Оператор установки пайки волной

Оператор автоматической линии подготовки и пайки электрорадиоэлементов на печатных платах

Характеристика работ. Распаковка ЭРЭ на автоматах, полуавтоматах и вручную из тары — спутник и другой. Раскладка ЭРЭ в технологическую тару (кассеты) с ориентацией ключа ЭРЭ в кассетах (в случае поступления ЭРЭ в обычной таре). Обрезка, формовка и лужение выводов ЭРЭ на полуавтоматах и автоматах. Подготовка автоматов, полуавтоматов и установок к работе согласно инструкции по эксплуатации. Замена флюсов и припоев. Наблюдение за работой используемого, оборудования, подналадка его в процессе работы. Ведение процесса пайки на установках пайки волной припоя (АП-4, ГГ-1621 и др.). Распаковка бабин вручную и заправка гибкого производственного модуля (ГПМ). Ввод управляющей и рабочей программ. Подготовка ГПМ к работе согласно инструкции по эксплуатации. Визуальный контроль печатных плат. Замена бабин Сверка маркировки бабины с изделиями электронной техники (ИЭТ). Заправка узла подачи перемычек ГПМ.

Должен знать: устройство, способы подготовки к работе обслуживаемых автоматов, полуавтоматов и установок и инструкции по их эксплуатации; инструкции по эксплуатации ГПМ и технологический процесс автоматизированной сборки ИЭТ; правила установки приспособлений на ГПМ; устройство и способы подготовки обслуживаемых ГПМ; правила обращения с ЭРЭ и способы раскладки их в технологические кассеты вручную с ориентацией ключа; требования технологического процесса на формовку и обслуживание выводов ЭРЭ; состав и назначение припоев, флюсов и их применение; правила чтения чертежей; способы защиты ЭРЭ от статического электричества; правила цветовой маркировки изделий электронной техники и чтения маркировки (печатного узла), определения их годности под автоматизированую сборку ИЭТ; основы электро- и радиотехники.

Характеристика работ. Напрессовка трубчатого припоя на выводы ЭРЭ на полуавтоматах ГГ-2631 и др. Автоматизированная пайка печатных плат на полуавтоматах АРМП, ГГ-2633 и др. Отладка процесса поднятия ванночек с флюсом и припоем до высоты, указанной в технологическом процессе. Замена флюсов, клеев, припоев. Ведение процесса пайки волной припоя, инфракрасной пайки, термоимпульсной пайки и др. Перезарядка катушек дозировки припоя. Перезарядка программ, перфокарт и шаблона координат. Юстировка печатных плат на юстировочном столе с помощью микроскопа по четырем крайним положениям мест установки микросхем с последующим закреплением в приспособлении. Сборка кодовых планок и установка их в кассеты, сверка кода перфокарт с кодом планок. Установка предела температуры паяльников на каждом приборе. Подналадка обслуживаемых автоматов и полуавтоматов в процессе работы. Проверка бабин с ИЭТ на соответствие номинального значения. Проверка набора ИЭТ печатного узла на соответствие рабочей программе. Контроль перфолент. Наладка узлов вклейки изделий электронной техники. Подготовка ЭВМ к работе. Классификация ошибок при работе с ЭВМ.

Должен знать: устройство и способы подналадки обслуживаемых автоматов, полуавтоматов и ГПМ; инструкции по подготовке к работе и эксплуатации обслуживаемого оборудования; механику, автоматику, пневматику ГПМ в пределах выполняемой работы; технологические процессы пайки ЭРЭ и автоматизированной сборки ИЭТ; состав припоев, флюсов и правила их применения; правила замены припоя в ваннах; основы электро- и радиотехники.

Характеристика работ. Ведение процесса распаковки, формовки, лужения, напрессовки и пайки ЭРЭ на печатные платы на комплексе автоматов и полуавтоматов ГГ-2628, ГГ-2629, ГГ-2630, ГГ-2623, АРПМ и др., их настройка и подстройка АРПМ. Вклейка ИЭТ и автоматизированная сборка с пульта управления различных печатных узлов (ПУ) с большим числом переходов, требующих перестановок ПУ и их крепления на гибких производственных модулях с программным управлением. Работа с вычислительным управляющим устройством. Подналадка обслуживаемых ГПМ в процессе работы. Контроль и измерение режима работы комплекса автоматов и полуавтоматов с учетом требования технологического процесса. Нахождение ошибок в перфолентах. Участие в разработке программ.

