУ, 2017. С.561-565.

94. Иванов А.В. Программа расчета надежности паяных соединений электронных узлов // Высокие технологии и модернизация экономики: достижения и новые векторы развития.1 Международная научно-практическая конференция: Сборник научных трудов. Москва, 2017. С.36-56.

95. Иванов А.В. Графический интерфейс программы расчета надежности паяных соединений// Приборостроение в XXI веке-2017. Интеграция науки, образования и производства: Сборник материалов XIII Международной научно-технической конференции. Ижевск, 2018. С.68-75.

96. Иванов А.В., Пиганов М.Н. Оценка качества паяных соединений электронных узлов // Известия СНЦ РАН, 2016. Т. 18. №4(7). С. 13811386.

97. Пахомов А.С., Иванов А.В., Наседкин А.В. Выбор технологического процесса группового монтажа радиоэлементов с бессвинцовыми выводами // Материалы III Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (III Козловские чтения), 2013. С. 500-504.

98. Иванов А.В., Пахомов А.С. Технология поверхностного монтажа ЭРИ ИП в том числе BGA-компонентов для приборов РКТ // Актуальные проблемы радиоэлектроники телекоммуникаций: матер. Всеросс. НТК. -Самара: изд-во СГАУ, 2013. С. 80-85.

99. Наседкин А.В., Шумских И.Ю. Разработка тестовых конструкций для испытания электронных устройств космической аппаратуры // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени

академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2014, №2 (44). С. 118-124.

100. Федулова А.А. Многослойные печатные платы /Федулова А.А., Котов Е.П., Явич Э.Р. - Москва: Сов.радио. 1977. №2. 248с.

101. УКД АФЕК.005.900-2010 «Радиоэлектронная аппаратура и приборы. Поверхностный монтаж ЭРИ, имеющих свинцовое и бесвинцовое покрытие выводов».

102. Иванов А.В. Анализ результатов исследовательских испытаний паяных соединений электронных модулей // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций: матер. Всеросс. НТК. - Самара: ООО «Офорт», 2018. С. 166-167.

103. Иванов А.В., Пахомов А.С. Анализ надежности паяных соединений ЭРИ при автоматизированной технологии поверхностного монтажа//Интегральные схемы и микроэлектронные модули -проектирование, производство и применение -Матер. Международная конференция Микроэлектроника 2015. Алушта. 2015. С.285-290.

104. Пахомов А.С., Иванов А.В. Методы входного контроля паяльных паст // Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (III Козловские чтения), Самара: СНЦ РАН, 2013. С.505-509.

105. Иванов А.В., Пахомов А.С. Отработка технологии сушки влагочувствительных компонентов //Интегральные схемы и микроэлектронные модули - проектирование, производство и применение -Матер. Международная конференция Микроэлектроника 2015. Алушта. 2015. С.291-295.

106. Тюлевин С.В., Шумских И.Ю., Наседкин А.В., Пиганов М.Н. Новые паяльные пасты для поверхностного монтажа космической аппаратуры // Материалы V всероссийской научно-технической конференции «Радиолокация и радиосвязь». - Москва: ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 2011. С. 129-131.

107. Иванов А.В., Пахомов А.С. Отработка технологии поверхностного монтажа ЭРИ с применением каплеструйного принтера MY-500 и автоматизированного установщика Atoz-PP050 // Актуальные проблемы ракетнокосмической техники: Матер. IV Всеросс. НТК «IV Козловские чтения».2015.Т.2 С. 340-348.

108. Иванов А.В., Пахомов А.С. Исследование надежности паяных соединений BGA-компонентов с шариковыми выводами SnAgCu и SnPb, монтированных припоем олово-свинец // Ракетно-космическая техника: Матер. НТС. Вып.2. Екатеринбург: ФГУП «НПО автоматики им. академика Н. А. Семихатова», 2013. С. 27-38.

109. Нинг-Чен Ли. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов: поверхностный монтаж, BGA, CSP и flip chip технологии. -ИД "Технологии". 2006. 392 с.

110. Медведев А.М. Сборка и монтаж электронных устройств, М: Техносфера, 2007. 256 с.

111. Иванов А.В., Пахомов А.С, Кунтушев Д.В., Кунтушев А.В., Анализ распределения нагрузок в паяных соединениях BGA-компонентов имеющих форму «столбика» // Новые технологии (3) - Материалы Х Всероссийской конференции. - М.: РАН, 2013. С.84-91.

