Super swash. Победитель среди установок струйной отмывки

При прочих равных условиях наилучший результат показала ультразвуковая ванна, но наибольший интерес некоторых наших Клиентов вызвало сравнение различных машин именно струйной отмывки. Последние в данный момент получают все более широкое распространение и набирают популярность, так как именно технология струйной отмывки наиболее применима для производств изделий спецтехники ввиду отсутствия «подводных камней», которые необходимо обойти при использовании ультразвука. Среди проходящих тестирование струйных систем мы присудили победу установке с поступательным перемещением форсунок в плоскостях параллельных отмываемой поверхности. Познакомимся с ней детальнее.

УСТАНОВКА СТРУЙНОЙ ОТМЫВКИ SUPER SWASH

Установка Super Swash – именно та самая система, на которой мы получили наиболее качественный результат отмывки стеклянных образцов среди остальных струйных машин. Одной из ключевых особенностей Super Swash является возможность ее использования не только для отмывки печатных узлов после пайки, но и для других задач, например, для очистки трафаретов.

При организации на предприятии процессов отмывки печатных узлов и трафаретов необходимо принимать во внимание множество различных факторов, после рассмотрения которых зачастую делается вывод о необходимости оснащения этих двух процессов двумя единицами оборудования – для печатных узлов и для трафаретов.

Отличия техпроцессов диктуют свои условия. В частности, трафарет проще, чем печатный узел, повредить при механическом воздействии во время отмывки, но при этом для очистки апертур требуется большее давление моющего раствора и, соответственно, большее его количество.

Также количество удаляемых с трафаретов (или c плат с дефектным нанесением пасты) загрязнений значительно превышает количество остатков флюса, удаляемых с печатных узлов, с чем традиционная установка отмывки не справится. Далее, для отмывки трафаретов требуются совершенно другие параметры процесса: время цикла, температура отмывки и сушки, качество воды для ополаскивания. Наконец, под отмывку трафаретов лучше использовать специализированный моющий раствор, который может оказаться не слишком эффективным при отмывке плат.

Таким образом, напрашивается вывод о необходимости использования двух установок под каждую задачу. Но в большинстве случаев (с целью экономии бюджета) выбор падает на одну систему, как правило, для отмывки печатных узлов, а трафареты очищаются вручную в ущерб качеству (таким способом чрезвычайно трудно удалить остатки пасты из апертур малого размера, что ведет к возникновению дефектов при последующем нанесении паяльной пасты через данный трафарет).

Опыт чешской компании PBT позволил разработать мощную универсальную установку струйной отмывки, одинаково эффективно осуществляющую как отмывку печатных узлов после пайки, так и очистку трафаретов после нанесения паяльной пасты или клея, а также печатных плат после дефектного нанесения паяльной пасты, коротко и ёмко именуемых в английском языке «миспринтами» (misprints). В данной установке воплощены уникальные инновационные технические решения, повышающие качество отмывки и снижающие расход моющего раствора, что наряду с современным и эргономичным дизайном выделяет установки Super Swash из аналогов.

Впрочем, о чём это я? Нет никаких аналогов. По совокупности всех факторов установка, о которой идет речь, является единственной в своем роде. Механизм работы системы с поступательным перемещением форсунок помимо качества отмывки печатных узлов даёт и ряд других преимуществ, связанных с расходом моющего раствора и времени цикла, а также возможности применения некоторых технических особенностей.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Общий принцип работы установки SuperSwash был описан в статье «Определение наиболее эффективного способа отмывки печатных узлов. Лабораторная работа», бюллетень «Поверхностный монтаж» № 4. В настоящей статье мы можем поговорить об этом более детально, рассматривая конкретное оборудование.

