reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© corepics vof dreamstime.com Technologie | 29 marca 2016

Dozowanie pasty lutowniczej: jak nie szablon to co?

W pewnych przypadkach szablon nie sprawdza si臋, czy te偶 jego wykonanie by艂oby skomplikowane i kosztowne. Rozwi膮zaniem tego problemu jest dozowanie pasty za pomoc膮 robota wyposa偶onego w aplikator przystosowany do dozowania pasty lutowniczej.
Jak wiemy wszyscy najcz臋艣ciej do nak艂adania pasty lutowniczej u偶ywane s膮 szablony, w kt贸rych pasta jest przeciskana przez szereg otwor贸w dopasowanych do po艂o偶enia i wielko艣ci p贸l na p艂ytce PCB. Co za tym idzie ka偶da typ p艂ytki potrzebuje osobnego szablonu. Zalet膮 tego rozwi膮zania jest szybko艣膰. W pewnych przypadkach szablon nie sprawdza si臋, czy te偶 jego wykonanie by艂oby skomplikowane i kosztowne. Rozwi膮zaniem tego problemu jest dozowanie pasty za pomoc膮 robota wyposa偶onego w aplikator przystosowany do dozowania pasty lutowniczej.

Z uwagi na reologi臋 pasty i zawarto艣膰 metali trzeba dobra膰 odpowiedni膮 metod臋 dozowania. Na rynku najcz臋艣ciej mo偶na spotka膰 dozowanie past lutowniczych za pomoc膮 zawor贸w czasowo-ci艣nieniowych (lub nawet bezpo艣redni ze strzykawki), zawor贸w 艣limakowych, zawor贸w suwakowych (piezo) i pomp kawitacyjnych. Spotykana jest te偶 metoda jettingu, ale jest ona do艣膰 niszowa z pewnych wzgl臋d贸w.

Metody dozowania

Najprostsz膮 metod膮 dozowania jest dozowanie czasowo-ci艣nieniowe. Pasta z aplikatora jest podawana pod ci艣nieniem do ko艅c贸wki dozuj膮cej. Ca艂y proces sterowany jest za pomoc膮 w艂膮czania i wy艂膮czania ci艣nienia popychaj膮cego past臋. W tym wypadku na powtarzalno艣膰 i precyzj臋 dozowania ma wp艂yw wiele czynnik贸w: rodzaj pasty, ci艣nienie, rozmiar ko艅c贸wki, czas otwarcia i odleg艂o艣膰 od pod艂o偶a, jak i r贸wnie偶 stopie艅 nape艂nienia samego aplikatora (strzykawki). Im strzykawka bardziej pusta tym wi臋cej w niej powietrza i coraz wi臋ksze op贸藕nienie pomi臋dzy podaniem ci艣nienia a rozpocz臋ciem dozowania, co wp艂ywa na wielko艣膰 dawki. Systemy te s膮 proste w u偶yciu niemniej jednak ich powtarzalno艣膰 nie jest zbyt du偶a.

Bardziej dok艂adne s膮 zawory czasowo ci艣nieniowe. Zaw贸r jest zasilany ze strzykawki lub innego pojemnika i utrzymywany jest pod ci艣nieniem. Dopiero otwarcie zaworu powoduje wyp艂yw pasty. Jest, wi臋c to spos贸b bardziej dok艂adny od opisanego wy偶ej. Powtarzalno艣膰 i szybko艣膰 jest te偶 wi臋ksza. Do past lutowniczych dedykowane s膮 specjalne wersje zawor贸w czasowo-ci艣nieniowych z uwagi na 艣cierne w艂a艣ciwo艣ci pasty. U偶ycie zwyk艂ych zawor贸w spowoduje przyspieszone ich zu偶ycie.

Kolejnym sposobem dozowania pasty s膮 pompy (zawory) 艣limakowe. Elementem roboczym jest 艣limak, kt贸ry przepycha past臋 lutownicz膮 w kierunku ko艅c贸wki dozuj膮cej. Pasta podawana jest do komory 艣limaka pod ci艣nieniem z aplikatora. Nap臋d takiego 艣limaka mo偶e stanowi膰, np. serwomotor, kt贸ry to umo偶liwia precyzyjn膮 kontrol臋 wielko艣ci kropki lub linii. Zawory 艣limakowe s膮 mniej podatne na zmiany lepko艣ci ni偶 wy偶ej wymienione metody. Wa偶n膮 spraw膮 w przypadku dozowania pasty lutowniczej jest w艂a艣ciwe dobranie rozmiaru 艣limaka do typu pasty. Istotna jest przestrze艅 pomi臋dzy 艣cian膮 a 艣limakiem. Gdy cz膮steczka pasty b臋dzie bardzo ma艂a w stosunku do prze艣witu pomi臋dzy 艣limakiem a obudow膮 b臋d膮 one prze艣lizgiwa膰 si臋 przez t膮 przestrze艅. Gdy rozmiar cz膮steczek b臋dzie niewiele wi臋kszy od tego prze艣witu zaw贸r mo偶e si臋 zatyka膰, gdy偶 cz膮steczki b臋d膮 blokowa膰 si臋 pomi臋dzy kraw臋dzi膮 艣limaka a jego obudow膮.