Должен знать: устройство и принцип работы автоматической линии пайки ЭРЭ на печатных платах; инструкции по эксплуатации автоматов, полуавтоматов и всего комплекса; требования технологического процесса по подготовке и пайке ЭРЭ; методы подналадки ГПМ; способы установки инструмента на ГПМ; правила определения простейших неисправностей ГПМ, правила наладки используемого оборудования; основы проектирования программ для АРПМ и ГГ-2633; основы электро- и радиотехники.

источник

Пайка волной припоя — основные стадии технологического процесса

В настоящее время пайка волной припоя применяется как для пайки навесных, так и SMD компонентов. Процесс пайки прост. Платы, установленные на транспортере, подвергаются флюсованию и предварительному нагреву, исключающему тепловой удар на этапе пайки. Затем плата проходит над волной припоя. Сама волна, ее форма и динамические характеристики являются наиболее важными параметрами оборудования для пайки. С помощью сопла можно менять форму волны; в прежних конструкциях установок для пайки применялись симметричные волны. В настоящее время каждый производитель использует свою собственную форму волны (в виде греческой буквы «омега», Z-образную, Т-образную и др.). Направление и скорость движения потока припоя, достигающего платы, также могут варьироваться, но они должны быть одинаковы по всей ширине волны. Угол наклона транспортера для плат тоже регулируется. Некоторые установки для пайки оборудуются дешунтирующим воздушным ножом, который обеспечивает уменьшение количества перемычек припоя. Нож располагается сразу же за участком прохождения волны припоя и включается в работу, когда припой находится еще в расплавленном состоянии на коммутационной плате. Узкий поток нагретого воздуха, движущийся с высокой скоростью, уносит с собой излишки припоя, тем самым, разрушая перемычки и способствуя удалению остатков припоя.

1. Флюсование

Общие требования, классификация и методы испытаний современных жидких флюсов приведены в стандарте IPC/ANSI-J-STD-004 «Требования к флюсам для пайки».

Методы флюсования

Трубчатые фильтры, которые образуют мелкопузырчатую пену

Многослойная (более 4-х слоев)

При использовании флюсов на водной основе необходимо увеличить температуру предварительного нагрева до 130–140 °С (на печатной плате) для полного испарения воды (главное не переусердствовать и учесть температуру, которую выдерживают установленные на плату компоненты).

Глубина погружения в припой

При помощи компрессоров, в ванне с расплавленным припоем создаётся непрерывный поток — волна припоя, через который движется печатная плата с установленными на неё компонентами. При соприкосновении нижней части печатной платы с волной припоя происходит формирование паянных соединений.

Настройки конвейера, флюсователя и модуля предварительного нагрева зависят от типа печатных плат (ПП), типа установленных на ПП компонентов, состояния припоя и флюса. В каждом случае пайки требуется индивидуальный подбор.

Циклограмма процесса пайки волной припоя

Параметры процесса пайки волной

Температура на стороне печатной платы со смонтированными компонентами в течение предварительного нагревадолжна быть достигнута 45°С (с максимальной скоростью нагрева не более 2°С/сек) и перед процессом пайки 85°С

Время между моментом начала контактирования между припаиваемыми элементами и припоем и моментом, когда припой начинает затвердевать

Время между моментом начала контактирования между припаиваемыми элементами и припоем и моментом окончания контактирования с припоем (Время должно быть примерно
2-4 сек)

Время между фактическим соприкосновением печатной платы с припоем и началом затвердевания (время задержки + 5…10 сек)

Время, в течение которого припой станет твердым на поверхности печатной платы

Принудительное охлаждение после пайки уменьшает максимальную температуру достигнутую на стороне печатной платы со смонтированными компонентами

В ряде случаев используется двойная волна.