Платы или трафареты крепятся в специальной раме при помощи дополнительной оснастки. Оснастка для рамы подбирается, исходя из конкретного применения и массогабаритных характеристик отмываемых деталей – печатных узлов и трафаретов. Как пример, можно рассмотреть четыре варианта оснастки:

а) с подпружиненными фиксаторами и опорной рейкой: служит для массивных печатных узлов. Опорная рейка поддерживает печатный узел снизу, в то время как фиксаторы прижимают его с торцов. Расстояние между фиксаторами регулируется (не используемые фиксаторы можно снять). Всего на раму можно поставить четыре комплекта такой оснастки одновременно;

б) рейки с подпружиненными фиксаторами: данный вид оснастки предназначен для печатных узлов и трафаретов небольшого формата и массы;

в) для механических деталей и печатных узлов малого формата;

г) для металлических трафаретов без рамы. Трафареты в раме также можно отмывать, и они не требуют дополнительной оснастки.

Перечисленными вариантами оснастка не ограничивается. Кроме того, производитель установки SuperSwash, компания PBT, может изготовить любые механизмы крепления по требованию заказчика. Далее рама с платами или трафаретом помещается в установку, и начинается процесс отмывки согласно выбранной программе. Весь цикл осуществляется автоматически и включает в себя три стадии: отмывку в моющем растворе, ополаскивание в деионизованной воде и сушку.

В ходе выполнения стадии отмывки производится поступательное перемещение вертикальных рамп с форсунками параллельно отмываемой поверхности с двух сторон. Моющий раствор из внутреннего бака системы под большим давлением подаётся на поверхность, очищая её от остатков флюса и других загрязнений. Так как Super Swash работает по технологии МРС, в ходе процесса осуществляется тонкая фильтрация моющего раствора, благодаря чему происходит его регенерация, и увеличивается срок жизни.

После отмывки на поверхности печатных узлов, трафаретов и стенок камеры остается достаточно большое количество моющего раствора, который смывается «в никуда» при последующем ополаскивании, что ведет к повышению себестоимости отмывки за счет большого расхода и имеет побочный эффект (ухудшение свойств деионизованной воды).

Такое происходит в любой другой установке, только не в установке Super Swash. После отмывки система включает цикл обдува поверхности сжатым воздухом, сбрасывая, таким образом, остатки раствора на дно камеры, откуда через дренажное отверстие они попадают обратно в бак. Примечательно, что для формирования так называемого «воздушного ножа» используется собственная внутренняя турбина Super Swash, то есть для обдува не требуется подключения сжатого воздуха, который в данной ситуации расходовался бы в огромном количестве!

После завершения работы «воздушного ножа» начинается цикл ополаскивания. Здесь уже необходимо отметить, что Super Swash имеет несколько модификаций, поэтому сделаем небольшое отступление.

МОДИФИКАЦИИ УСТАНОВОК SUPER SWASH

Линейка Super Swash имеет несколько модификаций, которые различаются только методом ополаскивания.

Итак, перечислим модельный ряд, с указанием функций, которые выполняет каждая система:

• Super Swash I: отмывка в моющем растворе, сушка.
• Super Swash IR: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в проточной воде, сушка. Super Swash IR+: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в проточной воде в замкнутом контуре, сушка.
• Super Swash II: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре, сушка.
• Super Swash IIR: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в проточной воде, ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре, сушка.
• Super Swash IIR+: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в проточной воде в замкнутом контуре, ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре, сушка.
• Super Swash III: отмывка в моющем растворе, ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре, финишное ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре, сушка.

Все системы, за исключением Super Swash I, могут быть использованы для отмывки печатных узлов после пайки, очистки трафаретов, ракелей, паллет после пайки волной и миспринтов. Super Swash I рекомендуется только для очистки трафаретов и паллет после пайки волной.

Теперь попробуем подробнее разобраться с ополаскиваниями. «Ополаскивание в проточной воде» означает, что в ходе данной стадии идет непрерывная подача воды из внешнего источника, которая из камеры сбрасывается в канализацию. Расход воды составляет порядка 50 литров в минуту. Длительность самого цикла составляет 2-3 минуты в зависимости от того, что подвергается отмывке. Соответственно за цикл расход может достигать 150 литров.

Важно отметить, что в качестве внешнего источника может использоваться обыкновенная водопроводная вода или система деионизации воды, если таковая имеется на предприятии. Для отмывки печатных узлов наличие системы деионизации – обязательное условие.

