Компания Asscon – мировой лидер в области производства систем парофазной пайки – от компактных лабораторных моделей для изготовления опытных образцов до систем, встраиваемых в конвейерные линии в крупносерийном производстве.
Пайка в паровой фазе (конденсационная пайка) – это наиболее простой и надежный метод пайки. Данный метод идеально подходит для всех типов SMD-компонентов и материалов, из которых изготавливаются печатные платы (ПП). Физический принцип процесса заключается в передаче тепла за счет конденсации пара на электронном модуле. Источником образования пара является химически инертная, безвредная, не вызывающая коррозии жидкость, которая может сочетаться с любыми материалами. Температура кипения такой жидкости составляет 200°C (при использовании свинцовосодержащих припоев) или 230°C (при использовании бессвинцовых припоев). При индивидуальных требованиях к условиям пайки может использоваться жидкость с температурой кипения от 160 до 260°C. Выход на режим в установках пайки в паровой фазе заключается в получении нужной концентрации пара в камере пайки. В процессе кипения жидкости над ванной поднимается пар, не содержащий кислорода, с молекулярным весом, большим, чем у воздуха. И таким образом, воздух из камеры пайки вытесняется, и образуется бескислородная среда. Как только изделие попадает в камеру пайки, на нем начинает конденсироваться пар, передавая изделию свое тепло. Независимо от времени нахождения изделия в камере пайки его температура никогда не превысит температуру пара. Из чего следует безупречная повторяемость процесса и отсутствие перегрева. Пайка в паровой фазе позволяет паять изделия любой сложности: начиная от гибких печатных плат и заканчивая сложными многослойными платами, в том числе и на алюминиевом основании.
Основные преимущества использования систем пайки в паровой фазе:
Нет перегрева печатных плат, так как температура кипения теплопередающей жидкости является максимальной температурой пайки (200°С для свинцовых или 230°С для бессвинцовых припоев).
Пайка в среде, лишенной кислорода, без использования какого-либо защитного газа.
Одинаковая температура в любой точке печатной платы, и как следствие, исключение коробления плат из-за неравномерного прогрева.
Процесс применим к любым компонентам, включая любые типы BGA и QFN.
Возможен прогрев ПП как сверху, так и снизу.
Легкая выпайка компонентов при выполнении ремонтных работ.
Низкие производственные затраты благодаря минимизации расхода жидкости для пайки.
Низкое потребление электроэнергии по сравнению с традиционными конвекционными печами.
Эффективное использование энергии благодаря высокому коэффициенту теплопередачи рабочей жидкости по сравнению с воздухом, азотом или тепловым излучением. В связи с этим эксплуатационные расходы значительно ниже расходов при других технологиях пайки в инфракрасных или конвекционных печах.
Надо сказать, что долгое время технология пайки в паровой фазе была не востребована производителями электронных модулей. На это был ряд причин, основные из которых – вредность теплоносителя, его дороговизна, а также ряд дефектов, возникающих при пайке данным методом из-за слишком высокого градиента температуры. В настоящее время эти проблемы нашли решение: разработчики жидкости сумели получить безвредную рабочую жидкость, не требующую специальных условий хранения и эксплуатации, с неограниченным сроком годности, а специалисты-разработчики оборудования создали системы, позволяющие управлять градиентом температуры.
На российском рынке подобные системы еще являются диковинками, зачастую встречая недоверие со стороны технологов предприятий-производителей электронных модулей, тогда как на Западе многие производители особенно ответственных изделий специального назначения (космическая промышленность, медицинская техника, оборонная промышленность) за последние 5-10 лет уже полностью перевооружились и используют системы парофазной пайки.
К недостаткам парофазной пайки относятся более низкая производительность, чем при ИК-пайке, сложность обеспечения процесса транспортирования изделия и циркуляции парообразующей жидкости без ее утечек в атмосферу. Существует проблема обеспечения безопасности персонала в связи с принципиальной возможностью образования, при определенных условиях, вредных выбросов.
