Хотя автоматы серии SPA (Рис.1) для селективной пайки навесных компонентов прошли «проверку временем» и уже на протяжении нескольких лет с успехом эксплуатируются на российских предприятиях-производителях электроники, немецкая компания EBSO, являющаяся производителем этих машин не останавливается на достигнутом и постоянно модернизирует уже существующие модели, тем самым повышая их эффективность, надежность и функциональность, а также выпускает новые модели, отвечающие современным требованиям рынка.
На сегодняшний день фирмой EBSO выпускается несколько моделей установок селективной пайки: SPA-R, SPA-200, SPA-300, SPA-400 и SPA-500, которые применяются в условиях мелко- и среднесерийного производства и предназначены для селективной пайки миниволной припоя всех типов компонентов, устанавливаемых в отверстия: резисторы, разъемы, реле, силовые компоненты, катушки, PBGA и т.д. как на односторонних, так и на двухсторонних платах различной формы и конфигурации с различными типами монтажа. Процесс пайки осуществляется следующим образом: плата с установленными компонентами фиксируется в универсальной паллете и загружается оператором в установку SPA через окно (Рис. 2).
Запускается соответствующая программа пайки и плата перемещается к флюсователю, затем к преднагреву и к модулю пайки, где осуществляется пайка выводов по заданной программе (Рис. 3).
Из данного процесса видно, что автоматы селективной пайки SPA состоят из несколько модулей:
- Cелективного флюсования.
- Предварительного нагрева.
- Пайки.
- Управления.
- Транспортная система для перемещения платы по осям X, Y, Z.
Модуль флюсования автоматов серии SPA предназначается для селективного нанесения флюса непосредственно в те места, которые заданы программой машины, обеспечивая при этом низкий расход флюса и незначительное загрязнение платы только вокруг выводов компонентов. Флюс заправляется во встроенный контейнер установки SPA и подается сжатым воздухом к клапану флюсователя. Флюсователь может быть нескольких типов: спрей-флюсователь, двойной спрей-флюсователь, капельно-струйный флюсователь.
Спрей-флюсователь наносит флюс на заданные выводы компонентов методом распыления и имеет возможность регулировки объема наносимого флюса. Отдельные выводы флюсуются точечным способом, ряды или группы выводов флюсуются полосой (линией), что повышает скорость нанесения флюса. Для увеличения производительности в 2 раза на автоматах SPA может быть установлен двойной спрей-флюсователь, который позволяет одновременно наносить флюс на 2 платы. Объем наносимого флюса регулируется в каждом клапане индивидуально.
Капельно-струйный флюсователь наносит точно-дозированные порции флюса каплеструйным методом только на заданные программой выводы, не загрязняя плату в месте флюсования и обеспечивая при этом низкий расход флюса. Этот флюсователь применяется в тех случаях, когда не требуется высокая производительность, но предъявляются повышенные требования к чистоте платы.
Модуль предварительного нагрева служит для разогрева платы перед пайкой и активизации флюса. Предварительный нагрев применяется для пайки больших или многослойных плат, когда действия разогретого азота в месте пайки недостаточно. Новый модуль преднагрева (Рис. 4) отличается от предыдущей версии тем, что занимает гораздо меньше места и более экономичен в потреблении электроэнергии.
Модуль пайки автоматов SPA состоит из ванны для припоя емкостью, как правило, 35 кг, помпы для нагнетания волны припоя, азотного колпака ванны и паяльной насадки. Конструкция ванны, нагревателей и помпы в новых машинах SPA модернизированы в целях повышения надежности машин. Так, например, помпа нового образца расположена вровень с ванной для исключения возможности ее задевания транспортной системой (Рис. 5). Все части ванны и помпы, контактирующие с припоем, изготовлены из титана, что позволяет применять сплавы без содержания свинца. Существует возможность автоматического контроля уровня припоя в ванне, который по мере расхода пополняется проволочным припоем из специального питателя. Пайка выводов компонентов производится по загруженной программе и выполняется либо точечно (отдельные выводы или их группы) либо линией (ряды выводов).
Для решения различных задач пайки предлагается широкий выбор паяльных насадок: круглые насадки различного диаметра для пайки точками и линией по осям X/Y, прямоугольные насадки разных размеров для пайки разъемов или целой группы выводов одним окунанием, мультиточечные паяльные насадки, изготовленные под специфические требования заказчиков и позволяющие паять локально сразу несколько выводов компонентов, тем самым увеличивая производительность автомата. Кроме того, повышение производительности автоматов SPA может быть достигнуто с помощью двух паяльных насадок, одновременно установленных в ванне припоя (Рис. 6). Такая конфигурация позволяет паять сразу две одинаковые платы в одной машине. Такой способ особенно эффективен вместе с двойным спрей-флюсователем.