«Ополаскивание в проточной воде в замкнутом контуре». В этом случае расход воды заметно ниже. Все модификации Super Swash оборудованы внутренними баками. В данном случае бак заливается однократно из внешнего источника (порядка 70 литров), и установка использует эту воду для ополаскивания, но система остается подключенной к внешнему источнику и канализации. В каждом цикле осуществляется замещение 5 литров воды, то есть Super Swash каждый цикл сбрасывает 5 литров воды в канализацию и забирает такое же количество из внешнего источника (которым, повторюсь, может быть заводская система деионизации). Естественно, несмотря на эту нехитрую процедуру замещения, свойства воды со временем могут ухудшаться, поэтому бак необходимо будет опорожнить и залить «свежую» воду. Но при этом потребление воды будет минимально по сравнению с другими системами, использующими для ополаскивания воду из внешних источников. Можно подсчитать, что 5 литров в цикл, длящийся, например, 30 минут – это 80 литров в смену, что действительно мало относительно других систем, которые расходуют до 150 литров воды в час.

«Ополаскивание в деионизованной воде в замкнутом контуре». В системах, оснащенных данной функцией, используется собственная система деионизации, состоящая из баллонов с активированным углем и ионнообменной смолой «атомной степени» очистки, а также одномикронных механических фильтров. Система деионизации встраивается в корпус установки отмывки и не занимает дополнительных внешних площадей. Однократно залитая в бак вода циркулирует по замкнутому контуру по маршруту бак – деионизатор и фильтры-камера отмывки – бак. Для оценки качества деионизованной воды используется датчик удельной электропроводности.

Его наличие также позволяет программно задавать необходимый уровень удельного сопротивления воды после ополаскивания, что заставит установку продолжать цикл ополаскивания до тех пор, пока требуемый параметр не будет достигнут. Отсюда очевидно, что системы Super Swash II и Super Swash III не требуют никакого подключения к внешним источникам и канализации. Они абсолютно замкнутые!

Конечно, смола, уголь и фильтры имеют свой ресурс, который зависит от того что отмывается и в каком количестве. Очевидно, что при одинаковой загрузке, данные материалы в Super Swash II, где только один контур ополаскивания, будут расходоваться быстрее, чем в Super Swash III, который имеет два замкнутых контура. В последней системе, а также в моделях, которые используют грубое ополаскивание перед финишным ополаскиванием деионизованной водой (Super Swash IIR и SuperSwash IIR+), срок службы расходных материалов может достигать до полугода при непрерывной работе.

ПРИНЦИП РАБОТЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

Итак, после отмывки начинается стадия ополаскивания, которая может состоять из двух этапов и длиться либо запрограммированное время, либо до достижения водой требуемого уровня удельной электропроводности.

Завершает процесс сушка, которая осуществляется при помощи упомянутых «воздушных ножей», подающих под давлением уже нагретый воздух. Максимальная температура воздуха в камере может достигать 110 градусов. Данная система сушки чрезвычайно эффективна при минимальном расходе энергии – длительность стадии, как правило, не превышает десяти минут для печатных узлов и трёх минут для трафаретов! При этом необходимо отметить, что конструкция Super Swash позволяет обеспечить равномерность нагрева во всем объеме, аккумулируя необходимое тепло у печатных узлов, при этом сильно не нагревая стенки камеры. В процессе сушки температура воздуха может достигать 1100С, на платах до 1000С, на стенках камеры и стекле не более 400С.

Также в ходе сушки периодически открывается программно-управляемая воздушная заслонка, выпускающая из камеры воздух, насыщенный влагой.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТМЫВКИ

Эффективность работы Super Swash была наглядно продемонстрирована в лабораторной работе, в которой мы отмывали тестовые стеклянные платы (бюллетень «Поверхностный монтаж» № 4).

В чем же причина успешного результата?

Во-первых, сама уникальная конструкция установки – это один из ключей к успеху. Абсолютное отсутствие теневых зон – важнейший фактор при отмывке печатных узлов. В Super Swash теневых участков, которые образовываются в системах струйной отмывки с форсунками, расположенными сверху и снизу камеры, нет и быть не может.

