Технологии в электронной промышленности №3'2012

Оборудование для отмывки печатных узлов: любые задачи, любые объемы

Афанасьев Василий


Окончание. Начало в № 5`2011.
Заканчивая обзор оборудования для крупносерийного производства, мы подошли к знакомству с установкой, замыкающей модельный ряд оборудования фирмы PBT. Вернее, даже не с установкой, а с эффективной системой — Moduleclean. В ней может быть реализована практически любая известная на сегодня технология отмывки, а ее модульность позволяет наращивать производительность практически неограниченно. Хотя мы рассматриваем оборудование только для отмывки смонтированных плат, было бы несправедливо не отметить, что Moduleclean может быть использована и для очистки трафаретов, плат с неправильно нанесенной пастой, паллет установок пайки волной, деталей от пыли, грязи, красок и органических покрытий, а также очистки оптики и механических изделий. Другими словами, в этой системе может быть реализован практически любой процесс очистки в зависимости от конфигурации и используемой технологии.

Введение

В основе системы — модуль (рис. 1), который при необходимости может быть использован как самостоятельная установка, выполняющая определенную операцию, скажем, ультразвуковую отмывку. Путем добавления модулей установка приобретает возможность увеличения производительности и/или функциональности. Каждый из модулей способен работать независимо от других: для этого служит встроенный контроллер с дисплеем. Когда речь идет о серийном производстве, управление системой осуществляется централизованно при помощи персонального компьютера для обеспечения синхронности и согласованности работы модулей.

Система Moduleclean

Рис. 1. Система Moduleclean

Еще один момент, важный при расчете системы для серийного производства, — это транспортная система для перемещения печатных узлов между технологическими операциями, то есть между модулями (которая, как будет показано ниже, существует в различных модификациях). Только с ее помощью можно добиться максимальной эффективности работы при выпуске крупной партии изделий.

Путем добавления отдельных модулей и транспортировки печатных узлов между ними Moduleclean может превратиться в сколь угодно производительную и функциональную систему.

Так что же представляет собой модуль и какие операции могут быть в нем реализованы? Упрощенно, модуль — это камера отмывки шириной 100 мм (опционально 150 мм), оборудованная механизмом погружения/подъема рамы с платами и блоком управления. В каждом из модулей реализована определенная технология отмывки, например, струи в воздухе, струи в объеме, ультразвук и даже осцилляция, или технология ополаскивания и сушки. Перед началом цикла платы помещаются в специальную раму (аналогичные рамы используются в системах SuperSwash) и затем, при помощи транспортной системы, проходят все стадии процесса. В случае если Moduleclean оборудована автоматической транспортной системой и централизованным управлением от ПК, перемещение рамы с платами по технологическим операциям проходит без участия оператора.

Рассмотрим наиболее популярные модули, из которых может состоять система.

Модули отмывки

Модуль А — струйная отмывка

Основное применение:

  • отмывка плат после пайки;
  • отмывка трафаретов;
  • отмывка плат с дефектным нанесением пасты;
  • отмывка паллет после пайки волной.

Типичное время цикла:

  • отмывка плат — 10 мин.;
  • отмывка трафаретов — 5 мин.;
  • отмывка сложных плат с BGA — 15–20 мин.

Используются щелочные и микроэмульсионные промывочные жидкости. Модуль выполнен в виде камеры (рис. 2), на двух стенках которой смонтированы вращающиеся коромысла с форсунками, подающими моющий раствор. Форсунки имеют плоские сопла для получения однородного покрытия промывочной жидкостью всей поверхности отмываемого изделия. Насосная система обеспечивает высокое давление моющего раствора (около 2,5 бар на выходе из форсунки). Максимальные размеры отмываемых изделий — 760×760×80 мм. Створки камеры закрыты на протяжении всего процесса и открываются автоматически в начале/конце цикла.

Модуль А струйной отмывки

Рис. 2. Модуль А струйной отмывки

В процессе работы моющий раствор циркулирует через центробежный насос из нержавеющей стали, декантер для отделения тяжелых частиц загрязнений и механические фильтры для полной очистки. Объем системы составляет примерно 60 л промывочной жидкости.

Модули УЗ-отмывки в жидкостях (одиночный УЗ-модуль)

C1-US1 — модуль УЗ-отмывки в жидкостях на основе растворителей (одиночный УЗ-модуль). C2-US1 — модуль УЗ-отмывки в жидкостях на водной основе (одиночный УЗ-модуль). Общая структура этих модулей представлена на рис. 3.

Модуль УЗ-отмывки в жидкостях (одиночный УЗ-модуль)

Рис. 3. Модуль УЗ-отмывки в жидкостях (одиночный УЗ-модуль)

Основное применение:

  • отмывка плат после пайки;
  • отмывка плат с кристаллами перед разваркой;
  • отмывка точной механики.

Типичное время цикла — индивидуальное (в зависимости от применения).

Модули УЗ-отмывки в жидкостях (двойной УЗ-модуль)

C1-US2 — модуль УЗ-отмывки в жидкостях на основе растворителей (двойной УЗ-модуль). Он представлен на рис. 4.