Следует особо отметить возможность пайки плат без SMT-компонентов на паяемой стороне, когда можно паять всю плату обычной волной припоя. В этом случае на ванну устанавливается прямоугольная насадка соответствующая ширине платы и происходит групповая пайка, как в установке пайки волной припоя. Это позволяет избежать затрат на приобретение дополнительного оборудования или дорогостоящих опций и делает автоматы SPA поистине универсальными. Замена паяльной насадки происходит просто и быстро в течение нескольких секунд.
В автоматах серии SPA пайка осуществляется в азотной среде, что имеет ряд преимуществ. Во-первых, поступающий в ванну азот охлаждает помпу, а потом, разогреваясь, поступает к паяльной насадке из-под кожуха ванны припоя и выполняет функцию локального предварительного нагрева. Во-вторых, пайка в азотной среде обеспечивает наилучшее поверхностное натяжение волны припоя, следовательно, улучшается смачиваемость паяного соединения, тем самым определяется высокое качество пайки. Кроме того, процесс окисления припоя в азоте происходит значительно медленнее, следовательно, снижаются затраты на припой и на обслуживание оборудования. Система подачи азота имеет возможность регулировки потока, а также возможность прекращения его подачи после завершения пайки для уменьшения расхода газа.
Транспортная система автоматов SPA выполняет перемещения паллеты с платой по осям X, Y, Z от окна загрузки к модулям флюсования, преднагрева, пайки и обратно к окну после выполнения программы. Усовершенствованные шаговые двигатели обеспечивают быстрое перемещение, а энкодеры - высокую точность позиционирования. Платы могут быть зафиксированы как в универсальных паллетах (Рис. 7), так и в изготовленных по специальному заказу в соответствии со спецификой платы.
Управление установками осуществляется микропроцессором SIEMENS с сенсорным дисплеем, который контролирует следующие функции: температуру припоя, высоту волны, длительность волны, температуру и время предварительного нагрева, перемещение по осям, спрей-флюсование, контроль уровня флюса, контроль вытяжки и расхода воздуха, азота. Кроме того выполняются функции защиты паролем от несанкционированного доступа, авто-таймера для включения/выключения машины и контроля периодичности обслуживания. Ввод рабочих параметров и управление установкой осуществляется посредством сенсорного дисплея Siemens с доступным и логичным меню.
Существует несколько способов создания программ пайки.
Метод Off-line программирования требует значительно меньше времени (на 70%) на создание программы, в сравнении с программированием методом обучения с помощью видеокамеры. Для Off-line программирования необходимо установить программное обеспечение (поставляется в комплекте с машиной) на внешний персональный компьютер, который подключается к установке SPA через порт RS-232.
Для создания программы пайки производятся следующие действия:
- Вводятся параметры паяльной насадки и паллеты.
- Вводятся размеры печатной платы.
- Вводятся координаты точек флюсования и пайки.
- Просмотр имитации выполнения программы в графическом режиме для возможной оптимизации.
- Сохранение программы и отправка в автомат SPA.
В среднем создание программы пайки для новой платы методом Off-line программирования занимает около 15 минут. Новые программы пайки могут создаваться автономно без отрыва автомата от работы и хранятся на жестком диске компьютера в неограниченном количестве.
Второй способ программирования – трансляция и автоматическая обработка CAD-файлов.
Сканирование платы с помощью специального ПО – новая функция, а также самый простой и быстрый способ подготовить новую программу пайки. При данном методе плата сканируется на обычном сканере и на полученном изображении отмечаются точки флюсования и пайки, которые сохраняются в программе.
Все вышеуказанные методы программирования очень простые и не требуют больших временных затрат и высокой квалификации оператора.
Практика давно доказала, что процесс автоматической селективной пайки имеет ряд неоспоримых преимуществ перед ручной пайкой. Применение автоматов селективной пайки практически полностью исключает влияние «человеческого фактора» на производственный процесс: пайка всегда происходит под одним и тем же углом, время пайки каждой точки четко выдерживается заданной программой, полностью исключается пропуск вывода, инертная среда обеспечивает оптимальное поверхностное натяжение волны припоя и препятствует окислению. В результате достигается практически 100%-повторяемое качество пайки. По сравнению с обычными установками пайки волной припоя автоматы селективной пайки выглядят значительно перспективнее и универсальнее, так как позволяют решать любые производственные задачи в настоящем и будущем, достаточно лишь написать программу пайки и подобрать соответствующие паяльные насадки.
Получите подробную информацию о технических характеристиках, ценах и условиях поставки оборудования, направив официальный запрос с сайта.