Если теневые эффекты широко распространены в упомянутых струйных системах, то в нашем сравнении участвовала также система с форсунками, вращающимися в плоскостях, параллельных отмываемой поверхности, где вероятность подобных эффектов ниже. Есть ли еще причины, почему отмывка оказалась хуже в этом случае? Есть, и дело как раз во вращении форсунок, при котором расходуется часть кинетической энергии жидкости, а, следовательно, снижается механическое воздействие на поверхность отмываемых узлов.

Другой важнейший момент: создаваемое жидкостью давление на выходе форсунок Super Swash достигает 2,5 бар по сравнению с 0,5–1,5 бар у других систем! При этом расстояние до отмываемой поверхности меньше, а эффективность выше. Потери давления минимальны, эффективность на максимуме. А это означает более короткое время цикла, которое повышает производительность, уменьшает расход моющего раствора, увеличивает ресурс работы внутренних агрегатов установки и экономию электроэнергии.

Обратимся к реальным цифрам времени цикла. Среднее время полного цикла отмывки (включая ополаскивание и сушку) составляет:

• очистка трафаретов от пасты: 10–12 минут!
• очистка миспринтов: 20–25 минут!
• отмывка ПУ после пайки: 25 минут!
• отмывка ПУ сложного конструктива (например, с BGA) – 35–45 минут!

РАСХОД МОЮЩЕГО РАСТВОРА

Конструкторы Super Swash изначально были нацелены на разработку экономичной системы отмывки.

Для начала разберемся, из-за каких факторов обычно вырастает расход моющего раствора:

1) остаток моющего раствора на печатных узлах и стенках камеры, как было упомянуто выше;
2) остаток моющего раствора в рампах форсунок, который затем вымывается водой;
3) «ловушки» моющего раствора внутри установок, например, при использовании общей гидросистемы и насосов для отмывки и ополаскивания;
4) испарение моющего раствора во время отмывки;
5) большая продолжительность цикла и неэффективное использование моющего раствора.

Теперь рассмотрим эти факторы в отношении установки Super Swash:

1) про воздушный нож мы уже говорили. Это, пожалуй, одно из главных преимуществ установки. Но в этом же пункте необходимо отметить, что почти треть камеры у Super Swash занимает стекло, которое не задерживает на себе моющий раствор в принципе! Далее, внутри камеры установки нет ни одной горизонтальной поверхности! Сама камера построена таким образом, чтобы обеспечить наилучший дренаж, а дно камеры имеет вид перевернутого конуса, в вершине которого находится дренажное отверстие. Даже рама с платами размещается в камере под небольшим углом, чтобы на ее верхней части не скапливались остатки жидкости;
2) рампы форсунок Super Swash расположены вертикально. Моющий раствор самотеком попадает обратно в бак после завершения цикла. Для большинства других систем характерен дополнительный расход моющего раствора, связанный с остатками, находящимися в горизонтальных рампах форсунок;
3) для отмывки и ополаскивания в Super Swash используются раздельные гидросистемы и насосы;
4) во время отмывки воздушная заслонка системы вентиляции установки закрыта, препятствуя испарению моющего раствора;
5) у Super Swash время цикла чрезвычайно короткое. Моющий раствор также работает эффективнее, например, при отмывке малого количества печатных узлов. Это связано с тем, что в системах с вращающимися форсунками время цикла не может зависеть от количества отмываемых печатных узлов – вне зависимости от того сколько ПУ вы установили в корзину или закрепили в рамке, время цикла будет постоянным. К тому же, если камера полупустая, то большая часть раствора будет работать вхолостую, не попадая на ПУ. У Super Swash существует возможность регулрования длины хода форсунок. То есть, если платы закреплены во всей плоскости рамы, форсунки перемещаются вдоль по всей длине. Если закреплено малое количество плат на отдельном участке рамы, форсунки могут перемещаться только вдоль этого участка, экономя, таким образом, время и эффективно используя моющий раствор.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В отличие от 90% установок отмывки, представленных на рынке и использующих для управления встроенный контроллер с небольшим дисплеем, установка SuperSwash оснащена полноценным промышленным компьютером, работающим под операционной системой Windows. Ввод всех параметров осуществляется через сенсорный дисплей.

