Путь технолога
После окончания физического факультета Башкирского государственного университета автор вот уже более 30 лет трудится в сфере технологической направленности. Университет определил автора в один из крупнейших авиационных заводов г. Уфы. Надо сказать, название кафедры автора «ФТТ» (физика твёрдого тела) весьма позабавило девушек из отдела кадров, и они с улыбкой предложили выпускнику вуза «погулять» с месяц, пока не поймут, в какое же подразделение завода направить дипломированного специалиста. Это было в конце июля 1989 г., и вот, после невольных «каникул», будущий автор вновь переступил порог предприятия. На этот раз его отправили в отдел главного металлурга на должность инженера-технолога. Далее – нелёгкое освоение процессов, вливание в коллектив с одновременным окунанием в «лихие 90-е» всего и вся, когда досталось и простым труженикам, и предприятиям (а кому-то достались когда-то общие, а теперь их, олигархов, богатства страны). Досталось и авиационному заводу автора: технические кадры сокращали, коммерческие, маркетинговые, финансовые и юридические – раздували. Притом что не только хороших, а вообще специалистов вследствие реформ и реорганизаций не осталось, автору как руководителю подразделения пришлось многие проблемы решать практически в одиночку. В этих непростых условиях ему удалось пройти путь от инженера-технолога II категории до заместителя главного технолога по спецпроцессам, а затем главного технолога и даже начальника КТО (конструкторско-технологического отдела), но уже на другом предприятии. На каких бы руководящих должностях автор ни находился, он всегда был готов выступать при необходимости в роли «играющего тренера».
Был ещё период, когда автор на одном из предприятий (далее – предприятие «П» или просто «П») разработки и изготовления коммутационной РЭА (радиоэлектронная аппаратура), порядка двух лет честно проработал инженером-технологом, причём единственным и универсальным по направлениям входного контроля, поверхностного монтажа, отмывки и влагозащиты ПУ (печатные узлы), сборки РЭА, регулярно участвовал в исследованиях по классификации дефектов ПП (печатные платы) на входном контроле и ПУ в процессе производства РЭА, а также внедрял новые технологии, разрабатывал планы модернизации оборудования и производства. Именно этому периоду посвящён настоящий рассказ.
Проблема: не пропасть бы в непропае
Эта непростая история начиналась как обычная история неудовлетворительной паяемости. Речь шла тогда о разъёмах «SFP Cage & Connector ON-C-SFP-013», именно так они были обозначены в служебной записке производственного отдела «П», и указана проблема – непропай, отсутствие паяемости штырей в металлизированных отверстиях ПУ.
Разбор «Клетки»
Известно, что разъём типа «SFP Cage & Connector» конструктивно состоит из:
1) коннектора (Сonnector, дословно – «соединитель») с системой контактов поверхностного монтажа на контактные площадки ПП или ПУ, выполняющего роль проводников токовых сигналов (рис. 1, 2, 3). Коннектор может иметь контакты как свойства SMT (Surface Mount Technology – «технология монтажа на поверхность», т.е. поверхностно паяемые), так и Through Hole Mounting, или «монтаж в сквозные отверстия», а также комбинированного типа SMT + Through Hole Mounting. Кроме перечисленного, существует ещё монтаж SMT + Press-Fit. Конструктив и технология Press-Fit означают прессовую посадку, предназначение которых в том, чтобы обойтись без пайки;
2) клетки (Cage, дословно – «клетка» или «рама»), которая служит направляющей, каркасом для защиты, фиксации, поддержания формы конструкции (рис. 1, 2, 3).
Коннектор и рама могут поставляться как в сборе, так и отдельно. Рама может иметь штыри (pins) как свойства SMT, так и монтируемые пресс-посадкой Press-Fit, и не паяемые, как не требующие пайки.
На Press-Fit надейся, но пины припаивай
Судя по всему, описываемый разъём «SFP Cage & Connector ON-C-SFP-013» имел контакты и штыри конструкционного и технологического исполнения Press-Fit «Needle Ear» (в форме игольного ушка) (рис. 4, 5), то есть должен был обозначаться как минимум с буквой «L» (как принято, например, у Pulse, A Technitrol Company, США, и у многих других) и после прессовой посадки его штырей в металлизированные отверстия ПУ не должен был пропаиваться по определению.
Если бы разработчик (конструктор) изделия предприятия «П» не решил после прессовой посадки пропаивать места посадки штырей в металлизированные отверстия ПУ, то вопрос о непаяемости, скорее всего, не поднялся бы вообще.
Технолог и проблема «Кто кого?»
Так вот, производственный отдел обратился к инженеру-технологу, жалуясь на неудовлетворительную пайку определённых штырей у Cage – «SFP Cage & Connector ON-C-SFP-013» (рис. 4, 5).
