Pájení přetavením v SMT výrobě – moderní požadavky

V současné době v oblasti pájecích pecí, používaných při SMT výrobě, je stále větší důraz kladen na flexibilitu výroby, exaktní dodržování pájecích profilů a výkonnost. Těmito aspekty se velmi významně zaobírá společnost Heller Industries (USA), která se již po desetiletí zabývá výhradně výrobou pecí a od roku 1980 se již soustřeďuje pouze na pájecí pece založené na principu plně nucené konvekce. Požadavky na pájení se časem vyvíjely, zvláště pak při příchodu bezolovnatých slitin kolem roku 2006 (od 1. července 2006 začala platit vztažná legislativa EU). Již před tímto datem se uplatnila úzká spolupráce firmy Heller Industries se světově významnými výrobci elektroniky, začaly se vyvíjet přetavovací pece, které zvládají náročnější proces, než tomu bylo u olovnatých slitin.

Flexibilita u přetavovacích pecí znamená pružnost pece reagovat na rozdílné výrobní dávky, zejména rozmanitost velikostí DPS a sortiment pájených součástek při zachování požadovaného teplotního profilu. Obecně se dá říci, že čím kratší pájecí zóny jsou, tím je snazší udržet nastavený pájecí profil – pokud by byly zóny příliš dlouhé, nebylo by ani technicky možné, při zachování rozumné délky pece, tohoto profilu dosáhnout. Proto pece firmy Heller Industries řady MK III disponují nejkratšími přetavovacími zónami na trhu, mají jen 250 mm (!!!).

Exaktní dodržování pájecích profilů – stabilita nastavené teploty zóny je klíčový parametr, zóna musí umět bleskově reagovat, proto se používají výkonné tepelné spirály o malé tepelné setrvačnosti, aby uměly nejen rychle nahřát a držet teplotu v zóně, ale ji i dle potřeby okamžitě snížit. Homogenita distribuce tepla napříč celou šířkou DPS je další, neméně významný faktor. Důležitým aspektem je vždy stejný počet vyhřívaných zón nahoře, stejný počet vyhřívaných zón dole. Toto je velmi důležité pro rovnoměrné nahřívání DPS během procesu pájení. Předchází se tak nežádoucím jevům uvnitř DPS (hlavně pnutí) nebo na jejich povrchu – pokud by vytápění zespodu nebylo účinné, hůře by se vytvářel spoj přetavením na horní straně DPS. Další kapitola je sekce chlazení, kdy u specifických aplikací je kladen také velký důraz na gradient (respektive křivku) teploty. Zde je pak nutnost chlazení pomocí chlazeného média, které na bázi výměníku ochlazuje teplotu v chladicích zónách. Systém Cool Pipes od firmy Heller Industries zároveň funguje jako Flux Separation System – odděluje zbytky tavidla z plynů v chladicích zónách (respektive čistí i odsávané plyny z vyhřívaných zón). Díky tomuto velmi účinnému patentu lze provozovat i profily s extrémními požadavky na chlazení a udržet vysokou vnitřní čistotu pece a omezit časově náročné čištění vyhřívaných i chladicích zón.

Výkonnost – propustnost pece je dána pájecím profilem v čase a rychlostí dopravníku, který zajišťuje transport DPS pecí. Proto se vyrábí různé délky přetavovacích pecí, standardně od 3,40 metru pro typickou rychlost dopravníku okolo 50 cm/min až po pece o délce 8,70 metru a rychlost až 170 cm/min. Firma Heller dodává po celém světě své pece do nejvýkonnějších osazovacích SMT linek.

Dalším parametrem, který hraje stále důležitější roli, je ekologická stránka výroby, mimo jiné spotřeba elektrické energie a regulace zplodin. Důležitá je kvalitní tepelná izolace vytápěných zón. Tímto předejdeme zbytečně vyšší povrchové teplotě pece a s tím spojené zvýšené potřebě chladit příslušně vzduch ve výrobních prostorách – vzniká pak potřeba výkonnějších klimatizačních jednotek, stoupá spotřeba elektrické energie apod.

Samostatným tématem je používání ochranné atmosféry během procesu přetavení – používání dusíku.

Zprvu, stejně jako u pájecích vln (kde se dodnes používá dusíkový zákryt), se mělo za to, že dusík bude podmínka nutná i pro bezolovnaté procesy pájení. V současnosti naprostá většina pecí pro bezolovnatou výrobu funguje v běžné vzduchové atmosféře, pouze ve speciálních aplikacích se používá dusík, jeho provoz totiž stojí peníze navíc. Firma Amtest Czech Republic, s. r. o., samozřejmě nabízí širokou škálu dusíkových pecí Heller, které také instalovala v ČR.

U pecí Heller lze vybírat ze široké škály volitelného příslušenství. Proto můžeme nabídnout jak cenově zajímavé pece pro standardní výrobu, tak nakonfigurovat pec pro nejnáročnější aplikace pájení desek plošných spojů. Velmi populární je kombinace řetězového a roštového dopravníku – viz obr. 3 – umožňuje in-line provoz na řetězovém dopravníku a zároveň nabízí možnost pájet nestandardní DPS (nepravidelné tvary, nepravidelné hrany, flexi apod.) na roštovém dopravníku, který je pod řetězovým dopravníkem.

Pro více informací kontaktujte společnost – Amtest Czech Republic, s. r. o. – předního dodavatele SMT technologií v regionu střední Evropy.