Dlaczego cyfrowe sterowniki podczerwieni są rozwiązaniem idealnym dla standardów wolnych od ołowiu
Świat półprzewodników dąży do stosowania standardów wolnych od ołowiu i przyjaznych dla środowiska. Na papierze brzmi to doskonale, ale jeśli nadal korzystasz ze starych pieców konwekcyjnych, zapewne zauważyłeś, że one po prostu nie spełniają swoich funkcji. Te piece zużywają całą energię na podgrzewanie powietrza wokół elementu, co jest tak naprawdę jak próba podgrzania domu poprzez podgrzewanie drogi dojazdowej.
W tym właśnie miejscu przychodzą na pomoc cyfrowe sterowniki podczerwieni. Zamiast podgrzewać całe pomieszczenie, one skupiają się bezpośrednio na materiale, który ma zostać zabezpieczony. To znacznie bardziej efektywny sposób realizacji procesu utwardzania materiału.
Podgrzewanie dokładnie tam, gdzie to konieczne
Proces utwardzania za pomocą podczerwieni nie polega na wypełnianiu ogromnej komory gorącym powietrzem. Zamiast tego używa się emiterów krótko- lub średniofalowych, które przekazują energię bezpośrednio do materiału. Ponieważ chodzi o promieniowanie, ciepło dostaje się bezpośrednio do pasty lutowniczej i klejów wolnych od ołowiu. Dzięki temu osiąga się szybką temperaturę utwardzenia. A ponieważ nie traci się energii na podgrzewanie otoczenia, rachunki za energię pozostają niskie.
Koniec z „odgadywaniem” temperatury
Problem polega na tym, że materiały wolne od ołowiu potrzebują więcej ciepła, aby się stopić. Ale istnieje cienka granica pomiędzy stanem utwardzonego materiału a stanem zniszczonego. Jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, może dojść do uszkodzenia płyty drukowanej lub delikatnych elementów elektronicznych. Nikt nie chce marnować całej partii płytek tylko dlatego, że piec nie funkcjonuje prawidłowo.
Aby temu zaradzić, używamy logiki PID. Można to uznać za ciągłą komunikację pomiędzy płytą drukowaną a sterownikiem. Monitorujemy temperaturę powierzchni w czasie rzeczywistym, a sterownik reguluje moc w momencie, gdy temperatura osiąga odpowiedni poziom. W ten sposób uzyskujemy doskonałe efekty utwardzania, bez uszkodzenia elementów elektronicznych.
Rzeczywistość w warunkach pracy
Bądźmy szczerzy – przechodzenie na systemy sterowania podczerwienią nie polega na naciśnięciu jakiegoś „magicznego przycisku”. Ponieważ ciepło jest tak skoncentrowane, musimy dobrze dostosować szybkość transportu płytek oraz warunki ich obróbki. Jeśli szybkość transportu będzie zbyt duża, fluksy mogą się spalić. Jeśli natomiast będzie zbyt mała, pojawią się miejsca, które nie zostały utwardzone, co przyniesie problemy w dalszej fazie produkcji. Chodzi o znalezienie idealnego balansu pomiędzy mocy lampy a szybkością transportu płytek.
Z mojego doświadczenia wynika, że najlepszym rozwiązaniem jest połączenie cyfrowego sterownika z kalibrowanym pirometrem. Dzięki temu unikamy konieczności odgadujania parametrów procesu. Umożliwia to powtarzalność procesu, spełnienie wszystkich standardów RoHS oraz skrócenie czasu produkcji.