Программное обеспечение современных установок отмывки – это не только ввод температуры и времени процесса, а еще и возможность настройки других важнейших параметров, доступность управления внутренними агрегатами системы, локализация и диагностика неполадок, хранение и документирование данных процесса, простота в обучении и наглядность. Интеллектуальная система управления Super Swash удовлетворяет всем перечисленным условиям.

Остановимся лишь на некоторых функциях программного обеспечения.

Окно доступа «оператор». В данном режиме возможен лишь выбор необходимой программы, запуск и остановка системы. Внесение каких-либо изменений не предусматривается. Это сделано для исключения несанкционированного доступа к установке.

В процессе работы ПО отображает:

• область отмывки (длина хода рампы с форсунками);
• температуру моющего раствора и время отмывки;
• пороговый уровень электропроводности воды;
• температуру и время сушки;
• время цикла;
• номер выбранной программы;
• статус системы и сообщения об ошибках.

У «технолога» возможности шире. Имеющий доступ к этому режиму может создавать программы отмывки. Создание программ состоит из выбора необходимых операций и задания параметров. У технолога на экране слева показаны общие параметры процесса, а справа - детализация каждой стадии процесса. Технолог может сравнить установленные параметры с фактическими или внести (при необходимости) изменения. Иконки, расположенные снизу, показывают статус агрегатов установки.

При необходимости в каждой стадии можно настроить пять подпроцессов: максимальное значение времени отмывки и ополаскивания, время работы воздушного ножа, время открытия воздушной заслонки, время ожидания (время, в течение которого осуществляется дренаж моющего раствора).

Пример: зададим подпроцессы под ополаскивание деионизованной водой.

Программирование подпроцессов осуществляется простым вводом требуемых значений. В данном примере:

1. Количество проходов рампы при ополаскивании (время рассчитывается автоматически, исходя из заданного времени цикла).
2. 30 секунд ожидание (стекание воды).
3. 2 прохода воздушного ножа в ограниченном интервале.
4. 2 прохода воздушного ножа в полном интервале.
5. Не использовано.
Общее время цикла – 3 минуты 27 секунд.

Также задан требуемый уровень удельной проводимости: в данном случае 5 мкСм*см.

И самые широкие возможности по управлению установкой отмывки открываются «техническому специалисту». На этом уровне доступно автономное управление всеми агрегатами системы для проведения диагностики, техобслуживания и настройки других параметров машины.

Данные по каждому проведенному циклу хранятся в памяти компьютера и при необходимости могут быть скопированы на внешний носитель.

Помимо прочего, использование персонального компьютера Super Swash даёт возможность подключения установки в локальную сеть предприятия, а также использования сканера штрих-кодов для сопряжения данных процесса с определенной партией печатных узлов, то есть обеспечивается полное прослеживание процесса.

Необходимо отметить, что программное обеспечение Super Swash полностью переведено на русский язык, и это делает работу с установкой еще более простой и доступной.

ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ SUPERSWASH

Одно из достоинств Super Swash – это стеклянная дверь камеры отмывки. Помимо того, что на ней не задерживается моющий раствор, она несет еще одну полезную функцию – возможность визуального контроля процесса. Подсветка на задней стенке камеры позволяет определить качество отмывки трафарета «на просвет», не вынимая его из камеры, без прерывания цикла.

Также необходимо отметить процедуру техобслуживания Super Swash. Доступ ко всем узлам достаточно прост. Например, декантер (бак), в котором хранится моющий раствор, выдвигается при необходимости проведения техобслуживания или пополнения. А для замены фильтров, смолы и угля достаточно убрать быстросъёмную боковую панель установки. Все очень просто!

В заключение хочется еще раз отметить основные достоинства SuperSwash. Это действительно высокое качество и эффективность отмывки. Это низкий расход моющего раствора. Это и отсутствие необходимости подключения к водопроводу и канализации, а отсюда и экологичность. Это короткое время цикла. Это универсальность. Это современный дизайн и надежная эргономичная конструкция.

Чтобы вы могли в этом убедиться, мы приглашаем вас в Технологический центр Предприятия Остек, где можно не только увидеть установку Super Swash, но и оценить эффективность её работы на собственных изделиях.