Клетка – cборная
Первым делом инженер-технолог обратил внимание на то, что все пластины штырей – две боковые продольные и одна поперечная, содержащие указанные штыри, – вставные в сборку (составные), а Cage не имеет раскроя, как у обувной коробки из цельного листа (рис. 4, 5). Это может иметь значение при дальнейшем исследовании.
Все дороги ведут к НД
Во-вторых, необходимо всё же было начать с НД (нормативная документация): от КД (конструкторская документация, в том числе чертежи, спецификации, и др.) и далее – технические спецификации (Data Sheets), руководства о применении (Application Notes), раскрывающие комментарии к ним (типа White Papers), как принято обозначать НД у западных производителей.
Интермедия грусти: когда же догоним-перегоним?
Автор вынужден заметить, что в части электронной компонентной базы SMT, материалов SMT, не говоря уже о технологиях и стандартах SMT, Россия до сих пор в роли «догоняющей», а российские стандарты – в лучшем случае переводные с IPC (IPC – Ассоциация, созданная как американский Institute of Printed Circuits, ныне международная профессиональная ассоциация – Association Connecting Electronics Industries®), да ещё и с опозданием в 10–15 лет. Критическим моментом автор считает 2014 год, когда вместе с импортозамещением необходимо было заниматься проработкой соответствующих стандартов. В одной из опубликованных в 2020 году работ он предупреждал о критической опасности «сесть на дружественную западную иглу SMT» с последующими в дальнейшем очень даже «дружественными санкциями» и критической важности конструкторско-технологического прорыва в данной области. И вот, пожалуйста, грянул 2022-й, и Россия оказалась в ситуации экономической и технологической блокады.
Танцуй от печки, или все дороги идут от НД
Известно, что обычно паяемость обычных SMD-компонентов (SMD – Surface Mount Device, компонент (устройство) поверхностного монтажа) зависит от материала контакта, материала покрытия, качества покрытия контакта, срока сохраняемости покрытия контакта, соответствия должным условиям хранения и транспортировки компонента, а также от качества подготовки. Чтобы понять избирательную паяемость по периметру штырей Cage ON-C-SFP-013 (рис. 7, 8), необходимо выяснить реальный состав материала контактов и материала покрытий контактов: документально (чертежи, техническая спецификация, другая НД) и практически (экспериментально-лабораторно). Пришлось поднимать базу НД «П».
КД у «П» шокирует
Как оказалось, в КД на данную РЭА указанный разъём «SFP Cage & Connector ON-C-SFP-013» не значился вообще, что повергло инженера-технолога и службу качества в шок.
КД тоже в шоке: потеря потерь в замене замен
Видимо, разработчик (конструктор) того изделия произвёл замену, причём замену замен: в КД указал основной разъём SFP & Cage Connector E81M0-TCYB91-L (рис. 6) и возможные по замене (Разъём SFP & Cage Connector 1658391-1 и др.) (рис. 7). Но в сборке в итоге оказался SFP & Cage Connector ON-C-SFP-013, на который соответствующих документов по допуску замены найти не удалось из-за отсутствия «в конторе», как выяснилось, должной цепи актуализации и прослеживаемости. Явно было решение «заменить заменитель на заменитель», но последний заменитель – разъём ON-C-SFP-013 – как отражение в КД на предприятии «П» не обнаружен. Позже всё же документ, разрешающий применение этого разъёма, нашёлся, но документ этот был оформлен не в форме конструкторского извещения, а простой служебной записки, которая никак не привязана к КД. С этим хоть как-то разобрались!
НД нет в КД
Как ни странно, но в базе НД «П» не оказалось ни технической спецификации, никакой другой НД на разъём SFP Cage & Connector E81M0-TCYB91-L, и автору пришлось искать эту НД в свободном доступе. Удалось найти несколько даташитов в поисковиках на просторах сети Интернет, часть одного из них представлена на рис. 8, 9. Однако в данном даташите материал и покрытие штырей клетки не указаны, а указан лишь вид покрытия контактов коннектора: «Золото, 3 мкм» (рис. 9).
Есть чертёж!
Далее автор осуществил поиски и изучение НД в Интернете с целью определения в конструкции заменителей разъёма SFP & Cage Connector E81M0-TCYB91-L – разъём SFP & Cage Connector 1658391-1 и др. (рис. 7), материалов и покрытий, из которых изготовлены штыри клетки. Автор должен обозначить критически важным моментом, что НД лучше изучать в первоисточнике, без искажений посредников, то есть на языке оригинала, а без уверенной ориентации в техническом английском это, мягко говоря, nonsense, fiasco, «непропай» ... Так что, технолог, берись за иностранный технический.