Применение технологии парофазной пайки позволяет осуществлять качественную пайку даже самых сложных изделий с неравномерно распределенной и значительной теплоемкостью, а меньшие температуры не создают риска повреждения термочувствительных компонентов. При этом, поскольку процесс протекает в защитной среде, оплавление бессвинцовых припоев или пайка смешанного монтажа не составляет проблем. Процесс идет с минимальной затратой паяльной пасты, без загрязнения и перегрева ПП и электронных элементов, при равномерном нагреве изделия. Благодаря простоте изменения температуры потока могут быть обеспечены оптимальные условия пайки. В отличие от конвекционных установок процесс легко программируется, обычно в виде трехступенчатого процесса нагрева, выдержки и охлаждения. Момент расплавления паяльной пасты контролируется визуально с помощью контрольного сенсора. При парофазно-поточном нагреве не играют никакой роли плотность упаковки и форма элементов. По сравнению с другими технологическими процессами пайки обеспечивается большая чистота, не образуются окислы, возможно использование безоловянного припоя.
Благодаря действию обычных законов физики во время пайки в среде пара можно добиться абсолютных условий стабильности процесса. Процесс полностью протекает в среде, лишенной кислорода (т.е. инертной среде). Возникновение таких распространенных при работе с традиционными печами проблем, как перегрев печатной платы, повреждение компонентов или расслаивание печатных плат, просто невозможно, так как максимальная температура печатной платы никогда не превышает температуру кипения рабочей жидкости.
Компания Asscon зарекомендовала себя на мировом рынке оборудования как поставщик передовых систем для парофазной пайки.
Достоинства систем компании Asscon:
Низкая стоимость.
Высокое качество пайки, полностью соответствующее самым жестким требованиям, предъявляемым производителями специальной электроники.
Полная пригодность для работы по бессвинцовой технологии.
Переналадка с изделия на изделие без необходимости смены рабочей жидкости-теплоносителя.
Управление градиентом температур.
Автоматическое определение окончания процесса пайки.
Возможность визуального наблюдения за процессом оплавления припоя.
Автоматическая идентификация жидкости.
Встроенная система охлаждения, основанная на принципе воздушной конвекции.
Рабочая жидкость для пайки не токсична, не имеет срока хранения, не требует специальных условий для хранения и утилизации.
Наличие обзорного окна, что дает возможность визуально контролировать процесс.
Пайка в парогазовой фазе полностью соответствует требованиям стандарта ISO 9000.
Выход на режим занимает не более 15–20 мин.
При использовании вакуумной установки пайки в парогазовой фазе значительно снижает количество пустот в шариковых выводах корпусов BGA.
Специалисты компании Asscon разработали метод вакуумной парофазной пайки. Принцип вакуумирования заключается в помещении платы с еще незастывшим припоем в камеру, в которой создается разряжение. Пузырьки воздуха, находящиеся в паяных соединениях, под воздействием разности давлений начинают увеличиваться в объеме, пока не достигнут поверхности припоя, после чего воздух выходит из объема будущего паяного соединения.
Кроме всех достоинств парофазной пайки вакуумная пайка отличается следующими расширенными возможностями: пайки корпусированных мощных компонентов, компонентов на теплоотводах, мощных кристаллов на подложках и больших электрических или механических деталей; удаления пустот при работе с компонентами, монтируемыми в отверстия; пайки одновременно активных и мощных компонентов, а также ремонта SMD-компонентов.
Печатные платы, запаянные по технологии вакуумной пайки компании Asscon, отличаются высоким качеством паяных соединений и отсутствием в них пустот, поэтому печи этой компании особенно популярны среди производителей ответственной электроники стран Запада и России.
Система парофазной пайки VP800
Эта отдельностоящая система парофазной пайки (рис.1) предназначена для работы в лаборатории, создания опытных образцов и оценки пригодности технологического процесса до запуска изделий в производство. Кроме того, эта система может использоваться для пайки маленьких партий плат.
Система оснащена загрузочным устройством для печатных плат. Благодаря дополнительному загрузочному устройству сверху в систему можно загружать даже очень большие печатные платы. Это значительно расширяет область применения системы VP800.
Система отличается простым дизайном, а также простым интерфейсом и несложным техническим обслуживанием. Кроме того, в системе обеспечен легкий доступ ко всем узлам для проведения технического обслуживания и ремонта. Опционно система VP800 может быть дооснащена системой фильтрации рабочей жидкости, которая фильтруется в начале процесса и только затем подается в систему.
В стандартной комплектации система VP800 подключается к системе охлаждения водой, подготавливаемой заказчиком. Но опционно система может быть оснащена внешней замкнутой системой охлаждения.
Плата подается в систему через загрузочное устройство, расположенное спереди машины. Затем начинается процесс пайки. После того как откроется внутренний замок, плата опускается в пар на заданную глубину. Плата разогревается до заданной температуры. При достижении температуры пайки этот процесс прерывается и плата передается в зону охлаждения. В зоне охлаждения плата эффективно охлаждается с помощью вентиляторов и передается в разгрузочное устройство спереди машины. Система оповещает об окончании процесса звуковым сигналом.
Процесс передачи тепла с помощью жидкости или пара гораздо эффективнее, чем конвекция. Пар конденсируется на плате. Плата полностью покрывается конденсатом, после чего начинается процесс предварительного нагрева и оплавления припоя. Инертная атмосфера создается с помощью специальной жидкости GALDEN. Таким образом, весь процесс предварительного нагрева и оплавления происходит в атмосфере без кислорода. Так как в системе создается оптимальная температура для оплавления припоя, то она может работать с платами даже с очень большой разницей в теплоемкости.
Повреждение компонентов, перегрев и расслоение плат исключены.
Технические характеристики системы VP800
Система парофазной пайки VP800 полностью пригодна для работы по бессвинцовой технологии, имеет встроенную систему охлаждения и систему фильтрации рабочей жидкости (с насосом).
Для систем VP800 разработан новый вакуумный модуль, который представляет собой единый технический блок с вакуумным блоком и блоком охлаждения системы парофазной пайки. Такое устройство модуля позволяет заказчикам модернизировать уже установленные у них системы парофазной пайки VP800.
Системы парофазной пайки VP1000
Эти системы подходят для производств с большим количеством переналадок и маленькими размерами партий собираемых плат (рис.2). Универсальное устройство загрузки и удержания плат придает этим системам еще большую гибкость.
Передача энергии тепла происходит только во время конденсации пара на печатной плате. Градиент температуры можно задать с помощью управления получаемой энергии во время нагрева и оплавления. Благодаря этому достигается равномерное распределение тепла по всей печатной плате. Поэтому работа с многоуровневыми электронными модулями не представляет никаких проблем.
Благодаря высокой эффективности теплопередачи системы потребляют мало электроэнергии. Настройка рабочих параметров сведена просто к вводу градиента температуры. Система сама контролирует время, необходимое для оплавления припоя, и время завершения процесса пайки.
Система состоит из следующих модулей: модуль загрузки/выгрузки печатных плат, модуль пайки, модуль охлаждения и модуль управления.
Рабочая камера, сделанная из нержавеющей стали, является основным элементом компактной многомодульной машины. Расположенные сзади нагреватели защищены от воздействия внешнего источника тепла. Температура нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения контролируется датчиками.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
В машину встроена автоматическая система фильтрации рабочей жидкости. Система также оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора. Блок охлаждения встроен в основание машины. Контроллер находится во встроенном в машину модуле управления, который состоит из элементов включения, управления, регулировки и безопасности. Работа машины управляется и отслеживается микроконтроллером с помощью цветного сенсорного дисплея (панели управления).
Так как в качестве средства теплопередачи используется пар, то плата, независимо от ее размера и веса, будет нагрета абсолютно равномерно до температуры предварительного нагрева и температуры оплавления припоя. Геометрические параметры, например, форма компонентов или плотность монтажа, не оказывают влияния на процесс нагрева. Благодаря высокой плотности рабочей среды кислород полностью вытесняется из зоны предварительного нагрева и зоны оплавления. Поэтому никакого дополнительного защитного газа не требуется.
Производятся три модели систем парофазной пайки серии VP1000 (VP1000-44, VP1000-64, VP1000-66) в зависимости от максимального размера печатных плат, с которым данная модель может работать: 400х400 мм, 600х400 мм и 600х600 мм (табл.1) .
Система парофазной пайки VP2000
Эта система встраивается в линию для среднесерийного и массового производства (рис.3).
В системе можно получить высокое качество пайки при работе с такими сложными компонентами как QFP, BGA, флип-чипы, а также гибридными модулями.
В зависимости от конфигурации системы серии VP2000 могут работать с печатными платами размером до 565 х 500 мм (табл.2).
Система устанавливается в производственную линию с оборудованием для нанесения паяльной пасты и монтажа компонентов. Быстрой интеграции в линию способствует настраиваемая ширина конвейера (электропривод) и устройство поддержки плат по центру.
Возникновение таких распространенных при работе с традиционными печами проблем, как перегрев печатной платы, повреждение компонентов или расслаивание печатных плат, – просто невозможно, так как максимальная температура печатной платы никогда не превышает температуру кипения рабочей жидкости.
Передача тепла происходит в момент конденсации пара на печатной плате. Градиент температуры можно задать с помощью управления получаемой энергии во время нагрева и оплавления. В результате энергия равномерно распределяется по всей площади платы. Поэтому работа с многоуровневыми печатными модулями не вызывает никаких проблем.
Благодаря эффективной теплопередаче система потребляет малое количество электроэнергии. Ввод параметров процесса сводится лишь к вводу градиента температуры. Система сама контролирует время, необходимое для оплавления припоя, и время завершения процесса пайки.
Система состоит из нескольких модулей: модуль загрузки/выгрузки печатных плат, модуль пайки, модуль охлаждения и модуль управления. Платы поступают в машину через зону загрузки, которая служит своеобразным буфером при непрерывной работе линии. Печатные платы передаются в рабочую зону с помощью пальчикового конвейера, ширина которого регулируется электромеханическим приводом. Большие печатные платы надежно поддерживаются по центру специальным устройством. Если необходимо повысить производительность машины, то ее можно оснастить двойным конвейером и вторым устройством поддержки плат по центру.
Рабочая зона сделана из высококачественного алюминия и нержавеющей стали. Расположенные сзади нагреватели защищены от воздействия внешнего источника тепла. Датчики температуры нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения следят за повторяемостью процесса.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
Машина оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора. Блок охлаждения встроен в основание машины. Элементы управления машиной находятся во встроенном блоке управления. Отслеживание и управление осуществляется современным мощным процессором через систему шин, что обеспечивает непревзойденную надежность работы.
Управление и программирование машины осуществляется через сенсорный дисплей. Опционно доступен модуль диагностики, который позволяет проводить удаленную диагностику технического состояния машины через модем.
В системе VP2000 предусмотрена возможность проводить и вакуумную пайку.
Система вакуумной парофазной пайки VP6000
Технология вакуумной пайки, разработанная компанией Asscon, включает в себя достоинства как парофазной пайки, так и вакуумной пайки. Между мощными полупроводниковыми приборами и платой должно быть однородное металлическое соединение, так как это необходимо для передачи тока. Печатные платы, запаянные по технологии вакуумной пайки компании Asscon, отличаются высоким качеством паяных соединений и отсутствием в них пустот. При работе с бессвинцовыми припоями смачивание хуже, чем при работе с припоями, содержащими свинец, а паяные соединения становятся склонными к образованную в них пустот. В системах вакуумной пайки (рис.4) образование пустот предотвращается еще на стадии до затвердевания припоя.
Технические характеристики системы VP6000
Печатная плата предварительно нагревается и запаивается в инертной среде в рабочей зоне системы парофазной пайки. Сразу же по завершении пайки вакуумный модуль, встроенный в рабочую камеру, изолирует плату от окружающей среды, и начинается откачка воздуха. Обратное давление устраняет пустоты из припоя, который все еще находится в жидком состоянии. Затем модуль вакуума проветривается и снова открывается. Печатная плата проходит через зону охлаждения к модулю выгрузки плат.
Система состоит из модуля загрузки/выгрузки, зоны пайки, вакуумного модуля, зоны охлаждения и контроллера.
Плата поступает в систему через модуль загрузки/выгрузки, затем на универсальном держателе передается в рабочую зону, из которой возвращается обратно по завершении автоматического цикла.
Рабочая камера, сделанная из нержавеющей стали, является основным элементом компактной многомодульной машины. Большие нагреватели крепятся с внешней стороны и защищены от воздействия внешнего источника тепла. Датчики следят за температурой нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения, что гарантирует высокую надежность процесса.
Вакуумный модуль состоит из быстросъемного устройства откачки воздуха, которое находится в рабочей камере. Помпа, клапаны и датчики встроены в основание машины.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
Есть возможность встроить в машину систему микрофильтрации рабочей жидкости.
Система также оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора.
Блок управления, в который встроен контроллер, состоит из переключателя, регулятора, элементов управления и предохранителей.
В заключение можно сказать, что развитие электроники в мире предъявляет ряд требований к используемому оборудованию и элементной базе. Все эти требования можно реализовать лишь с использованием в производстве современных высокотехнологических автоматизированных установок и систем. И компания Asscon позволяет успешно решать самые сложные технологические задачи.
Нет перегрева печатных плат, так как температура кипения теплопередающей жидкости является максимальной температурой пайки (200°С для свинцовых или 230°С для бессвинцовых припоев).
Пайка в среде, лишенной кислорода, без использования какого-либо защитного газа.
Одинаковая температура в любой точке печатной платы, и как следствие, исключение коробления плат из-за неравномерного прогрева.
Процесс применим к любым компонентам, включая любые типы BGA и QFN.
Возможен прогрев ПП как сверху, так и снизу.
Легкая выпайка компонентов при выполнении ремонтных работ.
Низкие производственные затраты благодаря минимизации расхода жидкости для пайки.
Низкое потребление электроэнергии по сравнению с традиционными конвекционными печами.
Эффективное использование энергии благодаря высокому коэффициенту теплопередачи рабочей жидкости по сравнению с воздухом, азотом или тепловым излучением. В связи с этим эксплуатационные расходы значительно ниже расходов при других технологиях пайки в инфракрасных или конвекционных печах.
Надо сказать, что долгое время технология пайки в паровой фазе была не востребована производителями электронных модулей. На это был ряд причин, основные из которых – вредность теплоносителя, его дороговизна, а также ряд дефектов, возникающих при пайке данным методом из-за слишком высокого градиента температуры. В настоящее время эти проблемы нашли решение: разработчики жидкости сумели получить безвредную рабочую жидкость, не требующую специальных условий хранения и эксплуатации, с неограниченным сроком годности, а специалисты-разработчики оборудования создали системы, позволяющие управлять градиентом температуры.
На российском рынке подобные системы еще являются диковинками, зачастую встречая недоверие со стороны технологов предприятий-производителей электронных модулей, тогда как на Западе многие производители особенно ответственных изделий специального назначения (космическая промышленность, медицинская техника, оборонная промышленность) за последние 5-10 лет уже полностью перевооружились и используют системы парофазной пайки.
К недостаткам парофазной пайки относятся более низкая производительность, чем при ИК-пайке, сложность обеспечения процесса транспортирования изделия и циркуляции парообразующей жидкости без ее утечек в атмосферу. Существует проблема обеспечения безопасности персонала в связи с принципиальной возможностью образования, при определенных условиях, вредных выбросов.
Применение технологии парофазной пайки позволяет осуществлять качественную пайку даже самых сложных изделий с неравномерно распределенной и значительной теплоемкостью, а меньшие температуры не создают риска повреждения термочувствительных компонентов. При этом, поскольку процесс протекает в защитной среде, оплавление бессвинцовых припоев или пайка смешанного монтажа не составляет проблем. Процесс идет с минимальной затратой паяльной пасты, без загрязнения и перегрева ПП и электронных элементов, при равномерном нагреве изделия. Благодаря простоте изменения температуры потока могут быть обеспечены оптимальные условия пайки. В отличие от конвекционных установок процесс легко программируется, обычно в виде трехступенчатого процесса нагрева, выдержки и охлаждения. Момент расплавления паяльной пасты контролируется визуально с помощью контрольного сенсора. При парофазно-поточном нагреве не играют никакой роли плотность упаковки и форма элементов. По сравнению с другими технологическими процессами пайки обеспечивается большая чистота, не образуются окислы, возможно использование безоловянного припоя.
Благодаря действию обычных законов физики во время пайки в среде пара можно добиться абсолютных условий стабильности процесса. Процесс полностью протекает в среде, лишенной кислорода (т.е. инертной среде). Возникновение таких распространенных при работе с традиционными печами проблем, как перегрев печатной платы, повреждение компонентов или расслаивание печатных плат, просто невозможно, так как максимальная температура печатной платы никогда не превышает температуру кипения рабочей жидкости.