112. Тюлевин С.В., Наседкин А.В., Пиганов М.Н. Анализ качества паяных соединений чип-резисторов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций». - Самара: Изд-во СГАУ, 2011. С. 214-221.

113. Иванов А.В., Пахомов А.С. Комплексный анализ паяных соединений ЭРИ в свинцовом и бессвинцовом исполнении электронных модулей космического назначения. // Молодежь. Техника. Космос: труды V Общероссийской молодежной научной-технической конференции/ Балтийский государственный технологический университет - СПб., 2013. С.140-142.

114. Иванов А.В., Пахомов А.С. Ренгеновский микроструктурный анализ паяных соединений оловянно-свинцовых BGA- компонентов, монтированных припоем олово - свинец // Научно-технический вестник Поволжья, 2013. №1 С. 177-181.

115. Тюлевин С.В., Архипов А.И., Иванов А.В. Исследование качества монтажа соединителей на печатную плату электронного устройства // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развитии-2010: Сб. научн. тр. по матер. междун. н. пр. конф. - Украина, Одесса: Черноморье, 2010. Т.3. С. 69-73.

116. Кунтушев Д.В., Кунтушев А.В., Иванов А.В., Пахомов А.С. Исследование процесса образования интерметаллических соединений Cu3Sn и Cu6Sn5 и их влияния на надежность электронных узлов // Вестник РГРТУ, 2014. №2 (48), С. 119-125.

117. Иванов А.В., Пахомов А.С., Кунтушев Д.В., Кунтушев А.В. Результаты исследования безотказности паяных соединений BGA-компонентов с отступлениями от правильной формы // Вестник РГРТУ, 2013. №4 (46). С. 118-121.

118. Федоров В.К., Сергеев Н.П., Кондрашин А.А. Контроль и испытание в проектировании и производстве радиоэлектронных средств.- М.: Техносфера, 2005. 504 с.

119. Иванов А.В., Пахомов А.С. Оценка надежности паяных соединений электронных модулей бортовой аппаратуры с длительным сроком активного существования// Наука и технологии. Краткие сообщения XXXIII Всероссийской конференции по проблемам науки и технологий. Том-3.- Миасс: МСНТ, 2013. С. 38-40.

120. Луговской С.В. Методы и средства испытаний и отработки бортовых электронных средств летательных аппаратов на надёжность и стойкость к воздействию внешних факторов на этапах их разработки и производства: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.12.04. - Москва, 2003. 146 с.

121. Глушинский И.В. Расчёт теплообмена в бортовой аппаратуре летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1976. 450 с.

122. Шлома С.В. Температурное поле печатной платы при учёте основных значимых физических процессов // Исследования по баллистике и смежным вопросам механики: Сб. статей / Под ред. И.Б. Богоряда. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. С. 94-95.

123. РД B319.01.11.2000. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Типовые методики ускоренных испытаний на безотказность и долговечность / Г.Д. Карташов и др. . М.: Изд-во Министерства Обороны, 2000. 92 с.

124. Наседкин А.В. Методика испытаний паяных соединений // Материалы всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций». - Самара: Изд-во СГАУ, 2011. С. 211-213.

125. Наседкин А.В., Тюлевин С.В., Пиганов М.Н. Методика производственных испытаний электронных узлов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2012, №7 (38). С. 76-84.

126. Наседкин А.В. Методика ускоренных исследовательских испытаний паяных соединений поверхностно монтируемых электрорадиоизделий // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2011.№7 (31). С. 153-157.

127. Жаднов В.В. Расчётная оценка показателей долговечности электронных средств космических аппаратов и систем // Надёжность и качество сложных систем, 2013. №2. С.65-73.

128. IPC-7095B - Desing and Assembly Process Implementation for BGAs // March 2008.

129. Левданский А., Причины возникновения и способы борьбы с эффектом «надгробного камня», Технологии в электронной промышленности. №4. 2005. С. 42-43

130. Власов В.Е., Захаров В.П., Коробов А.И. Системы технологического обеспечения качества компонентов микроэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1987. С.97-109.

131. Цырков А.В., Цырков Г.А. Система управления технологическими данными // Информационные технологии в проектировании и производстве: Науч.-техн. журн. 2010. № 2. с. 3-10.

132. Пиганов М.Н. Технологические основы обеспечения качества микросборок. - Самара: СГАУ, 1999. 231 с.

133. Рыжков Э.В. Оптимизация технологических процессов. - Киев: Наукова Думка, 1989. 192 с.

134. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. 279с.

135. Маркова Е.В., Лисенков А.Н. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. - М.: Наука, 1973. 220 с.

