При переключении между заказами на пять различных типов плат мы обнаружили, что традиционная пайка волной требует корректировки положения штифта припоя, замены всего набора приспособлений и многократной калибровки высоты цепи при каждом переключении. В отличие от In, при селективной пайке волной требуется только вызвать в программе файл пути для соответствующей модели, а затем быстро закрепить печатную плату с помощью трех позиционирующих штифтов. Весь процесс переналадки контролируется в течение 13–17 минут, а самым длительным по времени этапом является собственно ручное удаление остатков припоя с сопла, которое занимает около 2 минут 40 секунд.
Траектория движения сопла оборудования Jia Jinyuan приводится в движение двумя синхронизированными серводвигателями. Точность позиционирования по оси X достигает ±0,08 мм, а погрешность повторного позиционирования по оси Y составляет менее ±0,05 мм. В сочетании с лазерным датчиком, который в режиме реального времени обеспечивает обратную связь по смещению края печатной платы, отклонение выравнивания между центром паяного соединения и центром площадки стабильно поддерживается в пределах 0,12 мм. Даже при работе с платами смешанной компоновки, такими как корпусные термисторы 0603 и QFN32, можно избежать одновременного соединения мостов и пропусков пайки.
Однажды мы постоянно отслеживали производительность пайки с первого прохода 867 материнских плат промышленного управления в 12 партиях, среди которых 37% приходилось на платы с поверхностной обработкой OSP, требующие доработки под BGA. После применения селективной волновой пайки выход за первый проход достиг 98,6%, что на 11,2 процентных пункта больше, чем при первоначальном методе ручной пайки. Кроме того, среднедушевая производительность паяльной станции увеличилась с 23 плат до 59 плат, так как отпала необходимость многократного предварительного нагрева всей платы, контроля температурной кривой паяльника и визуального контроля угла смачивания паяного соединения.
Модуль распыления флюса использует технологию бесконтактного пьезоэлектрического распыления керамики. Расстояние между распылительной головкой и печатной платой установлено на 32 мм, а размер капель концентрируется в диапазоне от 45 до 65 мкм. В сочетании с временем выдержки предварительного нагрева 0,8 секунды это не только обеспечивает полную активацию флюса, но также предотвращает последующее возмущение волны припоя, вызванное чрезмерным накоплением. Полевые измерения показывают, что средний расход флюса на квадратный метр печатной платы составляет 8,7 г, что на 34% ниже, чем при традиционном напылении пеной.
Настройка скорости цепи должна динамически согласовываться со скоростью движения сопла. Когда расстояние зоны пайки превышает 85 мм, а скорость цепи остается неизменной на уровне 1,2 м/мин, задержка сопла в углах составляет более 0,3 секунды, что может легко вызвать локальный перегрев и подъем медной фольги. Поэтому у нас есть обязательные правила: на каждые 20 мм увеличения пролета скорость цепи снижается на 0,1 м/мин, а высота подъема сопла по оси Z одновременно увеличивается на 0,15 мм. Это не только обеспечивает достаточное заполнение припоем, но и позволяет избежать холодных паяных соединений, вызываемых эффектом тени.
В ходе плановых проверок было обнаружено, что если толщина наростов припоя на внутренней стенке сопла превышает 0,18 мм, расход припоя падает более чем на 12%. В этот момент машину необходимо немедленно остановить для разборки и очистки; в противном случае после 4 часов непрерывной работы диапазон колебаний высоты галтели припоя в одном и том же паяном соединении расширится до ±0,23 мм, что превышает допустимый диапазон допусков IPC-A-610 класса 2.