Модуль УЗ-отмывки в жидкостях на основе растворителей (двойной УЗ-модуль)

Рис. 4. Модуль УЗ-отмывки в жидкостях на основе растворителей (двойной УЗ-модуль)

Основное применение:

  • отмывка плат после пайки;
  • отмывка ПУ высокой сложности;
  • отмывка плат с кристаллами перед разваркой;
  • отмывка точной механики.

Типичное время цикла — индивидуальное (в зависимости от применения).

C2-US2 — модуль УЗ-отмывки в жидкостях на водной основе (двойной УЗ-модуль). Он представлен на рис. 5.

Модуль УЗ-отмывки в жидкостях на водной основе

Рис. 5. Модуль УЗ-отмывки в жидкостях на водной основе (двойной УЗ-модуль)

Основное применение:

  • отмывка плат после пайки;
  • отмывка ПУ высокой сложности;
  • отмывка плат с кристаллами перед разваркой;
  • отмывка точной механики.

Типичное время цикла — индивидуальное (в зависимости от применения).

Модули отмывки струями в объеме

C1-SUI — модуль отмывки струями в объеме (жидкости — на основе растворителей). C2-SUI — модуль отмывки струями в объеме (жидкости на водной основе). Общая структура этих модулей представлена на рис. 6.

Модуль отмывки струями в объеме

Рис. 6. Модуль отмывки струями в объеме

Основное применение:

  • отмывка плат после пайки;
  • отмывка точной механики.

Типичное время цикла — индивидуальное (в зависимости от применения).

Модули ополаскивания

D1-US1 — модуль УЗ-ополаскивания (одиночный модуль). Он представлен на рис. 7.

Модуль УЗ-ополаскивания

Рис. 7. Модуль УЗ-ополаскивания (одиночный модуль)

Основное применение:

  • ополаскивание водопроводной водой;
  • ополаскивание деионизованной водой от внешнего источника.

Типичное время цикла зависит от применения.

D3 — модуль ополаскивания методом замещения воды (рис. 8).

Модуль ополаскивания

Рис. 8. Модуль ополаскивания

Основное применение:

  • ополаскивание водопроводной водой;
  • ополаскивание деионизованной водой от внешнего источника.

Типичное время цикла зависит от применения.

Базовая конфигурация:

  • Требуется внешнее подключение воды (вход подачи воды открывается клапаном).
  • Объем камеры: около 60 л для ширины 100 мм или 90 л для ширины 150 мм.
  • Автоматический перелив через одну из стенок камеры.
  • Сброс в канализацию или во внешний контур фильтрации (без нагнетания).
  • Контур фильтрации (5 мкм).

Модуль предварительного ополаскивания деионизованной водой

ER-US1 — УЗ-модуль предварительного ополаскивания деионизованной водой (рис. 9).

УЗ-модуль предварительного ополаскивания деионизованной водой

Рис. 9. УЗ-модуль предварительного ополаскивания деионизованной водой

Основное применение — предварительное ополаскивание деионизованной водой.

Типичное время цикла — в зависимости от применения.

Базовая конфигурация:

  • Замкнутый контур с системой деионизации.
  • Камера погружения с переливом.
  • Объем камеры: 60 л для ширины 100 мм и 90 л для ширины 150 мм.
  • ER-US1. Ультразвук 40 кГц, 2×750 Вт, функция дегазации, программируемые изменения амплитуды.
  • Система фильтрации и деионизации, механические фильтры 1 мкм ×2, активированный уголь, смола катионит ×2.
  • Система очистки верхней части рамы.

Модуль финишного ополаскивания деионизованной водой

EF-US1 — УЗ-модуль финишного ополаскивания деионизованной водой (рис. 10).

УЗ-модуль финишного ополаскивания деионизованной водой

Рис. 10. УЗ-модуль финишного ополаскивания деионизованной водой

Основное применение — финишное ополаскивание деионизованной водой.

Типичное время цикла — в зависимости от применения.

Базовая конфигурация:

  • Замкнутый контур с системой деионизации.
  • Камера погружения с переливом.
  • Объем камеры: 60 л для ширины 100 мм и 90 л для ширины 150 мм.
  • Ультразвук 40 кГц, 2×750 Вт, функция дегазации, программируемые изменения амплитуды.
  • Система фильтрации и деионизации, механические фильтры 1 мкм ×2, активированный уголь ×2, смола смешанного типа.
  • Система очистки верхней части рамы.
  • Кондуктометр для определения качества финишного ополаскивания.

Модуль сушки горячим воздухом

Структура модуля сушки горячим воздухом представлена на рис. 11.

Модуль сушки горячим воздухом

Рис. 11. Модуль сушки горячим воздухом

Основное применение — сушка после ополаскивания.

Типичное время цикла:

  • Адаптивное — контролируется заданной температурой сушки (сушка начинается только тогда, когда достигнута заданная температура).
  • Трафареты — 5 мин.
  • Печатные узлы — 10 мин.
  • Сложные печатные узлы с пластиковыми деталями — 20 мин.

Базовая конфигурация:

  • вентилятор производительностью 5000 м3 в час;
  • нагревательные элементы 2×3 кВт;
  • цифровые датчики контроля температуры;
  • максимальная температура сушки +90 °C;
  • защита от перегрева.

Дополнительные опции

Отдельно хочется выделить опции, которые могут быть добавлены к базовым конфигурациям модулей.

К модулям отмывки можно добавить:

  • системы подготовки моющего раствора;
  • электронные индикаторы засорения фильтров;
  • нагрев стенок ванн с датчиком температуры и системой защиты от перегрева;
  • воздушное охлаждение рабочей камеры;
  • водное охлаждение замкнутого фильтрующего контура с контролем температуры для удаления избыточного тепла с насосов;
  • программируемый воздушный нож;
  • программируемое устройство барботажа.

В модулях ополаскивания, помимо перечисленных опций, можно реализовать такие полезные функции, как PH-метр и систему автоматического пополнения воды (компенсация потерь выноса и испарения), с датчиками уровня.

Транспортные системы

TSM — транспортная система с ручным управлением

TSM представляет собой подвижные шасси, управляемые оператором с фронтальной стороны установки (рис. 12). Оператор вынимает раму с изделиями из автоматического подъемника одной камеры, устанавливает раму на шасси и перемещает ее к другой камере (модулю). Это простая в управлении, эргономичная и недорогая конструкция для работы в условиях мелкосерийного производства.

Транспортная система с ручным управлением

Рис. 12. Транспортная система с ручным управлением

TSS — полуавтоматическая транспортная система

TSS — система с пневматическим управлением, перемещает одновременно все рамы от задействованного модуля к последующему (рис. 13). Оператор загружает раму слева в начале технологического цикла и снимает справа после завершения всех стадий отмывки.

Полуавтоматическая транспортная система

Рис. 13. Полуавтоматическая транспортная система

Опции:

  • TSSV — подкатная тележка для транспортировки рам;
  • TSS.02 — подъемный механизм для загрузки рамы на транспортную систему;
  • TSS.03 — подъемный механизм для выгрузки рамы из транспортной системы.

TSA — автоматическая транспортная система

Требования по высокой производительности обеспечивает специальная роботизированная система с одной головкой, которая перемещается на горизонтальной стальной балке (рис. 14). Балка располагается на задней стороне установки над столом на отдельной раме. Система работает от трехфазного напряжения. Координаты перемещения робота контролируются оптическими энкодерами. Очищаемые изделия загружаются в рамы (печатные платы могут быть закреплены в пальцы или положены в корзины в три уровня на рамы), а рамы — в транспортную систему оператором, который должен поставить их в положение загрузки. Далее робот забирает раму из стартового положения и переносит в нужную камеру (модуль) в соответствии с программой.

Автоматическая транспортная система

Рис. 14. Автоматическая транспортная система

Система полностью адаптивна и может работать с различными рамами и изделиями в соответствии с необходимой программой. Транспортная система распознает положение конкретной корзины в режиме реального времени. Это означает, что перенос рам осуществляется сразу после этапа промывки, конечно, если следующий по техпроцессу модуль готов к приему рамы. Эта система обеспечивает полностью автоматическое управление процессом.

Для автоматической транспортной системы существуют следующие опции:

  • TSAV — подкатная тележка для транспортировки рам;
  • TSA.02 — подъемный механизм для загрузки рамы на транспортную систему;
  • TSA.03 — подъемный механизм для выгрузки рамы из транспортной системы;
  • TSA.04 — ПО отслеживания проведенных работ (traceability).

Автоматическая транспортная система Moduleclean (рис. 15) имеет две конфигурации:

  • Стандартная конфигурация — до четырех модулей. Каждый модуль управляется независимо собственным встроенным контроллером. Программы автоматически сохраняются в каждом модуле. Редактирование программ защищено паролем.
  • Конфигурация для управления большим количеством модулей — от трех модулей. Система управляется от центрального ПК с помощью программного обеспечения (ПО) под Windows XP (рис. 16). ПО осуществляет контроль работы всех модулей, управляет транспортной системой, хранит в памяти программы и статистику работы.
Система Moduleclean

Рис. 15. Система Moduleclean, оснащенная автоматической транспортной системой

Заключение

Разнообразие установок отмывки печатных узлов компании PBT невозможно описать в рамках одной статьи.

ПО для управления транспортной системой

Рис. 16. ПО для управления транспортной системой

Конечно, на этом ряд оборудования не ограничивается. Каждая из упомянутых машин, помимо своего стандартного исполнения, может быть выполнена в стольких количествах вариаций, что рассказывать об этом можно будет в каждом номере журнала в течение года. И это только для отмывки печатных узлов. Мы еще не говорили о специализированном оборудовании для отмывки трафаретов, паллет для пайки волной, шарикоподшипников и оптики. Не было рассказано и о последних разработках PBT — SuperSwash Twingo и Moduleclean в новом исполнении.


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо