Установки струйной отмывки SMT–1000 — теперь отмывают в 2, 3 и даже 4 раза больше!

Василий Афанасьев

Введение

Установки серии SMT (рис. 1) являются одними из самых популярных установок автоматической струйной отмывки в мире. Список клиентов Aqueous Technologies может занять несколько страниц. В их числе: Boeing, General Electric, Hewlett Packard, Intel, Lucas Aerospace, Lucent Technology, Orbital Sciences, Samsung, Texas Instruments и министерство обороны Израиля. Только в России обладателем установок SMT за прошлый год стало полтора десятка предприятий, в том числе такие широко известные фирмы, как «Альтоника» и «Фаствел».

Изначально предназначенные для мелкосерийного и серийного производства, установки SMT-1000 могут справиться с объемами крупносерийного производства, обеспечивая требуемое количество отмываемых печатных узлов и качество отмывки.

Тем не менее, учитывая интерес компаний, желающих оснастить производство несколькими автоматическими установками струйной отмывки SMT, инженеры Aqueous Technologies разработали мультиплицированные установки струйной отмывки для крупносерийных производств на базе SMT-1000 LD. Новые установки способны обеспечивать производительность, превышающую производительность SMT-1000 LD в 2–4 раза, и при этом сохраняют все достоинства базовой установки.

В настоящее время установки модели SMT-1000 LD доступны в четырех различных конфигурациях в зависимости от требуемой производительности:

• SMT-1000 LD — установка струйной отмывки с одной камерой отмывки;
• SMT-1000 Duo — установка струйной отмыв ки с двумя камерами отмывки;
• SMT-1000 Trio — установка струйной отмывки с тремя камерами отмывки;
• SMT-1000 Quad — установка струйной отмывки с четырьмя камерами отмывки.

Рассмотрим как пример SMT-1000 Duo (рис. 2). Данная установка в два раза производительней самой популярной на сегодня установки SMT-1000 LD. Она оснащена двумя камерами, в которых процесс отмывки печатных узлов может осуществляться как одновременно, так и независимо (согласно указаниям оператора). Каждая камера отмывки управляется собственным контроллером, что позволяет задавать индивидуальные параметры для каждого процесса.

Для хранения моющего раствора используется один общий бак для двух камер отмывки. Раствор подается в камеры отмывки посредством индивидуальных для каждой камеры высокопроизводительных насосов. Насосы обеспечивают непрерывную подачу моющего раствора из бака в камеру отмывки под большим давлением, обеспечивая при этом поступление наибольшего количества раствора на единицу площади поверхности печатного узла. Из камеры отмывки раствор возвращается обратно в бак. Неоспоримое преимущество систем серии SMT, также реализованное в SMT-1000 Duo, — это наличие раздельных контуров для отмывки и ополаскивания, каждого со своим насосом. Благодаря использованию разных контуров не происходит смешивание моющего раствора с водой для ополаскивания и, как следствие, снижен расход промывочной жидкости, а уровень концентрации раствора остается постоянным. Насосы ополаскивания в установке SMT-1000 Duo — тоже индивидуальные для каждой камеры.

Подобные «мультикамерные» установки обеспечивают производительность, превосходящую даже производительность конвейерных установок отмывки (таблица), и при этом занимают меньшую площадь.

В установках SMT 1000 Duo, Trio и Quad реализованы самые последние технические решения, в том числе одна из главных разработок Aqueous Technologies — запатентованная система «Focus Wash».

Преимущества установок SMT-1000: система “Focus Wash”

Система “Focus Wash” представляет собой комплекс решений, позволяющих добиваться непревзойденных результатов отмывки. Этой системой оснащены все установки Aqueous Technologies. В комплекс входят высокопроизводительные насосы для отмывки и ополаскивания, распылительные форсунки специальной конструкции и механизм перемещения корзины внутри камеры отмывки.

Промывочный раствор попадает на поверхность печатного узла через форсунки, расположенные на вращающихся держателях, которые установлены сверху и снизу камеры отмывки. На каждом держателе находится по десять форсунок, причем расположены они асимметрично относительно центра вращения держателя. Такая конструкция позволяет создавать 10 концентрических окружностей в процессе разбрызгивания промывочного раствора, что в два раза больше, чем в системах, в которых форсунки располагаются симметрично. Корзина с находящимися в ней отмываемыми печатными узлами в процессе выполнения цикла совершает возв ратно-поступательные движения внутри камеры. Благодаря такой конструкции устранен риск возникновения «теневых» и недоступных участков на поверхности печатных узлов, что в свою очередь позволило уменьшить угол разбрызгивания промывочного раствора из форсунок до 15° (в традиционных системах угол вершины конуса составляет примерно 50°). Разбрызгиваемый раствор представляет собой, условно говоря, конус, и чем больше угол его вершины, тем ниже его давление на поверхность и хуже проникающая способность.

Для сравнения рассмотрим традиционную систему струйной отмывки (рис. 3). В данном случае 8 форсунок на держателе расположены симметрично относительно центра. При повороте держателя форсунки, бывшие с левой стороны, занимают то же самое положение справа и наоборот. Таким образом, при вращении держателя создается всего четыре концентрические окружности промывочного раствора.

В установке SMT-1000 форсунки расположены на держателе асимметрично относительно центра вращения (рис. 4).

При повороте держателя каждая форсунка создает свою собственную окружность благодаря их асимметричному расположению, в итоге 10 форсунок «рисуют» 10 окружностей (рис. 5).

Система «Focus Wash» включает держатели форсунок сверху и снизу промывочной камеры, перемещающуюся в процессе отмывки корзину, высокое давление промывочного раствора на единицу поверхности и расположение печатных узлов в корзине под углом (рис. 6).

Преимущества установок серии SMT

1. Для хранения моющего раствора в установках SMT-1000 используется специальный бак из нержавеющей стали емкостью около 45 литров (для стандартной установки SMT-1000 LD).

Для полного удаления остатков флюса необходимо выдерживать определенный температурный режим в цикле отмывки. В установках отмывки, оборудованных баками небольшой емкости, в момент включения помпы для подачи промывочного раствора осуществляется понижение его температуры за счет того, что раствор вступает в контакт с «холодными» поверхностями и трубопроводом. Это, как правило, приводит к понижению температуры раствора, воздействующего на печатный узел.

Бак для моющего раствора установок SMT-1000 в несколько раз больше, чем в аналогичных машинах этого класса, и лучше аккумулирует тепло. Бак оснащен программно управляемыми нагревателями суммарной мощностью 10,5 кВт, обеспечивающими быстрый нагрев раствора в баке и устойчивое поддержание его температуры. Как следствие, моющий раствор не успевает охладиться и поступает на поверхность печатного узла практически при той же температуре, которая была запрограммирована.

Бак с моющим раствором полностью изолирован от камеры отмывки и, как было упомянуто выше, контур для моющего раствора отделен от контура воды для ополаскивания. Как следствие, основная масса остатков флюса, которая попадает в бак, не вступает в контакт с водой в процессе ополаскивания. Данный факт снижает риск образования пены, которая неминуемо возникнет при смешивании флюса с водой. Образование пены чревато возникновением эффекта кавитации внутри насоса, качающего воду, и даже может привести к выходу насоса из строя.

2. Все системы SMT оснащены фильтрами промывочного раствора. Благодаря этому снижены расходы на промывочную жидкость и нет необходимости сброса раст вора после короткого времени использования.
3. Сушка печатных плат — это фактор, которому в установках серии SMT было уделено особое внимание. Обычно сушка печатных узлов после отмывки является достаточно длительным процессом. Это связано с тем, что вода испаряется гораздо медленнее, чем, например, растворитель. Следовательно, установки Aqueous Technologies должны быть оснащены мощной системой сушки для обеспечения полной сушки печатных узлов за короткий промежуток времени.

Когда камера нагрета, влага аккумулируется в воздухе внутри камеры. Воздух, насыщенный влагой, должен быть заменен воздухом, поглощающим влагу. Это достигается благодаря высокопроизводительной системе сушки плат горячим воздухом. Чем интенсивнее осуществляется смена воздуха, тем быстрее будет происходить сушка печатных узлов, что и реализовано в установках SMT, система сушки которых является наиболее мощной в данном классе оборудования.

4. Управление параметрами процесса. Установки SMT известны своим высоким уровнем контроля и управления процессом. Все параметры, как текущие, так и заданные, отображаются на дисплее и управляются встроенным контроллером.

Установки струйной отмывки SMT оснащены датчиком контроля удельного сопротивления воды. Текущее значение сопротивления отображается в реальном времени на дисплее. Таким образом, на этапе ополаскивания осуществляется первоначальный косвенный контроль качества отмывки. Необходимо задать установке желаемый уровень удельного сопротивления воды, и она будет продолжать циклы ополаскивания, пока требуемое сопротивление не будет достигнуто. Это гарантирует, что все платы отмываются одинаково, независимо от типа используемого флюса, конструкции и других параметров.

Для процессов высокой надежности необходимо не только соблюдать параметры процесса, но и документировать его. Установки SMT могут быть оснащены специальным программным обеспечением сбора статистики, которое хранит в памяти полную информацию о параметрах процесса. Внутренний компьютер установок оснащен встроенным веб-сервером, который дает возможность считывать статистические данные с любого компьютера по всему миру. Статистические данные могут также быть записаны на сменный дисковый накопитель.

В процессе использования установок немаловажное значение имеет то, насколько доступно управление установкой оператору и сколько времени займет процесс подготовки оператора. Эта задача даже не может быть упомянута применительно к установкам серии SMT, которые элементарны в управлении и контроле параметров процесса и обеспечивают доступную обратную связь с оператором. Программирование цикла отмывки занимает меньше минуты. Управление всеми узлами установки и отображение всех параметров процесса осуществляется через сенсорный дисплей диагональю 10,4 дюйма (рис. 7).

Уровень прав доступа к установке может назначаться администратором, то есть интерфейс может быть защищен паролем во избежание внесения изменений в настройки установки неавторизированным персоналом.

Во время работы вся необходимая информация, такая как состояние узлов установки, состояние цикла отмывки, остаточное время продолжительности цикла, имя программы, температура промывочной жидкости и удельное сопротивление воды в реальном времени отображается на дисплее в легко читаемом виде.

Заключение

Превосходный дизайн, последние технические решения, удобство управления и безопасность не значат ничего, если не достигается требуемый уровень отмывки печатных узлов. Установки серии SMT реализуют уровень отмывки, превосходящий самые жесткие требования заказчика и удовлетворяющий требованиям военных стандартов и стандартов IPC.

Установки SMT на сегодняшний день являются самыми эффективными установками отмывки, отмывая лучше, расходуя меньше промывочной жидкости, потребляя меньше воды и тратя на процесс меньше времени, чем другие машины в данном классе.

Так как аналогичные установки до 50% своего времени тратят на заливку и слив воды, нагрев и сушку, на весь цикл им требуется гораздо больше времени, чем установкам SMT, которые используют это время для отмывки плат.