Компания Asscon зарекомендовала себя на мировом рынке оборудования как поставщик передовых систем для парофазной пайки.
Достоинства систем компании Asscon:
Низкая стоимость.
Высокое качество пайки, полностью соответствующее самым жестким требованиям, предъявляемым производителями специальной электроники.
Полная пригодность для работы по бессвинцовой технологии.
Переналадка с изделия на изделие без необходимости смены рабочей жидкости-теплоносителя.
Управление градиентом температур.
Автоматическое определение окончания процесса пайки.
Возможность визуального наблюдения за процессом оплавления припоя.
Автоматическая идентификация жидкости.
Встроенная система охлаждения, основанная на принципе воздушной конвекции.
Рабочая жидкость для пайки не токсична, не имеет срока хранения, не требует специальных условий для хранения и утилизации.
Наличие обзорного окна, что дает возможность визуально контролировать процесс.
Пайка в парогазовой фазе полностью соответствует требованиям стандарта ISO 9000.
Выход на режим занимает не более 15–20 мин.
При использовании вакуумной установки пайки в парогазовой фазе значительно снижает количество пустот в шариковых выводах корпусов BGA.
Специалисты компании Asscon разработали метод вакуумной парофазной пайки. Принцип вакуумирования заключается в помещении платы с еще незастывшим припоем в камеру, в которой создается разряжение. Пузырьки воздуха, находящиеся в паяных соединениях, под воздействием разности давлений начинают увеличиваться в объеме, пока не достигнут поверхности припоя, после чего воздух выходит из объема будущего паяного соединения.
Кроме всех достоинств парофазной пайки вакуумная пайка отличается следующими расширенными возможностями: пайки корпусированных мощных компонентов, компонентов на теплоотводах, мощных кристаллов на подложках и больших электрических или механических деталей; удаления пустот при работе с компонентами, монтируемыми в отверстия; пайки одновременно активных и мощных компонентов, а также ремонта SMD-компонентов.
Печатные платы, запаянные по технологии вакуумной пайки компании Asscon, отличаются высоким качеством паяных соединений и отсутствием в них пустот, поэтому печи этой компании особенно популярны среди производителей ответственной электроники стран Запада и России.
Система парофазной пайки VP800
Эта отдельностоящая система парофазной пайки (рис.1) предназначена для работы в лаборатории, создания опытных образцов и оценки пригодности технологического процесса до запуска изделий в производство. Кроме того, эта система может использоваться для пайки маленьких партий плат.
Система оснащена загрузочным устройством для печатных плат. Благодаря дополнительному загрузочному устройству сверху в систему можно загружать даже очень большие печатные платы. Это значительно расширяет область применения системы VP800.
Система отличается простым дизайном, а также простым интерфейсом и несложным техническим обслуживанием. Кроме того, в системе обеспечен легкий доступ ко всем узлам для проведения технического обслуживания и ремонта. Опционно система VP800 может быть дооснащена системой фильтрации рабочей жидкости, которая фильтруется в начале процесса и только затем подается в систему.
В стандартной комплектации система VP800 подключается к системе охлаждения водой, подготавливаемой заказчиком. Но опционно система может быть оснащена внешней замкнутой системой охлаждения.
Плата подается в систему через загрузочное устройство, расположенное спереди машины. Затем начинается процесс пайки. После того как откроется внутренний замок, плата опускается в пар на заданную глубину. Плата разогревается до заданной температуры. При достижении температуры пайки этот процесс прерывается и плата передается в зону охлаждения. В зоне охлаждения плата эффективно охлаждается с помощью вентиляторов и передается в разгрузочное устройство спереди машины. Система оповещает об окончании процесса звуковым сигналом.
Процесс передачи тепла с помощью жидкости или пара гораздо эффективнее, чем конвекция. Пар конденсируется на плате. Плата полностью покрывается конденсатом, после чего начинается процесс предварительного нагрева и оплавления припоя. Инертная атмосфера создается с помощью специальной жидкости GALDEN. Таким образом, весь процесс предварительного нагрева и оплавления происходит в атмосфере без кислорода. Так как в системе создается оптимальная температура для оплавления припоя, то она может работать с платами даже с очень большой разницей в теплоемкости.