W zwi膮zku z tym dla ka偶dego typu pasty potrzebny jest inny rozmiar 艣limaka. Najcz臋艣ciej za pomoc膮 tych zawor贸w mo偶na dozowa膰 pasty typu 3, 4, 5 i 6. W aplikacjach gdzie kropki pasty s膮 ma艂e konieczne jest precyzyjne zachowanie odleg艂o艣ci od p艂ytki. Brak prawid艂owej odleg艂o艣ci pogorszy powtarzalno艣膰 i precyzj臋, w zwi膮zku z tym cz臋sto s膮 stosowne zawory wyposa偶one w stopk臋, kt贸ra pozwala zachowa膰 t膮 odleg艂o艣膰. W innym przypadku jest konieczny dok艂adny pomiar wysoko艣ci i maszyna z precyzyjn膮 osi膮 Z, o powtarzalno艣ci rz臋du kilku-kilkunastu mikron贸w.

Ciekawym rozwi膮zaniem jest zaw贸r suwakowy nap臋dzany piezoelektryczne. Wysokiej cz臋stotliwo艣ci nap臋d piezoelektryczny przesuwa suwak z otworem, kt贸ry powoduje otwarcie b膮d藕 zamkni臋cie przep艂ywu. Czas otwarcia takiego zaworu jest liczony w milisekundach. Rozwi膮zanie to sprawdza si臋 doskonale w przypadku dozowania niewielkich dawek materia艂u o wysokich lepko艣ciach, takich jak pasty lutownicze czy epoksydy wype艂nione srebrem. T膮 metod膮 mo偶na wykonywa膰 kropki pasty lutowniczej pod komponenty pasywne 0603 i mniejsze, wykorzysta膰 przy naprawie uk艂ad贸w BGA/QFN, linie i kszta艂ty pod os艂ony RF czy dowolne kszta艂ty wykonane z przewodz膮cych epoksyd贸w. Ze wzgl臋du na swoj膮 budow臋 zawory suwakowe s膮 odporne na zatykanie.

Na rynku dost臋pne s膮 te偶 zawory jettuj膮ce past臋 lutownicz膮. Jednak technologia ta nie jest rozpowszechniona, gdy偶 umo偶liwia jettowanie tylko ograniczonej liczby past. Jest tylko na rynku kilka past, kt贸re mo偶na dozowa膰 za pomoc膮 tej metody. Zasada dzia艂ania jest nast臋puj膮ca, pasta podawana jest za pomoc膮 pompy 艣rubowej do komory. W komorze porusza si臋 t艂ok, kt贸ry jednocze艣nie odcina dop艂yw pasty jak i wypycha (wystrzeliwuje) past臋 na zewn膮trz. Ta metoda dozowania mo偶e zapewni膰 pr臋dko艣膰 dozowania nawet do 500 dawek/minut臋. R贸wnie偶 wielko艣膰 kropek, jakie mo偶na uzyska膰 za pomoc膮 tej technologii jest ograniczona, szczeg贸lnie w przypadku ma艂ych kropek.

Pasta lutownicza do dozowania

Cz臋sto pr贸buje si臋 wykorzystywa膰 past臋 przeznaczon膮 do nak艂adania szablonowego do dozowania. Z uwagi na reologi臋 tej pasty pr贸ba jej dozowania mo偶e prowadzi膰 do zapchania zaworu a pasta mo偶e ulec degradacji. Poddanie pasty przeznaczonej do drukarek ci艣nieniu mo偶e spowodowa膰, 偶e zaczn膮 si臋 oddziela膰 kulki metali od fluxu. I dozujemy wtedy sam flux a kulki lutu zgromadz膮 si臋 w ko艅c贸wce dozuj膮cej (igle) powoduj膮c jej zatkanie. Wi臋kszo艣膰 producent贸w past lutowniczych dostarcza je w wersjach do dozowania i do druku. Wystarczy zam贸wi膰 odpowiedni膮 wersj臋.