Автором обнаружен чертёж данного заменителя (рис. 10, 11). Согласно п. 4 и п. 10 ТТ (технические требования) чертежа, материалами штырей могут быть медный сплав (п. 4 ТТ, Copper Alloy) и сплав никеля с серебром без покрытия (п. 10 ТТ, Nickel Silver Alloy. No Plating).
Возвращайся, сделав круг
Наконец автор приступил к поискам НД конечного искомого разъёма ON-C-SFP-013. В базе НД «П» удалось обнаружить только некий лист данных разъёма ON-C-SFP-013 известного в России поставщика, «ОНЕЛЕК», (рис. 12). Но в этом листе данных авторы лишь указали материал контактов («фосфористая бронза»), но не сочли нужным указать материал штырей клетки.
Серьёзный несерьёзный поставщик
С целью выяснить марку материала штырей и материала покрытия штырей автор, как представитель технологической службы, обратился к данному поставщику через службу качества. На запрос автора по искомому материалу сей поставщик ответить не удосужился и не представил документы о качестве, комментировать данный странный факт автор даже не берётся.
Работа за поставщика. «Ищущий да обрящет»
Автору пришлось поднимать далее ещё массу чертежей и прочей технической документации по разъёму ON-C-SFP-013, по подобным разъёмам и по теме вообще – для сопоставления базы данных НД «П» и определения истины, что же было реально в сборе и что указано в чертежах мировых лидеров-производителей подобных SFP Cage & Connector.
Есть ещё чертёж: Pulse Company
В найденном при дальнейших поисках чертеже разъёма Cage & Connector SFP013-L («L» обозначает исполнение Press-Fit), производитель – Pulse Company (рис. 13), указано: материал штырей Cage и самой Cage Assembly – фосфористая бронза (медный сплав), которая является довольно упругим (автор подчёркивает – цветным) материалом, что объясняет назначение – упругую прессовую посадку; покрытие штырей Cage – никель мин. 50 мкм.
Автор напоминает, что, несмотря на конструктивную особенность крепления данных клеток к ПУ по конструктиву и технологии пресс-фит, т.е. прессовая посадка без пайки, разработчиками решено дополнительно пропаивать штыри клеток.
Развиваем успех: TE Connectivity
«Ныряем глубже» и находим Application Specification (спецификация применения) от производителя SMT-компонентов TE Connectivity, США (рис. 14). TE Connectivity – серьёзный производитель и поставщик SMT-компонентов и один из лидеров SMT-направления.
Технолога на переправе не меняют: раскручиваем TE Connectivity
Кто ищет, тот всегда найдёт: следующая не менее ценная находка – TE Connectivity «TE Automative White Paper Press-Fit Technology» (рис. 15, 16). White Paper, «белая бумага», – это что-то вроде раскрывающих комментариев к руководствам, инструкциям, мануалам, спецификациям.
Another brick in the wall: ещё «кирпичик» от «KLS electronics»
Автор также обнаружил ещё что-то вроде даташитов на разъём SFP Cage & Connector ON-C-SFP-013 от «KLS Electronics» (рис. 17).
Правда, в этом даташите термин «Cage» приведён как «Gauge», что означает совсем не имевшееся в теме в виду. Скорее всего, допущена опечатка. К слову, «Gauge» переводится как «калибр» и может означать «измеритель, измерительный прибор, манометр» и др. Тем не менее под заголовком «Gauge» указан химсостав: медный сплав, что означает материал штырей данной «Cage».
Декларация материалов: производитель даёт добро
Необходимо отметить, что, согласно системе стандартов IPC, производителю настоятельно рекомендуется указывать состав материалов производимого им компонента, а стандарт необходимо соблюдать в декларации материалов (рис. 18).
Серьёзные производители выполняют это требование, например, TE Connectivity. По этим данным составов материалов компонента можно полностью сориентироваться по технологии пайки и монтажа. О такой декларации материалов в России пока приходится только мечтать, но это не значит, что её не существует, просто первым покупателям она выдаётся, а дальше она должна циркулировать по цепочке реселлеров вместе с пакетом документов о качестве производителя.
Клетка сборная, но материал один
Итак, на основании исследованных документальных материалов выяснилось, что, несмотря на отсутствие необходимости пропаивать штыри клетки по технологии пресс-фит, эти штыри выполняются из однородного материала по химсоставу в составе одной сборки – Cage Assembly (рис. 10, 11, 13, 14, 16, 17, 18).
Опыт всему учитель
Теперь автор представит практико-лабораторную часть исследований, суть которых – снятие покрытия с паяющихся штырей и с непаяющихся штырей проблемных клеток, и последующее сравнение материалов под покрытием. Снятие покрытия производилось путём механического снятия покрытия штырей простым напильником-надфилем. Результаты: после удаления покрытия с паяющихся штырей под покрытием обнаружен цветной (цвет характерен для медных сплавов) металл (фосфористая бронза – тоже медный сплав), что подтверждает удовлетворительную паяемость (рис. 19).
Однако после такого же удаления покрытия с непаяющихся штырей «под покрытием» обнаружен нецветной металл стального цвета, что может указывать на материал этих непаяющихся штырей как отличный от материала паяющихся штырей и возможное отсутствие покрытия вообще, что объясняет неудовлетворительную пайку (рис. 20).
Автор предположил, что материал непаяющихся штырей – вообще сталь, но для однозначного ответа на этот вопрос необходимо было произвести соответствующий химанализ в профильной организации, на что руководство «П» не пожелало тратиться.
А Cage-то, говорят, ненастоящий
В любом случае в рамках одной сборки Cage Assembly материал штырей Cage должен быть одной марки и одного покрытия, поэтому можно с уверенностью заключить, что исследованные разъёмы – контрафактного исполнения, о чём и было изложено в отчёте представителям производства и снабженчества «П».
Друзья, как вы в команде ни садитесь, в команду всё же не годитесь
Сейчас много говорят с точки зрения менеджмента о качественной и дружной «командной работе» и как же её создать, эту команду. В «П» служба снабжения подчинена производственному отделу, а значит, ПО вынужден «прикрывать» своих снабженцев в ущерб качеству. Автор в процессе исследования причин неудовлетворительной паяемости неоднократно сталкивался с неудовольствием и снабженцев, и руководства ПО «П», и даже части своего технического руководства, потому что правда о реальном качестве не всем нужна, так как дорого стоит как в этическом плане, так и в бюджетном. К сожалению, существуют определённые противоречия между технологами и конструкторами, производством и технологами, производством и конструкторами, снабженцами и службой качества, финансистами и радеющими за качество технологами, финансистами и конструкторами и т.д. Идёт постоянная борьба даже не то что «мундиров», а в профессиональном смысле «аргументов»: чей перевесит и чей будет доказательней. Однако чаще решение принимается в пользу «как подешевле» и «как побыстрее»; инженеру-технологу остаётся только повторить почти как у Пушкина: «Не гонялся бы ты, ТОП, за дешевизной!» В этих условиях о команде как «Dream-Team» остаётся только мечтать…
Друзья, непаяемое – не спаять
Инженер-технолог всё же выстоял, приложив максимум усилий, и довёл дело до конца. Путь, чтобы наглядно продемонстрировать, что «непаямое – не спаять» не только технически, но и межслужебно, иерархически, был довольно долгим и трудным.
Итоги и выводы
1) Данный материал автора крайне актуален как по теме контрафакта вообще, так и по определению контрафакта конкретного компонента.
2) Автор статьи и производитель совместно защитили доброе имя бренда производителя и качество товара производителя.
3) Инженером-технологом (автором) составлен, произведён и реализован в одиночку максимально возможный плановый комплекс действий по определению причин дефекта.
4) Практика вновь подтвердила: контрафакт, кроме остальных отрицательных последствий, несёт ещё и дополнительный раздрай в и без того непростые отношения между службами, разлагая «командный дух» слабых лояльных и заставляя уволиться несмирившихся принципиальных специалистов.
5) Одержана очередная блестящая победа простого инженера-технолога в честной борьбе «один на один» с контрафактом.
6) Инженером-технологом грамотно выстроена логика и глубина расследования, позволившая достичь объективного окончательного результата, подтвердившего изначальные подозрения.
7) Автор особо подчёркивает жизненную необходимость наличия знания и умения грамотно применить технический английский для ориентации на сайте производителя при поиске необходимой информации и, в конце концов, для составления правильного запроса производителю. Как видно, автору это удалось в полной мере, чего автор всем искренне желает.
8) Сила Правды, как всегда или почти всегда (так хочется верить), оказалась сильней.
9) Инженерам-технологам, да и другим техническим специалистам, просто необходимо набраться терпения и твёрдо верить до конца, что они честно делают свою необходимую работу ради Правды, в том числе и при определении грани «контрафакт – не контрафакт».
10) Без постоянного самосовершенствования нет профессионального роста и повышения квалификации.
Совпадение несовпадений
Автор сообщает, что любые случайные совпадения не событий, но имён собственных, фамилий, и кому что покажется – случайны.
Благодарности
Автор с энтузиазмом выражает большое спасибо своему руководителю – Андрею Ильичу Любимцеву – за то, что доброжелательно терпел автора (как инженера-технолога) весь период авторской работы «в конторе, в смысле, в “П”», хотя Андрей Ильич так и не подписал авторское рекомендательное письмо, пояснив, что «в конторе не принято».
Автор с вдохновением благодарит главного редактора и команду журнала за техническую и идейную поддержку в широкой публикации всесторонне актуального и столь необходимого профильного материала.
