1.2 Обзор установок селективной пайки печатных плат

Современная аппаратура отличается повышенной сложностью, и с каждым годом требования, предъявляемые к ней по качеству и надежности, все более возрастают. В этих условиях наиболее важное значение имеет своевременное технологическое перевооружение производства, от которого в первую очередь зависит качество и надежность продукции. При этом основное внимание должно уделяться разработке и освоению в производстве новых материалов и элементной базы, повышению уровня механизации и автоматизации производственных процессов, обеспечивающих повышение надежности аппаратуры.

Ручной монтаж и пайка печатных плат используется в том случае, когда технологически невозможно или нерентабельно использовать автоматический монтаж печатных плат. Во всех остальных случаях эффективнее использовать селективную пайку.

Селективная пайка может удовлетворить практически любое производственное требование при использовании систем пайки, а также дает возможность производителям электроники уменьшить размеры изделий, снизить их себестоимость и резко повысить качество продукции.

Наиболее широко распространенными на данный момент являются системы селективной пайки миниволной, лазером или горячим газом.

Существуют различные системы селективной пайки. На современном рынке можно выделить такие как:

• Система селективной пайки GoSelective light (рис. 1.2.1)

Компании SEHO (Германия) была разработана для пайки выводных компонентов на печатные платы.

Система предназначена для пайки миниволной в условиях многономенклатурного среднесерийного производства. Машина разработана для автономного применения. Загрузка и выгрузка изделия производится вручную. В течение процесса сборки печатная плата проходит процессы предварительного нагрева, флюсования и пайки за счет высокоточного перемещения модулей по осям. Максимальные габариты обрабатываемых ПП 500*500 мм.

Процесс обработки начинается автоматически сразу после того, как ПП помещается в рабочую область и закрывается верхний кожух.

Сначала происходит процесс флюсования (с помощью микрокапельной форсунки). Учитывая специфику ПП производителя, можно интегрировать блок предварительного нагрева. Затем происходит пайка миниволной.

Каждый процесс выполняется раздельно по следующей последовательности: флюсование — предварительный нагрев — пайка.

Конструкция системы надежна и компактна и состоит из сверхпрочной твердосплавной стальной рамы с системой перемещения по осям.

Обеспечена высокая точность позиционирования в различных рабочих станциях в течение трех стадий процесса:

- головки с микрокапельной форсункой спрей-флюсователя;

- модуля предварительного нагрева;

- модуля пайки.

Рис 1.2.1– Система селективной пайки GoSelective light

• Система селективной пайки мини-волной PowerSelective фирмы Seho. Подходит для пайки выводных компонентов на печатные платы. Данная система может быть оснащена конвейерным модулем для встраивания в полностью автоматизированную производственную линию или конвейерным модулем для автономного потокового применения.

В PowerSelective могут обрабатываться ПП как без держателей, так и в паллетах. Система перемещения манипулятора оснащена функцией наклона и поворота, для точного выбора эффективного угла пайки (точного позиционирования печатной платы). PowerSelective может быть оснащена одним или двумя паяльными модулями для пайки мини-волной, окунанием или обычной пайки волной. При оснащении системы двумя модулями пайки (и двойной паяльной ванной) появляется возможность одновременного применения разных типов припоя и разных паяльных насадок. Например, одновременное использование свинцовосодержащего и бессвинцового припоя, а также параллельная пайка мини-волной и окунанием.

Рис 1.2.2 – Система селективной пайки PowerSelective

• Установка селективной пайки печатных плат MWM 3250

Рис 1.2.3 – Установка селективной пайки печатных плат MWM 3250

Основной конструктив машины — мощная стальная рама. В данном блоке все оси жестко зафиксированы для каждого модуля (конвейер, зона предварительного нагрева, блок флюсования и блок пайки). Такое жесткое выравнивание по осям обеспечивает высокую точность в позиционировании и надежности работы машины и удовлетворяет все требования, предъявляемые к селективной пайке.

В стандартной машине (рис. 1.2.3 ) плата перемещается над модулем предварительного нагрева, что гарантирует рациональную передачу тепла. После этого механизм захвата берет плату и перемещает ее через устройство флюсования в модуль пайки. В то время как происходит процесс пайки, следующая ПП уже находится в зоне предварительного нагрева, поэтому время прохождения зоны предварительного нагрева не влияет на общее время производительности.

Для достижения наиболее короткого времени рабочего цикла процесс флюсования может выполняться отдельно стоящим внешним координатным модулем флюсования.

Совместно с процессом пайки погружением, применение данного модуля флюсования сокращает длительность времени рабочего цикла и не превышает 20 с даже для сложных ПП, с высокой плотностью монтажа.

Устройство перемещения Печатной Платы в системе

Обработка изделий в течение процесса флюсования и пайки выполняется при помощи систем перемещения SCARA (EPSON) Robot (Рис 1.2.4 ), в таком случае точность позиционирования достигает 0,05 мм при постоянной повторяемости процесса. Машины с осевой системой

Рис 1.2.4 – Система перемещения SCARA (EPSON) Robot

или роботом имеют систему захватов, которая загружает плату в машину из конвейерной линии и по окончанию процесса пайки выгружает плату обратно в линию.

Система захвата ПП позволяет применять при работе в одной машине различные флюсующие устройства и модули пайки, к примеру, модули миниволны или модули для пайки погружением. Выше приведенные процессы пайки могут также использоваться в дополнение к обычной пайке волной и при одновременном использовании существенно снижают время рабочего цикла.

Устройство захвата и перемещения по осям или при помощи робота состоит из двух основных узлов: зажимной головки с пневматическим наклоном и функцией поворота и системой зажимов.

Модульная структура установок дает возможность сконфигурировать машину для любых производственных требований. Например, сделать упор на максимальную гибкость системы или высокую производительность. Такая возможность появляется при конфигурации различных модулей предварительного нагрева, флюсования и пайки.

В систему можно устанавливать регулируемые захваты для частичной обработки плат. Обрабатываемая плата может переворачиваться на 180° — это дает возможность обработки верхней и нижней ее сторон.

Системы селективной пайки с использованием миниволны и захватов для перемещения обрабатываемых плат показали себя как надежные высокоточные системы селективной пайки с высоким качеством обработки плат.

В зависимости от требований могут применяться различные типы захватов: зажимами, натяжителями, вакуумом. Также может быть использован обычный захват или специализированная паллета.

В рассмотренных технологических установках применяется координатный стол высокоточного позиционирования, выбираем 2х координатный стол для разработки системы управления.