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Intelligent Flux-波峰焊前选择性Flux Jetting喷涂方案
2020-10-10

众所周知,许多公司正在远离波峰焊制程,试图尽可能多地使用 SMT 。当被问到为什么时,同样的两个答案反复出现 :质量问题,很乱很臭。具有讽刺意味的是,这些问题通常不是由波峰焊本身引起的-在大多数情况下,这些问题都来自于助焊剂的使用。除此之外,离子污染-也是一个日渐被重视的问题,特别是汽车电子产品,波峰焊后的离子污染会被设定非常严格的标准以确保产品上长久使用后的品质依然牢靠。针对免清洗的制程,大量的Flux使用造成产品较高的离子污染也是波峰焊面临的另一个头疼的问题!

波峰焊使用场景

这个场景让我想起了一幅漫画,主人对着家里吃着千层面的宠物狗大喊大叫,然而这千层面却是那只猫先前撞倒到地板上的。当然,这条狗做错了事情,一脸懊悔的表情。但却是那只在不显眼角落里坐着的自以为是的猫,引发了整个问题。波峰焊也是如此。很有可能,不显眼的助焊剂喷涂也会在焊接的过程中引发问题。

目前,助焊剂的使用有几种方式。更常见的两种方式是:压缩空气雾化喷涂和超声波雾化喷涂。一些较新的设备会将PCBA板分成一个栅格,并将喷雾器限制在特定的区域上,更先进的设备可以将喷雾隔离到特定的焊点上。这种可以有选择性地使用助焊剂的方式,在一定程度上降低了助焊剂的消耗,这是他们的优势,但这并不是“智能的助焊剂喷涂”。选择助焊剂喷涂的位置只是智能助焊剂喷涂里的一小部分,它并没有解决波峰焊制程中的几个主要问题:焊接质量、脏乱、离子污染。


Spray与Jetting的对比

智能助焊剂喷涂意味着要根据每个焊点的具体要求,来调整助焊剂使用的各个方面。

Linkways 的Intelligent Flux系列设备可以精确定位每个焊点在0.25mm的范围以内。更重要的是,它可以单独控制助焊剂喷涂的每个点的直径、体积、压力和速度。在线段和区域的应用中,它可以协调运动,脉冲频率和每个点的参数,这些单独的变量。它不仅允许你自定义这些所有的变量,闭环传感器还会不断地监视所有的变量来确认每个点的设定都是按照你编程的时候所期望的。这就是“智能化助焊剂喷涂”与“选择性助焊剂喷涂”的区别。

在忽略这些属性是如何解决波峰焊相关的问题之前,让我们先来看看它是如何实现这种高精度和可控性的。

首先,在讨论助焊剂如何喷射之前,我们需要先了解一下板子是如何被定位的。Intelligent Flux使用了一种具有专利的板子定位系统,既快速又准确。它先将板子加速使其与上游轨道分离,然后板子会分两步进行定位。初始的减速很快,但不太准确。第二次的减速会非常快而且非常准确。 通过两步的停板,它能够获得更好的速度和准确度。这条减速曲线是可以编程的,因此这些含有松动元件的板子在定位的时候不会导致元件移位脱落。这两步的减速是基于板子的实际位置来触发的,它使用了一个高精度的激光传感器,安装在喷头上,并受自动屏蔽盖保护。由于这个感应器会随着喷头运动,它可以沿着Y轴方向移动来探测到板子的前缘,即使这个板子上有一些缺口,通过改变x轴上的位置,在没有机械变化的情况下,可以在软件中实现反向操作。由于使用了激光传感器,所以定位板子的时候不会发生接触,这使我们能够优化每块板的行进速度及减速情况,以避免干扰到顶部的元件。此外,当系统检测到板子超出时,PCBA将会被自动重新定位。

另一个高级特性是并行PCBA处理。这个功能允许一个新的PCBA板进入机器,而之前的一个正在退出,大大减少了传输时间,从而减少了整个循环周期。如果将此功能与条形码读取器结合使用,则在前面的PCB仍在被喷涂时,下一个程序的读取和下载已经在机器上发生。这就消除了新的PCBA进入机器前的等待时间。

