19-04
2017

Селективная пайка для бережливого производственника

Эффективная организация технологических процессов - мощное основание для успеха предприятия и победы в конкурентной борьбе. Предлагаем уважаемым коллегам углубиться в проблематику бережливого производства на примере  технологического процесса селективной пайки миниволной припоя, а конкретнее на установках платформы ZEVA (ZEVAm и ZEVAv) производства Vitronics Soltec.

В любом оборудовании для селективной пайки миниволной, независимо от производителя, применяются волнообразователи двух типов – смачиваемые и не смачиваемые (с предпочтительным стеканием припоя), – имеющие свои достоинства и недостатки, и, в конечном счёте, определяющие общую эффективность оборудования (OEE). Поставщики оборудования заостряют внимание пользователей на смачиваемых насадках, делая упор на их главном и, по сути, единственном преимуществе – возможности пайки с перемещением насадки в любом направлении относительно печатного узла. На этом достоинства заканчиваются, и начинаются недостатки. Ключевым технологическим требованием при пайке смачиваемой насадкой является равномерность смачивания насадки припоем, поскольку поведение припоя определяется силами поверхностного натяжения. В процессе пайки насадка окисляется и перестаёт смачиваться полностью. Истекание припоя становится неравномерным. Сила поверхностного натяжения припоя становится некомпенсированной в направлении контактов, вследствие чего количество припоя на выводах компонентов становится избыточным, и происходит массовое образование перемычек. Также резко увеличивается допуск на минимальный зазор между областью пайки и ближайшими компонентами. Особенно эти проблемы усугубляются при применении безсвинцовых припоев. Для предотвращения данного явления используется азотный колпак/обдув азотом в рабочей области, однако полностью проблему окисления волнообразователя азотное облако не решает, поэтому оператору установки необходимо всё время отслеживать процесс пайки. Хорошо, если установка предусматривает удобный обзор процесса пайки или оснащена видеосистемой, отображающей ход пайки на мониторе, в противном случае оператор может своевременно не увидеть отклонение в техпроцессе, и печатный узел придётся либо запускать в установку ещё раз, либо отправлять на ремонт. Допустим, установку обслуживает квалифицированный и ответственный оператор, который вовремя отслеживает момент для флюсования и обслуживания насадки. Данная ситуация возникает 3-4 раза за каждый час работы и требует вмешательства оператора продолжительностью 0,75-2,25 минуты. В итоге за смену на эти цели тратится от 0,5 до 1 часа (рис.1).

Но есть возможность избавиться от простоя оборудования с помощью волнообразователя с предпочтительным стеканием припоя (несмачиваемой насадкой). Кроме того, применение несмачиваемой насадки и электромагнитной помпы позволяет уменьшить временные затраты на техническое обслуживание ванны припоя. Таким образом, суммарная экономия составит 12-18% рабочего времени (рис. 2)

   

Конечно, проницательный читатель спросит, а где подвох и ложка дёгтя? Недостатком насадок с предпочтительным стеканием припоя является требование к пространственному положению печатного узла и направлению его движения, что накладывает ограничение на конструкцию ПП при пайке несмачиваемой насадкой, но к установкам платформы ZEVA оно не относится. Специалисты компании Vitronics Soltec разработали и запатентовали эксклюзивные в данной технологической нише решения – паяльную станцию с поворотным волнообразователем (угол поворота +182°,-160°) (рис.3) и транспортный модуль с изменяемым углом наклона ПП до 10° в 4-х направлениях (X+, X-, Y+, Y-). В качестве дополнения идут электромагнитная помпа для припоя и титановая ванна, которые практически не требуют технического обслуживания, а также азотный нож, обеспечивающий пайку компонентов с малым шагом между выводами без перемычек. При этом производитель дает 3 (три!) года гарантии на оборудование и все узлы. Усложнение паяльного узла не отражается на требованиях к квалификации операторов. Удобное программное обеспечение автоматически подбирает оптимальные углы поворота волнообразователя и наклона ПП. При необходимости технолог может изменить любой элемент процесса в целом или в отдельной точке: дозу флюса, градиент преднагрева, высоту и скорость истекания припоя, разместить прижимы над критичными компонентами. 

Полезным свойством несмачиваемых насадок является их относительно долгий срок службы. В сравнении со смачиваемыми насадками годовая экономия составит 12000-16000руб. 

Также немаловажным является вопрос обеспечения высокого и стабильного качества продукции. На рис. 4 показано изменение количества возникающих дефектов в течение рабочей смены. В начале рабочего дня персоналу нужно время для вывода процесса на рабочий режим в заданное технологическое окно параметров. Оператор установки с несмачиваемой насадкой обеспечивает высокий уровень качества с минимумом затрат времени, и его можно привлечь для выполнения смежных операций. А оператор установки со смачиваемой насадкой непрерывно должен контролировать результат на выходе и следить за состоянием насадки, которая, постепенно окисляясь, начинает создавать дефекты. Оператор проводит её обслуживание и повышает качество, но ситуация повторяется, и качество непрерывно «скачет». Для производств со строгими требованиями к величине и прогнозируемости DPMO (дефектов на миллион возможных) не существует альтернативы использованию селективной пайке волнообразователем с предпочтительным стеканием припоя и азотным ножом.