Jak zawsze w przypadku dozowania wrogiem jest powietrze, trzeba, wi臋c zwr贸ci膰 szczeg贸ln膮 uwag臋 czy pasta nie jest zapowietrzona. Ma to, bowiem kolosalny wp艂yw na ca艂y proces, jego powtarzalno艣膰 i dok艂adno艣膰. Obecno艣膰 powietrza zaburzy wielko艣膰 dawki i dawki b臋d膮 niepowtarzalne. Im chcemy dozowa膰 mniejsze kropki tym wp艂yw zapowietrzenia pasty, na jako艣膰 procesu jest wi臋kszy. Najcz臋艣ciej do dozowania wykorzystuje si臋 past臋 typu: 3, 4, 5 i 6 czyli pasty o wielko艣ciach cz膮steczek poni偶ej 45 mikron贸w.

Uk艂ad pozycjonuj膮cy - robot

Uk艂ad pozycjonuj膮cy (robot) r贸wnie偶 wp艂ywa na szybko艣膰 i powtarzalno艣膰 procesu. Szczeg贸lnie istotnym, zw艂aszcza w przypadku ma艂ych kropek (dawek) pasty jest utrzymanie odpowiedniej odleg艂o艣ci od pod艂o偶a (p艂ytki). Zbyt ma艂a odleg艂o艣膰 spowoduje, 偶e ko艅c贸wka dozuj膮ca ubrudzi nam si臋 w pa艣cie i mo偶e zaburza膰 to dalszy proces dozowania. Poniewa偶 cz臋艣膰 pasty zostanie na ko艅c贸wce dawka nie b臋dzie "pe艂na" w tym miejscu. Z kolei zbyt du偶a odleg艂o艣膰 spowoduje, 偶e pasta nie z艂apie kontaktu z pod艂o偶em i pozostanie w ca艂o艣ci na ko艅cu ig艂y. A przy nast臋pnej kropce o ile dotknie pod艂o偶a pozostawiona zostanie podw贸jna dawka.

Rozwi膮zaniem jest stosowanie czujnik贸w wysoko艣ci b膮d藕 aplikator贸w wyposa偶onych w stopk臋, kt贸ra opieraj膮c si臋 na p艂ytce pozwala utrzyma膰 odleg艂o艣膰 od powierzchni p艂ytki. Ka偶da z tych metod ma swoje zalety i wady. Szczeg贸lnie w przypadku du偶ych p艂ytek, kt贸re w przypadku braku podparcia na 艣rodku mog膮 si臋 wygina膰 i r贸wnice wysoko艣ci pomi臋dzy bokami a 艣rodkiem mog膮 by膰 znaczne. U偶ycie czujnika wysoko艣ci pozwala utrzyma膰 odleg艂o艣膰, kosztem jednak czasu. Pomiary zajmuj膮 czas szczeg贸lnie, je偶eli mamy mocno powyginan膮 p艂yt臋 i trzeba tych pomiar贸w wykona膰 kilka. U偶ycie stopki eliminuje czas potrzebny na pomiar wysoko艣ci, co wp艂ywa na szybko艣膰 procesu. Trzeba pami臋ta膰, 偶e stopka musi znale藕膰 punkt podparcia na tej samej wysoko艣ci, co miejsce, w kt贸rym chcemy na艂o偶y膰 past臋 lutownicz膮. Z tych powod贸w u偶ycie jej w niekt贸rych aplikacjach jest utrudnione.

Podsumowanie

Dostawcy sitodrukarek mog膮 spa膰 spokojnie, nic obecnie nie sugeruje by dyspensing mia艂 wyprze膰 nak艂adanie pasty lutowniczej za pomoc膮 sita/szablonu. Nie mniej jednak w pewnych sytuacjach i aplikacjach u偶ycie innych metod nak艂adania pasty mo偶e by膰 uzasadnione technicznie i finansowo. Szczeg贸lnie mam na my艣li wszelkiego rodzaju laboratoria, dzia艂y bada艅 i rozwoju oraz tzw. high-mix low volume, czyli du偶膮 r贸偶norodno艣膰 produkt贸w przy kr贸tkich seriach. Je偶eli chodzi o sposoby dozowania pasty lutowniczej to nadal b臋d膮 dominowa膰 zawory czasowo-ci艣nieniowe i zawory 艣limakowe. Zapami臋tajmy by do dozowania u偶ywa膰 najlepiej pasty z zawarto艣ci膮 metalu 84-86%. Przy kropkach mniejszych ni偶 300 mikron贸w zalecane jest u偶ycie pasty typ 5 lub 6. Je偶eli zale偶y na powtarzalno艣ci pami臋tajmy o utrzymaniu w艂a艣ciwej odleg艂o艣ci ko艅c贸wki dozuj膮cej od pod艂o偶a.

Autorem artyku艂u jest Grzegorz Szypulski z firmy AMB Technic
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 11 2018 12:50 V11.10.5-2