Повреждение компонентов, перегрев и расслоение плат исключены.
Технические характеристики системы VP800
Система парофазной пайки VP800 полностью пригодна для работы по бессвинцовой технологии, имеет встроенную систему охлаждения и систему фильтрации рабочей жидкости (с насосом).
Для систем VP800 разработан новый вакуумный модуль, который представляет собой единый технический блок с вакуумным блоком и блоком охлаждения системы парофазной пайки. Такое устройство модуля позволяет заказчикам модернизировать уже установленные у них системы парофазной пайки VP800.
Системы парофазной пайки VP1000
Эти системы подходят для производств с большим количеством переналадок и маленькими размерами партий собираемых плат (рис.2). Универсальное устройство загрузки и удержания плат придает этим системам еще большую гибкость.
Передача энергии тепла происходит только во время конденсации пара на печатной плате. Градиент температуры можно задать с помощью управления получаемой энергии во время нагрева и оплавления. Благодаря этому достигается равномерное распределение тепла по всей печатной плате. Поэтому работа с многоуровневыми электронными модулями не представляет никаких проблем.
Благодаря высокой эффективности теплопередачи системы потребляют мало электроэнергии. Настройка рабочих параметров сведена просто к вводу градиента температуры. Система сама контролирует время, необходимое для оплавления припоя, и время завершения процесса пайки.
Система состоит из следующих модулей: модуль загрузки/выгрузки печатных плат, модуль пайки, модуль охлаждения и модуль управления.
Рабочая камера, сделанная из нержавеющей стали, является основным элементом компактной многомодульной машины. Расположенные сзади нагреватели защищены от воздействия внешнего источника тепла. Температура нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения контролируется датчиками.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
В машину встроена автоматическая система фильтрации рабочей жидкости. Система также оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора. Блок охлаждения встроен в основание машины. Контроллер находится во встроенном в машину модуле управления, который состоит из элементов включения, управления, регулировки и безопасности. Работа машины управляется и отслеживается микроконтроллером с помощью цветного сенсорного дисплея (панели управления).
Так как в качестве средства теплопередачи используется пар, то плата, независимо от ее размера и веса, будет нагрета абсолютно равномерно до температуры предварительного нагрева и температуры оплавления припоя. Геометрические параметры, например, форма компонентов или плотность монтажа, не оказывают влияния на процесс нагрева. Благодаря высокой плотности рабочей среды кислород полностью вытесняется из зоны предварительного нагрева и зоны оплавления. Поэтому никакого дополнительного защитного газа не требуется.
Производятся три модели систем парофазной пайки серии VP1000 (VP1000-44, VP1000-64, VP1000-66) в зависимости от максимального размера печатных плат, с которым данная модель может работать: 400х400 мм, 600х400 мм и 600х600 мм (табл.1) .
Система парофазной пайки VP2000
Эта система встраивается в линию для среднесерийного и массового производства (рис.3).
В системе можно получить высокое качество пайки при работе с такими сложными компонентами как QFP, BGA, флип-чипы, а также гибридными модулями.
В зависимости от конфигурации системы серии VP2000 могут работать с печатными платами размером до 565 х 500 мм (табл.2).
Система устанавливается в производственную линию с оборудованием для нанесения паяльной пасты и монтажа компонентов. Быстрой интеграции в линию способствует настраиваемая ширина конвейера (электропривод) и устройство поддержки плат по центру.
Возникновение таких распространенных при работе с традиционными печами проблем, как перегрев печатной платы, повреждение компонентов или расслаивание печатных плат, – просто невозможно, так как максимальная температура печатной платы никогда не превышает температуру кипения рабочей жидкости.
Передача тепла происходит в момент конденсации пара на печатной плате. Градиент температуры можно задать с помощью управления получаемой энергии во время нагрева и оплавления. В результате энергия равномерно распределяется по всей площади платы. Поэтому работа с многоуровневыми печатными модулями не вызывает никаких проблем.
Благодаря эффективной теплопередаче система потребляет малое количество электроэнергии. Ввод параметров процесса сводится лишь к вводу градиента температуры. Система сама контролирует время, необходимое для оплавления припоя, и время завершения процесса пайки.