источник

Пайка волной припоя

Установки пайки волной припоя используются как для групповой пайки компонентов, монтируемых в отверстия, так и для смешанного монтажа. При пайке волной создается стационарная, постоянно обновляемая волна расплавленного припоя. Печатные узлы, подлежащие пайке, движутся в одном направлении поперек «гребня» волны.

Рис.1. Схема установки пайки волной

С момента изобретения в середине 50-х гг. прошлого века установки пайки волной развились от простых устройств с открытым конвейером до впечатляющих, полностью автоматических комплексов с программным управлением.

Для создания паяного соединения требуются флюс, подогрев и припой.

Флюс используется для очистки окисленных поверхностей, подлежащих пайке. Предварительный подогрев необходим для удаления основы флюса, активации флюса и уменьшения термоудара по компонентам и ПП, изготовленным из разнообразных материалов. Эти материалы представляют собой пластики, керамику, металлы, покрытия, различные химические элементы и их соединения.

При пайке волной время контакта платы с волной определяется шириной области контакта между волной припоя и нижней стороной платы, а также скоростью транспортировки.

Необходимость использования установок пайки волной для пайки плат, содержащих поверхностно-монтируемые компоненты, вызвала существенное развитие данной технологии. Были предложены установки пайки двойной волной припоя (рис. 2), которые наиболее широко используются в настоящее время.

Рис. 2. Двойная волна припоя

На результат пайки большее влияние оказывает топология ПП. Особенно это касается многовыводных компонентов, имеющих большое количество выводов, расположенных близко друг к другу. В таких случаях пайка волной затруднительна, и следует использовать пайку оплавлением. Было отмечено, что даже при оптимальной конструкции контактных площадок изоляционное расстояние между ними часто менее 0,5 мм, поэтому высока вероятность образования перемычек припоя после пайки.

Преимущества пайки волной:

• непрерывный процесс, позволяющий достичь высокой производительности;
• быстрый перенос тепла, который делает данную технологию подходящей для пайки ПП с металлизированными отверстиями;
• в большинстве случаев возможно создание тонких галтелей, что позволяет паять ПП с высокой плотностью монтажа, включая ПП, содержащие ПМИ;
• незначительные ограничения, накладываемые на длину ПП.

Среди ограничений, присущих технологии пайки волной, можно отметить следующие:

• узкое технологическое окно процесса;
• высокая стоимость технического обслуживания из-за необходимости регулярной очистки установки;
• наладка установки, требующая квалифицированного персонала;
• топология ПП, которая должна быть адаптирована под направление движения ПП через волну.

Гидродинамика волны

Волна припоя в установках пайки волной может формироваться либо механически с помощью вращающейся крыльчатки, погруженной в ванну с припоем, либо путем использования силы Лоренца, создаваемой электрическими токами и магнитными полями. Повсеместное распространение получили установки пайки волной с механическим способом формирования волны припоя. Расплавленный припой подается в волнообразователи различной конструкции. Первая турбулентная волна обеспечивает проникновение расплавленного припоя между компонентами и в переходные отверстия, нагрев и смачивание всех выводов компонентов. Окончательное формирование паяных соединений, а, соответственно, и дефектов происходит при прохождении второй, ламинарной волны.

Как правило, ламинарные волнообразователи называют буквой греческого алфавита, форма которой приблизительно соответствует форме формирующейся волны. Существуют λ-, Ω-, δ-, Τ-волнообразователи. Необходимо иметь в виду, что качество пайки зависит в основном от правильной настройки волны, а не от конструкции волнообразователя. С другой стороны, поскольку на качество пайки оказывает влияние большое количество факторов, волнообразователей, позволяющих полностью исключить образование дефектов, не существует.

Конструкция ламинарного волнообразователя должна обеспечить наличие «мертвой» зоны, в которой припой не движется либо движется с очень малой скоростью. Контакт платы с волной происходит в «мертвой» зоне или вблизи нее. При этом верхний слой припоя должен прекратить свое движение в направлении, противоположном направлению транспортировки платы. Оксиды в «мертвой» зоне начнут двигаться в направлении транспортировки платы со скорость транспортировки. Т.е. плата должна выносить собой верхний загрязненный окислами слой припоя. Если этого по каким-либо причинам не происходит, появляется опасность возникновения перемычек или «паутинки припоя» на плате.

