www.ilimschool.ru/igrovie-avtomaty-igrat-seychas игровые автоматы играть сейчас.

Термопрофилирование

Чем автоматическое термопрофилирование лучше ручного

Технологии электронной сборки постоянно совершенствуются, отвечая новым представлениям о качестве изделий и требованиям сократить их стоимость. Возможно, одной из последних операций, которые еще выполняются вручную на технологической линии, осталось термопрофилирование. В статье описывается технология автоматического термопрофилирования в реальном времени и те преимущества, которые она имеет перед ручным измерением профиля.

ОГРАНИЧЕНИЯ МЕТОДА РУЧНОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ Многие десятилетия измерение термопрофиля вручную на предприятиях по электронной сборке считалось наилучшим методом определить оптимальные параметры печи для пайки оплавлением и оборудования для пайки волной, а также удостовериться в том, что тепловой процесс соответствует заданным параметрам.



Прежде чем перейти к описанию технологии автоматического измерения термопрофиля и ее преимуществам над профилированием вручную, давайте проанализируем преимущества и недостатки традиционного метода.

При профилировании вручную несколько термопар прикрепляется к определенным участкам компонентов на печатной плате (ПП), которая отправляется в печь для пайки (см. рис. 1), после чего полученные измерения записываются регистратором для составления профиля. Это устройство получает данные и отображает зависимость температуры от времени, а также предоставляет выборочные данные, например максимальную температуру, время плавления и т.д.

Преимуществом этого метода является жесткое крепление термопар к измеряемым участкам. Таким образом, определение временной зависимости температуры компонентов основано на измерениях методом прямого контакта.

Однако у этого метода имеется следующий ряд недостатков и ограничений.

- Крепление термопары влияет на точность считываемых показаний. При использовании высокотемпературного припоя или эпоксидной смолы для крепления спаянный конец термопары измеряет не температуру поверхности печатной платы или компонента, а температуру небольшого участка покрытия спая. Использование алюминиевой клейкой ленты для крепления термопары значительно повышает точность измерений благодаря тому, что эта лента лишь в минимальной степени влияет на них.

- Чтобы получить данные, характеризующие конкретное изделие, необходимо использовать лишь одну печатную плату из всей партии. Однако в результате повторных измерений, когда плата несколько раз подвергается воздействию высоких температур печи, ее вес уменьшается из-за выгорания материала, и этот образец уже нельзя считать репрезентативным.

- При повторном креплении термопары, связанном с подъемом/отрывом термопары от поверхности печатной платы/компонента, полученные результаты нерепрезентативны. Хорошо известно, что эти результаты всякий раз несколько отличаются от предыдущих. И в этом случае алюминиевая полоска позволяет избежать расхождений.

- Возможно, самым большим недостатком измерения термопрофиля вручную является выборочный характер этого метода «вслепую». Другими словами, регистрирующее устройство может не заметить изменений в тепловом процессе.

- Профилирование вручную может препятствовать выполнению производственного процесса. Это трудоемкий и изменчивый метод, требующий участия оператора.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ На рынке представлено немало автоматизированных систем, в т.ч. несколько систем от KIC — лидера отрасли в области автоматизированных средств и систем для контроля тепловых процессов. Работа этих систем основана на использовании датчиков, которые встраиваются в печь или другое оборудование для пайки (см. рис. 2).

Как и большинство автоматов, система автоматического профилирования работает в соответствии с установленной программой. Для программирования системы специалист выполнят однократное ручное профилирование. В результате генерируются два набора отдельных потоков данных: профиль печатной платы, измеренный с помощью термопар, которые крепятся к определенным участкам ПП; профиль внутрикамерной среды на пути следования печатной платы, а также скорость перемещения и положение ПП при выполнении программы.

Процесс нагревания и охлаждения объекта зависит от нескольких термодинамических переменных. Измерив их, можно точно рассчитать тепловой профиль интересующего объекта. В случае перемещаемой в печи платы ее профиль определяется следующими переменными:

- разницей температур между ПП и окружающим воздухом;

- продолжительностью тех воздействий, которые испытывает плата;

- массой и термодинамическими параметрами ПП.

С помощью 30 датчиков температуры, установленных вдоль пути следования печатной платы, автоматическая система непрерывно измеряет параметры окружающей среды, которые влияют на ПП в процессе пайки. Положение печатной платы и то время, в течение которого она подвергается воздействию окружающей среды, измеряются датчиком платы и датчиком скорости конвейера (дополнительно установленных в печь). Наконец, автоматизированная система изучает термические параметры изделия ПП, отслеживая процесс ее нагревания и охлаждения при выполнении программы. Таким образом строится модель, точно рассчитывающая будущий профиль на основе непрерывно получаемых переменных данных. Конечные данные профиля по каждой печатной плате непрерывно записываются. Эти измерения выполняются без участия человека и не влияют на процесс производства.

ПРЕИМУЩЕСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ У автоматизированного профилирования имеются существенные преимущества над ручным.

Непрерывный характер использования этого метода позволяет избежать выполнения теплового процесса вслепую. Измеряется профиль каждой отдельной печатной платы. Профиль определяется также относительно технологического окна, чтобы удостовериться в соблюдении требований спецификации.

Данные сохраняются на случай повторного использования, что обеспечивает единообразие измерений процесса.

Автоматизированное профилирование позволяет осуществлять эффективный ввод данных в карту статистического контроля. Эта карта используется для информирования ответственных специалистов о негативных тенденциях или о выходе теплового процесса из-под контроля. В результате появляется возможность отрегулировать техпроцесс или параметры печи еще до появления дефектов.

Сокращается стоимость производства за счет простоя оборудования, меньшего брака, исключения необходимости в доработке и ручном труде.

Метод автоматизированного термопрофилирования можно использовать для поиска неисправностей при возникновении проблем с выходом годных. И хотя большинство инженеров считает, что только 5-10% всех дефектов связано с пайкой оплавлением и волной, им часто приходится устранять ошибки, начав с анализа профиля. Так происходит потому, что печь или автомат для пайки волной, по сути, представляют собой «черный ящик» на фоне относительно хорошего доступа к данным от всех других установок и процессов технологической линии. Для получения/ снятия незапланированного профиля оператору может потребоваться до 30 минут, а иногда и больше, что приводит к вынужденному простою оборудования. Если полученный профиль указывает, что проблема не связана с термическим процессом, тогда дорогостоящее время вынужденного простоя используется для поиска причин проблем на линии. В то же время система автоматического профилирования моментально сообщает оператору о соответствии процесса заданным параметрам.

По мере того как данный метод набирает популярность в отрасли, выявляются его дополнительные преимущества. Одним из них является возможность воспользоваться автоматизированными системами оптического и рентгеновского контроля. Автоматы для проведения оптического контроля позволяют рассмотреть скрытые под компонентами паяные соединения, выполненные, например, с помощью технологий шариковых выводов (BGA) или РоР (package-on-package — корпус-на-корпусе). Более полный контроль и гарантия качества пайки достигаются благодаря совместному использованию автоматического профилирования, которое обеспечивает обработку BGA-компонентов и паяных соединений в соответствии с допусками на эти компоненты и спецификациями на пайку, и метода оптического контроля. Однако оптический контроль не позволяет определить внутреннюю микроструктуру паяного соединения.

Рентгеновская установка контроля позволяет рассмотреть поверхность паяных соединений под компонентами, но также не в состоянии определить их внутреннюю микроструктуру для оценки качества пайки. Такие дефекты как холодная пайка и «голова на подушке» трудно обнаружить. Зная, однако, о том, насколько правильно были выполнены эти паяные соединения, можно установить более полный контроль над их качеством. Поскольку большинство фабрик проверяет лишь малую часть выпускаемых печатных плат, система автоматического профилирования может использоваться в качестве вспомогательного средства, выявляя те изделия, которые обрабатывались не в соответствии с заданными характеристиками теплового процесса.

ТОЧНОСТЬ МЕТОДА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

Возникает закономерный вопрос о том, насколько точно выполняется автоматическое измерение профилей печатных плат по сравнению с профилированием путем физического контакта между платами и термопарами? Точность автоматизированного метода не очень велика, но выше, чем у ручного метода, в силу главных недостатков последнего. Кроме того, автоматический метод позволяет легко определить погрешность измерений. При автоматизированном измерении профиля учитывается каждая плата, покидающая оборудование для пайки. В процессе ручного снятия профиля термопары присоединяются к плате, и поступают два потока данных для одной печатной платы — данные, измеренные автоматизированным методом, и данные профиля, полученные вручную. Оператор может проводить эту процедуру регулярно в соответствии с установленным графиком для проверки и определения отклонения.

Уже тысячи фабрик контрактных производителей всего мира используют метод автоматизированного профилирования. Многие из этих предприятий оснащены первоклассными системами управления процессами и контроля производства, что способствует реализации данного метода с большей точностью.

Часто возникает и вопрос о целесообразности контроля того, как работают современные печи для пайки оплавлением и автоматы для пайки волной. Однако в ряде случаев печи могут пострадать от не контролируемых ими вариаций технологического процесса, например в результате нестабильной работы вытяжной системы предприятия. Следует понимать, что система автоматического измерения профиля позволяет лишь автоматизировать производство, получить воспроизводимые результаты, повысить качество изделий и сократить производственные расходы. Но и этого немало.