Система состоит из нескольких модулей: модуль загрузки/выгрузки печатных плат, модуль пайки, модуль охлаждения и модуль управления. Платы поступают в машину через зону загрузки, которая служит своеобразным буфером при непрерывной работе линии. Печатные платы передаются в рабочую зону с помощью пальчикового конвейера, ширина которого регулируется электромеханическим приводом. Большие печатные платы надежно поддерживаются по центру специальным устройством. Если необходимо повысить производительность машины, то ее можно оснастить двойным конвейером и вторым устройством поддержки плат по центру.
Рабочая зона сделана из высококачественного алюминия и нержавеющей стали. Расположенные сзади нагреватели защищены от воздействия внешнего источника тепла. Датчики температуры нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения следят за повторяемостью процесса.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
Машина оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора. Блок охлаждения встроен в основание машины. Элементы управления машиной находятся во встроенном блоке управления. Отслеживание и управление осуществляется современным мощным процессором через систему шин, что обеспечивает непревзойденную надежность работы.
Управление и программирование машины осуществляется через сенсорный дисплей. Опционно доступен модуль диагностики, который позволяет проводить удаленную диагностику технического состояния машины через модем.
В системе VP2000 предусмотрена возможность проводить и вакуумную пайку.
Система вакуумной парофазной пайки VP6000
Технология вакуумной пайки, разработанная компанией Asscon, включает в себя достоинства как парофазной пайки, так и вакуумной пайки. Между мощными полупроводниковыми приборами и платой должно быть однородное металлическое соединение, так как это необходимо для передачи тока. Печатные платы, запаянные по технологии вакуумной пайки компании Asscon, отличаются высоким качеством паяных соединений и отсутствием в них пустот. При работе с бессвинцовыми припоями смачивание хуже, чем при работе с припоями, содержащими свинец, а паяные соединения становятся склонными к образованную в них пустот. В системах вакуумной пайки (рис.4) образование пустот предотвращается еще на стадии до затвердевания припоя.
Технические характеристики системы VP6000
Печатная плата предварительно нагревается и запаивается в инертной среде в рабочей зоне системы парофазной пайки. Сразу же по завершении пайки вакуумный модуль, встроенный в рабочую камеру, изолирует плату от окружающей среды, и начинается откачка воздуха. Обратное давление устраняет пустоты из припоя, который все еще находится в жидком состоянии. Затем модуль вакуума проветривается и снова открывается. Печатная плата проходит через зону охлаждения к модулю выгрузки плат.
Система состоит из модуля загрузки/выгрузки, зоны пайки, вакуумного модуля, зоны охлаждения и контроллера.
Плата поступает в систему через модуль загрузки/выгрузки, затем на универсальном держателе передается в рабочую зону, из которой возвращается обратно по завершении автоматического цикла.
Рабочая камера, сделанная из нержавеющей стали, является основным элементом компактной многомодульной машины. Большие нагреватели крепятся с внешней стороны и защищены от воздействия внешнего источника тепла. Датчики следят за температурой нагревателей, рабочей жидкости, пара и зоны охлаждения, что гарантирует высокую надежность процесса.
Вакуумный модуль состоит из быстросъемного устройства откачки воздуха, которое находится в рабочей камере. Помпа, клапаны и датчики встроены в основание машины.
Зона охлаждения оснащена специальными вентиляторами, которые «прогоняют» через кассету охлаждения во встроенную систему фильтрации остатки рабочей жидкости и флюса.
Есть возможность встроить в машину систему микрофильтрации рабочей жидкости.
Система также оснащена вытяжкой для отвода паров, которые получаются в результате дегазации печатных плат. Контроллер также запрограммирован для подключения внешнего вентилятора.
Блок управления, в который встроен контроллер, состоит из переключателя, регулятора, элементов управления и предохранителей.
В заключение можно сказать, что развитие электроники в мире предъявляет ряд требований к используемому оборудованию и элементной базе. Все эти требования можно реализовать лишь с использованием в производстве современных высокотехнологических автоматизированных установок и систем. И компания Asscon позволяет успешно решать самые сложные технологические задачи.
Отзывы читателей