我们的助焊剂储存在机器前部一个非常容易操作的抽屉里面,当机器运行时可以重新填充。这个容器配有一个低水位传感器和排水阀,可以很容易地清除未使用的助焊剂。

Flux容器

另外还有一个可供选择的特性,可以在不用停机的情况下,即时切换不同类型的助焊剂材料。如果你选择双喷头系统,那么对于每个喷头都会连接一个单独的助焊剂容器。这样更换助焊剂的类型,就不需要再更换容器并对喷嘴进行清洗了。当需要改变助焊剂类型的时候,只需在软件中切换喷头就可以实现。 这个选项可用于同时具有两种助焊剂类型的批量性单一化生产。

助焊剂存储在一个独特的循环泵系统中,这个泵和喷头中的高频阀门相连接。它提供了迄今为止更准确、更灵活的助焊剂应用系统。大多数其他的系统都使用压缩空气或氮气将助焊剂进行雾化喷涂,这样就局限于单一的压力。我们的系统采用变速泵来确定流量,并通过精确的减压输出来调节压力。直接安装在喷嘴上的高频阀门决定了助焊剂喷涂的持续时间和频率。在毫秒内来调整和协调所有三个变量的能力,意味着我们可以单独地控制每个点被喷射的体积、直径、压力和速度。

Flux喷点大小的控制原理

在线段或区域的喷涂应用中,我们可以通过X-Y轴来协调脉冲的频率,精确控制点与点之间的间距,同时控制这些点的体积、直径和压力。确认每个点的正确喷射与自定义点的能力同样重要。循环泵系统、高频阀门和喷嘴均向控制器提供闭环反馈。它实际上使用了一个穿透光束的激光从物理上来确认每个点都被喷射。如果其中任何一个点没有根据程序进行喷射,它们就会自动被重新喷出。

Flux喷射量的控制原理

由于系统的每个方面都被监控,所以许多常见的错误都是自诊断的,并且这些被编程的模块都会自动采取纠正措施。

例如,如果生产线长时间停线没有使用,助焊剂会在喷嘴处硬化堵塞,系统将识别到助焊剂没有被喷射出来,他会自动地将喷头移动到清洗站,进行喷嘴清理并通过喷射线段和一些点来做助焊剂喷射测试,之后不需要外部的任何帮助就可以恢复喷涂。值得被注意的是,我们的喷嘴是由聚四氟乙烯制成的,所以助焊剂不会粘在开孔处。其他的系统主要使用金属喷头,较干燥的助焊很容易造成喷嘴堵塞,需要经常宕机来清理。

Flux实时喷射感应器

我们已经解释了它的独特之处。现在来看看令人兴奋的东西,它是如何解决与波峰焊相关问题的。让我们先从质量问题开始。

精确地控制助焊剂的应用可以解决一些质量问题。在板子上有大开孔的情况下,喷雾式的设备会将助焊剂喷淋过这些开孔并落在板子正面。Intelligent Flux的机器根本不会喷淋并穿过这些开孔。在有大开孔的情况下,通常孔壁需要更多的助焊剂,但是“雨淋”问题也是需要担心的,我们可以在孔的周围多喷几个高压的脉冲。 这样产生的喷雾会形成一个角度,将助焊剂喷涂在孔壁内侧,而不会穿过板子落到上面。 板子和载具之间的助焊剂毛细效应会污染到这些被遮挡的区域。避免板子和载具之间的边缘喷涂能够消除这个问题。

这种控制助焊剂如何喷涂到每一个焊点的能力可以产生巨大的质量改善!解决焊接问题通常需要增加压力来获得更好的渗透或使用更多的助焊剂来产生更好的活性。当使用喷雾式设备时,增加喷涂的压力和流量会导致更脏的板子,因为在焊接之后会有更多的助焊剂残留。一般情况下,在使用传统的喷雾式方法时,用户必须在焊接质量与助焊剂残留之间进行平衡补偿。使用Intelligent Flux助焊剂喷涂设备, 你可以选择助焊剂的用量和所使用的压力。并且这些都是可以针对每一个单独的位置来设定的。