Основные технологические параметры процесса пайки волной:

• наносимое количество флюса;
• температура в зоне предварительного подогрева;
• скорость конвейера и угол наклона конвейера;
• высота волны;
• ширина смачивания;
• температура припоя.

Параметры конвейера. В общем случае угол наклона конвейера в установках пайки волной припоя может регулироваться в пределах 5-9°. С увеличением угла наклона улучшаются условия для стекания избытка припоя с платы, что уменьшает вероятность образования перемычек. Однако одновременно с увеличением угла ухудшается проникновение припоя в переходные и монтажные отверстия. Оптимальный угол наклона определяется также конструкцией ламинарного волнообразователя и для установок пайки волной фирмы ERSA составляет 7°.

Скорость конвейера задается с учетом температуры предварительного нагрева и времени контакта ПП с волной припоя. В общем случае для обеспечения хорошего качества пайки рекомендуется выставлять скорость в пределах 80-140 см/мин.

Нанесение флюса распылением. Флюсователь распылением должен обеспечивать равномерное нанесение флюса без «сухих полос». При возникновении «сухих полос» следует либо снизить скорость конвейера, либо использовать распылительную головку с большим углом раскрытия. Если не офлюсовывается начальный участок платы, следует скорректировать параметры флюсователя таким образом, чтобы его движение начиналось раньше.

Давление распыления влияет на результат флюсования следующим образом. Если оно слишком низкое, капли флюса укрупняются и имеют нестабильные размеры. В свою очередь, чрезмерно высокое давление приводит к мелкодисперсному распылению, что может вызвать потерю активности флюса еще в зоне предварительного нагрева. Давление распыления во флюсователях фирмы ERSA, как правило, настроено на оптимальную величину, которую не следует изменять.

При использовании флюсов с высокой плотностью, таких как VOC-free (флюсы на водной основе), давление распыления следует увеличить на 10-20 % по сравнению с флюсами на спиртовой основе.

Пенное флюсование. Настройка пенных флюсователей проводится с помощью стеклянной платы. Интенсивность подачи воздуха должна быть установлена таким образом, чтобы ширина смачивания стеклянной платы флюсом составляла около 1 см. Устанавливать интенсивность подачи воздуха более 80 % не рекомендуется, т.к. это приведет к укрупнению пузырьков пены и, как следствие, к ухудшению флюсования. Если увеличением интенсивности не удается добиться требуемой ширины смачивания, следует настроить высоту флюсования, которая, как правило, составляет порядка 10 мм.

Предварительный нагрев. Выбор температуры предварительного нагрева зависит от конструкции ПП, а также от температуры испарения растворителя. Для флюсов на спиртовой основе общепринятыми являются следующие режимы.

источник

Пайка волной: подготовка и технологический процесс

Печатные платы – конструкционная база, без которой сегодня не обходится ни одно сложное радио- или электронное устройство в микропроцессорной технике. Изготовление данной основы предполагает использование специальных сырьевых материалов, а также технологий формирования дизайна несущей пластины. Одним из самых эффективных методов конструкционной формовки применительно к печатным платам является пайка волной, позволяющая автоматизировать сборочные процессы в условиях смешанного монтажа припоя.

Подготовительные мероприятия

Начальный этап, в ходе которого решаются две задачи – выбор компонентной базы и перечня необходимых расходных материалов для операции, а также настройка оборудования. В рамках первой задачи, в частности, производится подготовка основы для платы, фиксируются ее размеры и намечаются контуры паяных соединений. Из расходных материалов пайка волной требует подключения специальных агентов для снижения будущего образования окислов. Кроме того, могут использоваться и модификаторы технических свойств конструкции, если планируется ее применять в агрессивных средах.

Оборудование для выполнения данной операции, как правило, представляет собой компактную, но многофункциональную машину. Возможности типовой установки для пайки волной припоя рассчитываются на обслуживание однослойных или многослойных плат с рабочим диапазоном по ширине порядка 200 мм. Что касается настройки данного аппарата, то в первую очередь устанавливаются динамические характеристики и форма волны. Основная часть этих параметров регулируется через сопло подачи волны, в частности, позволяющее задавать потоку Z- и Т-образные формы. В зависимости от требований к печатному узлу назначаются и показатели скорости с направлением волны.

