Автоматизация симультанных процессов монтажа ячеек с преобладанием ТМК

Технологический процесс (ТП) автоматизированного симультанного монтажа ячеек ЭУ с ТМК включает этапы: нанесения флюса; подсушивания флюса; предварительного нагрева объекта; пайку; обрезку выводов; очистку смонтированного изделия. Если монтаж осуществляется для смешанно-разнесенного варианта (т. е. с одной стороны ПП установлены и закреплены ТМК, а с другой – ПМК простейшей конструкции), то обрезка выводов ТМК выполняется после их фиксации на этапе сборки; ПМК фиксируются с помощью клея также на этапе сборки без использования припойной пасты. Нанесение флюса осуществляется способом, выбор которого определяется составом флюса, степенью автоматизации и экономичностью. Наибольшее распространение для групповых технологий получили способы: погружением в ванну с жидким флюсом, протягиванием, распылением, вращающимися щетками для мелко- и среднесерийного производства, а для массового применяют пенное или волновое флюсование.

Способ вспенивания широко применяется в автоматизированных поточных линиях вследствие своей экономичности и простоты реализации, но нанесенный тонкий слой флюса при последующей пайке может быть полностью удален расплавленным припоем. Поэтому такое нанесение не гарантирует полное смачивание флюсом всех выводов компонентов, особенно установленных в отверстиях ПП. Кроме того, большая поверхность и хорошие условия для испарения в процессе работы изменяют процентный состав флюсующего раствора и ухудшают качество пайки. Более полное и надежное нанесение флюса на поверхность ПП (или МПП) собранного узла при уплотненной коммутации достигается использованием волнового флюсования. В этом случае флюс не только равномерно покрывает нижнюю поверхность платы, но и проникает в металлизированные отверстия (в том числе и монтажные) под действием гидродинамического давления и капиллярного эффекта. К недостаткам данного способа относятся увеличенный расход материалов, усложнение технологического оборудования, повышенные требования к коррозионной стойкости флюсуемых деталей и точности поддержания высоты волны.

Перед пайкой флюс подсушивается при температуре 80…100 °С, а объект монтажа подогревается. Это вызвано тем, что при соприкосновении жидкого флюсующего состава с расплавленным припоем происходит бурное кипение растворителя с образованием значительного количества газов и паров, которые оттесняют расплавленный припой от зоны пайки и приводят к пористости паяемых соединений. Контактирование расплавленного припоя с невысохшим флюсом охлаждает его поверхностные слои за счет отвода теплоты при испарении растворителя, что ухудшает качество пайки. Предварительный нагрев объекта также способствует установлению теплового баланса в системе объект – припой, уменьшает тепловой удар, внутренние напряжения в соединениях и коробление ПП.

Предварительная тепловая обработка объектов обычно проводится в два этапа: сначала постепенно удаляется растворитель флюса, а затем объект интенсивно нагревают до температуры 120…150 °С. Для этого применяют радиационные нагревательные плиты или трубчатые ИК-излучатели, которые располагают под движущимися объектами.

Групповая пайка компонентов со штыревыми выводами проводится волной припоя на автоматизированных установках модульного типа, которые оснащают конвейерами с постоянным или регулируемым углом наклона относительно зеркала припоя. В зависимости от типа модуля ширина конвейеров составляет 230, 300, 380, 455, 610 мм.

Обычно в состав автоматизированной линии монтажа (АЛМ), кроме конвейера входят: подогреватель флюса; пенный и волновой флюсователь; подогреватель объекта монтажа; модули волновой пайки (как минимум два модуля); модуль обрезки выводов; модуль очистки смонтированных объектов; модуль контроля качества монтажа, а также устройства управления конвейером и модулями. Работа всех модулей синхронизирована с движением объекта по конвейеру, что обеспечивает экономичность работы всей линии. При наличии с обратной стороны КП (ПП) простейших ПМК обычно используют модули пайки двойной волной припоя, что позволяет монтировать ТМК и ПМК одновременно за 1 цикл процесса пайки.

После пайки, как отмечалось ранее, на поверхности плат объекта всегда остается некоторое количество флюса и продуктов его взаимодействия с контактируемыми материалами при монтаже, поэтому в состав АЛМ, для избежания ухудшения электрофизических характеристик объекта, чаще всего включают 3…5-ти камерный модуль (с программируемыми манипуляторами) для очистки объектов в различных технологических средах, определяемых степенью и характером загрязнений, а также требуемым качеством и надежностью выполнения операций монтажа. В простейшем случае остатки водорастворимых флюсов удаляют путем промывки объектов в проточной горячей воде с использованием мягких щеток или кистей. Следы канифольных флюсов удаляются промывкой в течение 0,5…1 мин в таких растворителях, как спирт, а чаще в азеотропных смесях, например бензина и спирта (1:1) или фреона и ацетона (7:1), либо в трихлорэтилене, четыреххлористом углероде и др. Отмывка выполняется в специальных вибрационных камерах, колеблющихся с частотой 50 Гц и амплитудой 1…2 мм, на волне моющего раствора со щетками или струйным методом. Если объект монтажа способен выдержать температуру паровой обработки, то эффективна очистка в паре очистной жидкости, который, конденсируясь на поверхности холодного изделия, растворяет остатки флюса. Перспективной является очистка с применением УЗ-колебаний частотой 20…22 кГц и амплитудой 0,5…1 мм в спирто-бензиновой или спирто-фреоновой смеси. Для исключения повреждений в смонтированном объекте обработку проводят в докавитационных* режимах при интенсивном образовании монотоков.

Одной промывкой часто не удается удалить все загрязнения с поверхности объекта, поэтому применяют многократную обработку с изменением способа и реагента. При больших объемах производства применяют обработку на конвейере с синхронно действующими струйными или вибрационными (и совместимыми с АЛМ) линиями очистки (рис. 12.7). Такие линии включают финишные модули сушки и компонуются по тому же принципу, что и модули подготовки конструктивов к сборке и монтажу.

Дата добавления: 2015-08-02