例如,增加焊接活性可以解决大量的焊接后短路问题,而这种方法通常是增加助焊剂的量或者使用更高固体含量的助焊剂来实现的。这里更大的优势是我们可以专注于解决有问题的焊点,而不影响整个板子。

另一个好处是,这个系统可以处理固体含量非常高的助焊剂(高达40%)。这使它比固体含量限制在10%左右的超声波喷雾系统有更大的优势。由于助焊剂中的固体含量决定了活性成分的总量,所以我们可以用它来解决一些其他的焊接能力问题。在下面的实际例子中,机器的初始编程设定只有两条短线。然而,在X-Ray上的结果显示:在连接器的pin脚中有未满的填充。

普通Flux设备下的产品品质-PTH焊点填充率

Intelligent Flux设备下的产品品质-PTH焊点填充率

波峰焊的第二个主要问题是它产生的难闻气味。显而易见的,选择性助焊剂喷涂是很清洁的,他不会喷到载具上,这样载具就不需要清洗了。 乍一看,似乎任何有选择性的助焊剂喷涂设备都是更清洁的,但它们只是在一定程度上-而并非全部。所有的其他设备都会将助焊剂进行雾化之后再喷涂。 这种雾化蒸汽很容易扩散到不该喷涂的位置并且会产生很难闻的气味。Intelligent Flux不会雾化助焊剂,它仍然保持一种不会产生蒸汽的液体喷射。事实上,很多客户从来没有连接过通风系统。通过控制每个喷射点的体积,可以消除滴流。变得更清洁意味着更少的清理时间,更快乐的员工,更低的环境影响以及更低产品污染、更好的品质。

同样,我们也不会忽略,更加清洁也意味着消耗更少的助焊剂用量-相比于传统的喷雾式设备,Intelligent Flux机器的助焊剂用量可减少65 - 95%! 减少助焊剂用量显然会降低成本,但更有趣的是,它还也可以提高质量。由于它使用更少的助焊剂,所以我们可以使用更高质量(更贵)的助焊剂而不增加成本。我们已经讨论了它的不同之处,以及这些差异是如何改善波峰焊制程的。人们可能会担心,这种复杂的机器可能会成为编程人员的噩梦。幸运的是,设计团队在软件上投入了大量的精力,就像他们在系统的其他部分一样。这个软件和智能手机一样直观,所以任何人都可以经过更少的培训来轻松地编程。操作员只需要简单地拍下载具的照片并使用整合的编辑软件来调整图片就可以了。

Intelligent Flux编程界面

然后,使用简单的画图工具来指示助焊剂所需要喷涂的位置。后来,为每个点,线和区域设定喷射参数。一旦操作完成,该文件将会被导出到机器的PLC中,而该PLC将在没有PC的情况下就可以运行。

Intelligent Flux编程界面

设备的键盘被包含在折叠的抽屉中,显示器放在顶部,可以避免与相邻设备的干扰。透明的上盖可以直接看到内部的运作情况,只要往里推入就可以打开,不会干扰到邻近的设备。

标准版的设备已经配备好了,但我们还会提供更多的选择。例如,可以在机器下面或底部增加载具回流开孔。 还有前面所提到的双喷头选项,它可以允许同时使用两种不同的助焊剂材料,相邻的不同板子只需要在程序中切换就可以了,而不需要额外的工作。 另外,我们还提供了单头双喷嘴的选项,针对那些需要大范围喷涂覆盖及较短循环周期的板子,它可以在同一时间内提高一倍的喷射量。

对于高混合型生产线,我们可以提供条形码读取器选项,在不需要操作员的情况下就可以自动切换程序。

Linkways Intelligent Flux设备外观

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