Флюсование заготовки

Как и в сварочных процессах, при выполнении пайки флюс играет роль очистителя и стимулятора формирования качественного соединения. Применяются порошковые и жидкостные флюсы, но в обоих случаях главная их функция заключается в предотвращении процессов оксидирования металла до начала реакции пайки, иначе припой не свяжет поверхности соединения. Нанесение жидкого флюса производится с помощью распылителя или пенообразователя. На момент укладки смесь должна быть разбавлена с необходимыми активаторами, канифолью и мягкими кислотами, что улучшит реакции. Пенные растворы наносятся с помощью трубчатых фильтров, образующих мелкопузырчатую пену. В процессе пайки волной с металлизацией такие покрытия улучшают смачивание и стимулируют действие модификаторов. Обычно и жидкие, и твердые флюсы предусматривают выполнение отдельных операций промывки или зачистки излишек материала. Но есть и категория несмываемых активных веществ, которые полностью входят в структуру распаечного материала и не требуют какой-либо зачистки в дальнейшем.

Предварительный нагрев

На данном этапе печатная плата готовится к непосредственному контакту с припоем. Задачи нагрева сводятся к снижению термоудара и удалению остатков растворителей и прочих ненужных веществ, которые остались после флюсования. Оснастка для этой операции входит в инфраструктуру установки для пайки волной и представляет собой конвекционный, инфракрасный или кварцевый нагреватель. От оператора требуется лишь правильно настроить температурный режим. Так, если работа ведется с однослойной платой, то температура нагрева может варьироваться в пределах 80 – 90°C, а если речь идет о многослойных (от четырех уровней) заготовках, то тепловое воздействие может укладываться и в рамки 110-130 °С. При большом количестве сквозных металлизированных отверстий особенно в работе с многослойными платами должен обеспечиваться тщательный прерывистый прогрев на скорости повышения температуры до 2 °С/с.

Выполнение пайки

Температурный режим при выполнении припоя устанавливается в диапазоне от 240 до 260 °С в среднем. Важно соблюсти оптимальный для конкретной заготовки уровень термического воздействия, так как понижение градуса может привести к образованию непропаев, а превышение – к структурной деформации функционального покрытия платы. Само время контактной операции длится от 2 до 4 сек., а высота припоя при пайке волной рассчитывает индивидуально с учетом толщины платы. Например, для однослойных конструкций припой должен охватывать примерно 1/3 от толщины конструкции. В случае с многослойными заготовками глубина погружения составляет 3/4 толщины платы. Процесс реализуется следующим образом: с помощью компрессора паечной установки в ванне с расплавленным припоем формируется волновой поток, по которому перемещается плата с размещенными на ней элементами. В момент контакта нижней части платы с припоем происходит образование паянных соединений. Некоторые модификации установок предусматривают возможность изменения наклона несущего конвейера в рамках 5-9°, что позволяет выбирать оптимальный угол для стекания припоя.

Условия охлаждения

Вовсе не обязательно использовать специальные средства для интенсивного охлаждения. Более того, естественное остывание полезнее с точки зрения обретения нормального структурного состояния заготовки. Другое дело, что после завершения пайки волной следует избегать термомеханического напряжения, причиной которого может стать разница в линейном расширении материала обработанных нагретых узлов и основных компонентов платы.

Заключение

Метод волновой термической пайки характеризуется множеством преимуществ от снижения риска деформационных процессов до низкой себестоимости операции. К слову, для выполнения процедуры в полном цикле требуются минимальные организационные трудозатраты по сравнению с альтернативными способами. В то же время прогресс не стоит на месте и сегодня появляются различные модификации технологии. В частности, пайка двойной волной припоя позволяет сегментировать функции потоков, повышая качество соединений на контактном покрытии. Вторая волна наделяется исключительно очищающей функцией, в рамках которой эффективнее устраняются излишки флюса и перемычки припоя. Разумеется, в этом случае не обходится и без усложнения оборудования. Установки дополняются насосами, соплами и блоками управления для каждой волны в отдельности.

источник