136. Тюлевин С.В., Пиганов М.Н. Экспертные оценки в управлении качеством электронных средств: учеб. пособие. - Самара: Изд-во СГАУ, 2015.119 с.

137. Пиганов М.Н. Индивидуальное прогнозирование показателей качества элементов и компонентов микросборок / М.Н. Пиганов. -М.: Новые технологии, 2002. 267 с.

138. Шумских И.Ю., Тюлевин С.В. Обучающий эксперимент при прогнозировании качества и надежности паяных соединений электронных узлов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева, 2011. №7(31). С. 6975.

139. Шумских И.Ю., Тюлевин С.В., Пиганов М.Н. Прогнозные математические модели качества печатных узлов космической

аппаратуры // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2011. Т.13. №4(4). С. 1127-1133.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Листинг программы по расчету усталостной надежности паяных соединений

//Action

//CheckDoubleLabelAction

package ssau.radio.action;

import javax.swing.text.JTextComponent; import java.awt.*; import java.awt.event.FocusEvent; import java.awt.event.FocusListener;

public class CheckDoubleLabelAction implements FocusListener { private JTextComponent doubleText; int height;

public CheckDoubleLabelAction(JTextComponent doubleText){ this.doubleText =doubleText; //this.height=doubleText.getHeight();

}

@Override

public void focusGained(FocusEvent e) {

doubleText.setBackground(new Color(243, 255, 116)); this.height = doubleText.getHeight();

doubleText.setSize(doubleText.getWidth(), (int) (height * 1.2));

}

@Override

public void focusLost(FocusEvent e) {

try {

doubleText.setSize(doubleText.getWidth(), height); Double.valueOf(doubleText.getText()); doubleText.setBackground(new Color(153, 255, 0)); }catch (NumberFormatException nfe){

doubleText.setBackground(new Color(232, 75, 65));

}

//ChecklntegerFocusAction

package ssau.radio.action;

import javax.swing.text.JTextComponent;

import java.awt.*;

import java.awt.event.FocusEvent;

import java.awt.event.FocusListener;

/**

* Created by Admin on 17.10.14.

*/

public class CheckIntegerFocusAction implements FocusListener { private JTextComponent intText; int height;

public CheckIntegerFocusAction(JTextComponent intText){ this.intText =intText; //this.height=intText.getHeight();

}

@Override

public void focusGained(FocusEvent e) {

intText.setBackground(new Color(243, 255, 116)); this.height = intText.getHeight(); intText.setSize(intText.getWidth(), (int) (height * 1.2));

}

@Override

public void focusLost(FocusEvent e) {

try {

intText.setSize(intText.getWidth(), height); Integer.valueOf(intText.getText()); intText.setBackground(new Color(153, 255, 0)); }catch (NumberFormatException nfe){ intText.setBackground(new Color(232, 75, 65));

}

//Component //Component

package ssau.radio.component;

public interface Component {

double calcD(double surfaceCTE, double componentT, double componentT0, double surfaceT, double surfaceT0);

double calcTe(double sCTE, double componentT, double componentT0, double surfaceT, double surfaceT0);

double calcLocalD(double solderCTE, double componentT, double componentT0, double surfaceT, double surfaceT0, double L0

);

// double getD(); String getName(); void setName(String name); // double getWEIBULL(); double getDNP(); void setDNP(double DNP); double getH(); void setH(double h); double getL(); void setL(double L); double getK(); void setK(double K); double getA(); void setA(double A); double getCTE(); void setCTE(double CTE);

@Override String toString();

float getF();

void setF(float F);

}

//ComponentTableModel

package ssau.radio.component;

import javax.swing.event.TableModelListener; import javax.swing.table.AbstractTableModel; import javax.swing.table.TableModel;

import java.util.List;

/**

* Created by Admin on 10.10.14.

*/

public class ComponentTableModel extends AbstractTableModel{ List<Component> componentList;

public ComponentTableModel(List<Component> componentList){ super();

this.componentList=componentList;

}

@Override

public int getRowCount() { return componentList.size();

@Override

public int getColumnCount() { return 9;

}

@Override

public String getColumnName(int columnlndex) { switch(columnIndex){ case 0:

return case 1:

return case 2:

return case 3:

return case 4:

return case 5:

return case 6:

return case 7:

return case 8: return

}

return null;

}

@Override

public Class<?> getColumnClass(int columnlndex) { Component comp= componentList.get(O); switch(columnIndex){

case 0:

return String.class;

case 1:

return String.class;

case 2: