Установка селективной пайки печатных плат для российского производства. Встречайте — GoSelective light

Василий Афанасьев

Система селективной пайки печатных плат GoSelective light (рис. 1) компании SEHO (Германия) была разработана для пайки выводных компонентов на печатные платы.

Система предназначена для пайки печатной платы 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 печатных плат за счет высокоточного перемещения модулей по осям. Максимальные габариты обрабатываемых печатных плат 500×500 мм.

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

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

Каждый процесс выполняется раздельно в такой последовательности: флюсование — предварительный нагрев — пайка печатной платы.

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.

Двухсекционный блок установлен на задней части системы. В двух его частях расположены основная и вспомогательная электроника системы, а также система подключения и управления подачей азота для пайки. В установке обеспечен максимальный доступ ко всем частям для эффективного и простого обслуживания.

Модуль управления с сенсорным дисплеем расположен с боковой стороны, что позволило достичь еще большей эргономичности и удобства его использования.

Рабочая зона в течение производственного процесса селективной пайки печатных плат всегда закрыта (рис. 2).

Печатный узел устанавливается в рабочую зону вручную. Загрузка может производиться как самих печатных плат, так и печатных плат в паллетах с максимальными габаритами 500×500 мм. В системе также используются подвижные титановые фиксирующие зажимы.

Модуль флюсования

Модуль флюсования (рис. 3) состоит из микрокапельного флюсователя, который работает по принципу нанесения небольших струек, что гарантирует качественное и точное нанесение на каждую точку флюсования, с точной дозировкой каждой капли флюса. Подача флюса осуществляется из емкости 1,8 литра.

Модуль оснащен:

• одним соплом микрокапельного распыления;
• сенсором контроля уровня флюса.

Спрей-флюсователь обеспечивает максимально точное распыление спрея с минимальным отклонением от заданных точек обработки, что позволяет произвести обработку таким образом, что соседние области на печатной плате и компоненты, которые не должны быть пропаяны, не будут загрязняться.

Профлюсованные области будут смачиваться волной припоя в течение процесса пайки печатных плат, что гарантирует минимальные остатки флюса в данной области.

Есть возможность дозировать флюс для разных точек индивидуально (в различных объемах дозировки), что значительно улучшает качество всего процесса флюсования. Следует также отметить, что установка работает на всех типах флюса с содержанием твердых частиц не более 5%.

Блок предварительного нагрева

Опционально возможна установка блока предварительного нагрева (рис. 4), он устанавливается на осевой системе перемещения. При этом улучшается активация флюса и прогревается как обрабатываемая область, так и сама печатная плата. Блок предварительного нагрева оснащен галогеновыми излучателями с мощностью нагрева в 450 Вт.

Модуль пайки печатных плат

Модуль пайки (рис. 5) разработан для пайки мини-волной. Существует большая разновидность быстросменных паяльных сопел.

Первый вариант — несмачиваемые сопла (табл. 1). На них нанесено специальное покрытие. Такие сопла разработаны специально для применения бессвинцовых материалов.

Несмачиваемые паяльные сопла могут быть использованы для пайки одиночных штырьков или рядных штырьков с шагом >3 мм. Эти сопла не нуждаются в обслуживании и имеют большой срок годности.

Второй вариант — смачиваемые сопла для пайки мини-волной (табл. 2). Такие сопла предназначены для пайки рядных штырьков с шагом <2,54 мм. Они требуют регулярного обслуживания (чистки один раз в смену). Эти сопла имеют меньший срок службы, особенно при использовании бессвинцовых материалов.

В состав модуля пайки входит механическая ротационная помпа, которая используется как двигатель. Она непрерывно сохраняет заданное число оборотов на прежнем уровне посредством высокосортного бесщеточного сервомотора.

Высота волны контролируется с помощью титановой иглы. Эта игла установлена вместе с податчиком проволочного припоя на задней части осевой системы. После окончания процесса пайки модуль перемещается в паркинг-позицию и ждет следующего изделия, которое требуется обработать. Одновременно с этим происходит автоматическая подача проволочного припоя в ванну (рис. 6). Контроль уровня припоя основан на принципе разницы давлений.

Объем загрузки припоя для модуля пайки составляет всего 11 кг.

В устройство автоматической подачи припоя устанавливается катушка с диаметром проволоки 3 мм (вес катушки составляет 4 кг.)

Осуществляется постоянный контроль температуры паяльной емкости — для поддержания необходимых значений. Установлена система низкотемпературной защиты, которая исключает запуск насоса в том случае, если температура не соответствует заданному диапазону.

Все составные части системы пайки печатных плат проходят специальную обработку (покрыты специальным покрытием) для эффективной работы с бессвинцовыми материалами. Если на данном этапе работа ведется со стандартными материалами, а через некоторое время планируется вводить бессвинцовый припой, то не требуется никакой модификации и дооснащения, следует только промыть ванну от предыдущего сплава.

Предусмотрена локальная подача азота в ванну и сопло пайки, что позволяет избавиться от окислов припоя и свести потребность в техническом обслуживании к минимуму.

Модуль управления с сенсорным дисплеем

Особенности модуля управления с сенсорным дисплеем (рис. 7) следующие:

• SPS с интегрированным CNC-модулем управления;
• 10-дюймовый сенсорный дисплей (монитор);
• сохранение программ пайки;
• контроль степени подвижности;
• контроль температуры;
• таймер;
• рабочий дисплей и вывод сообщений об ошибке;
• защита паролем настроек оператора.

Модуль состоит из компактного SPS-дисплея с интегрированным CNC-контроллером. Операции производятся с помощью сенсорного цветного 10-дюймового монитора, установленного на фронтальной части системы, что обеспечивает максимальный комфорт для оператора. Такой подход предлагает современную технологию системы управления: включено управление удаленным оборудованием на базе общей шины, что гарантирует удобную конфигурацию системы и безопасную работу оператора.

Специально разработанная программа обучения системы позволяет свести к минимуму время программирования печатных плат. Теперь достаточно просто внести в программу координаты (X и Y) точек пайки печатных плат. Так как время программирования сводится к минимуму, то установка не нуждается в станции программировании off-line, которую можно увидеть в более дорогостоящих системах.