Мифы и реалии электромагнитного насоса для припоя.

Электромагнитные паяльные насосы были впервые использованы производителями систем пайки волной припоя, включая JT, Kirsten, Senju, Taike, Tamura и V-soltes в середине 1990-х годов для создания нетурбулентной волны. Это было связано прежде всего с появлением бессвинцового припоя, содержащего серебро (олово-серебро-медь - SAC305).

Необходимо было свести к минимуму и уменьшить образование окалины (оксида олова). Потребность в электромагнитных насосах для пайки волной с тех пор уменьшилась из-за продолжающейся замены припоя SAC305 на несодержащий серебро припой олово-никель-медь (SN100C), который в настоящее время используют более 50% конечных пользователей по всему миру.

Электромагнитные паяльные насосы впервые были использованы для селективной пайки еще в 1997 году.

Электромагнитные паяльные насосы уже давно используются для перекачки расплавленных металлов в литейной и алюминиевой промышленности. Существуют два типа таких насосов. Первый — с плоским каналом, который обеспечивает почти ламинарный поток при бестурбулентном переносе расплавленного металла без прямого контакта с ним. Данный тип используется для перекачки расплавленных металлов таких как алюминий (Al), магний (Mg), свинец (Pb), олово (Sn) и цинк (Zn).

Круглые электромагнитные паяльные насосы, — второй тип, состоят из нескольких катушек, расположенных одна над другой вокруг центральной трубки насоса и его сердечника. Данные насосы относительно маленькие и компактные и часто используются в автоматических системах пайки. Эти электромагнитные паяльные насосы основаны на принципе линейного двигателя и создают почти ламинарный поток расплавленного металла внутри трубки насоса.

Преимущества и ограничения.

Хотя электромагнитные паяльные насосы, используемые для селективной пайки, имеют несколько функциональных преимуществ, в то же время они по своей природе имеют несколько ограничений.

Селективная пайка. Мифы и реальность.

Некоторые конечные пользователи считают, что им нужен электромагнитный паяльный насос для селективной пайки. Эта статья поможет развеять распространенные заблуждения, связанные с использованием таких насосов и обсудить установленные факты плюсов и минусов их применения.

Миф № 1: Электромагнитные паяльные насосы производят более стабильную высоту волны

Ключ к созданию стабильной высоты волны с минимальными колебаниями больше связан с хорошими системами измерения и контроля высоты волны, а не типом насоса, используемого для перекачки расплавленного припоя.

Независимые испытания подтверждают, что электромагнитные паяльные насосы не обеспечивают более стабильную высоту волны. Испытание R & R датчика, проведенное крупным контрактным производителем, подтвердило, что электромагнитные паяльные насосы не создают более стабильную высоту волны с меньшими колебаниями высоты волны, чем паяльная помпа с крыльчаткой.

В ходе испытаний измерялась повторяемость высоты волны, как на оборудованной электромагнитным паяльным насосом, так и на машине с паяльным насосом (помпой). Было необходимо припаять сто (100) паяных соединений с выдержкой в четыре (4) секунды и вернуться в исходную позицию. Цель состояла в том, чтобы достичь Cpk 1,00 или меньше, однако машина, оснащенная насосом с электромагнитным припоем, не удовлетворяла этому требованию.

Миф № 2: Электромагнитные паяльные насосы не требуют технического обслуживания.

Хотя электромагнитный паяльный насос производит минимальное количество окалины, и его нужно чистить не менее одного раза в день, что требует по крайней мере 20 минут за смену. В этой связи некоторые крупные поставщики оборудования для селективной пайки использующие только электромагнитные паяльные насосы, также продают набор для удаления окалины.

Да, правильно, что такой насос не имеет движущихся частей, контактирующих с расплавленным припоем. Некоторые крупные поставщики оборудования для селективной пайки утверждают, что они требуют минимального обслуживания и удаление окалины из-за отсутствия движущихся частей. Тем не менее, электромагнитный насос требует периодической чистки и профилактического обслуживания, которые приводят к простою машины.

Миф № 3: Электромагнитные паяльные насосы не имеют движущихся частей и производят меньше окалины.

Это верно, что электромагнитный припой не имеет движущихся частей, соприкасающихся с расплавленным припоем, и производит меньше окалины по сравнению с насосом с помпой из-за физических явлений у рабочего колеса, создающих вихрь внутри жидкости или расплавленного вещества. Однако, электромагнитные насосы требуют периодической очистки и профилактического обслуживания (см. Миф № 2).

Миф № 4: Электромагнитные насосы для пайки лучше, чем насосы с рабочим колесом.

Все зависит в каком контексте поставлен вопрос. Для небольших паяльных сопел, электромагнитные паяльные насосы и паяльные насосы с рабочим колесом относительно равны. Для сопла большого диаметра насос с рабочим колесом работает лучше благодаря большей производительности насоса.

Миф № 5: Электромагнитные паяльные насосы могут быть использованы для всех типов селективной пайки.

Многие операции требуют разнообразные сопла разных размеров. Электромагнитные паяльные насосы могут использоваться для сопел диаметром 25 мм или менее. Применения, которые требуют большого объема расплавленного припоя, такого как миниволна, волновые сопла шириной 75 мм, мультиволновая пайка, как правило, используют насос с рабочим колесом для перемещения большего объема припоя. Несколько основных производителей оборудования для селективной пайки, которые используют электромагнитные паяльные насосы на своих системах, также используют паяльные насосы на основе крыльчатки с мини-погружением и мини-волной из-за их способности перекачивать большие объемы расплавленного припоя.

Миф №6. Электромагнитные паяльные насосы лучше работают с бессвинцовыми припоями, чем насосы с рабочим колесом.

Электромагнитные паяльные насосы обычно изготавливаются из нержавеющей стали, а не из титана. Обработанные поверхности из нержавеющей стали могут быть поцарапаны в процессе удаления окалины и подвержены коррозийному воздействию бессвинцового припоя, так как многие бессвинцовые сплавы вызывают коррозию металла из-за агрессивной природы олова при высоких температурах. Титановые корпуса имеют большую долговечность, чем обработанные корпуса из нержавеющей стали и могут использоваться со всеми бессвинцовыми припоями.

Миф № 7: Электромагнитные паяльные насосы имеют систему прецизионного осевого позиционирования.

Некоторые крупные производители оборудования для селективной пайки утверждают, что их электромагнитные паяльные насосы имеют высокоточную систему координат. Это заблуждение, так как точность системы позиционирования не зависит от типа насосного механизма. В качестве примера можно привести системы селективной пайки, использующие прецизионные паяльные насосы с крыльчаткой и имеющие повторяемость позиционирования ± 50 мкм (0,002 дюйма),что в пять раз точнее, чем у некоторых систем электромагнитных паяльных насосов, которые имеют повторяемость позиционирования всего ± 250 мкм (0,010 дюйма).

Миф № 8: Электромагнитные паяльные насосы имеют низкое потребление азота.

Это еще одно заблуждение. Некоторые производители оборудования для пайки утверждают, что их системы электромагнитных паяльных насосов имеют низкое потребление азота. Показательный пример:в некоторых прецизионных насосных системах с рабочим колесом расход азота составляет 1,2 м3/час на определенный объем припоя в сравнении с расходом азота 1,5-2,0 м3/час на тот же объем с использованием электромагнитных паяльных насосов.

Миф № 9: Электромагнитные паяные насосы не изнашиваются.

Это распространенное заблуждение из-за отсутствия движущихся частей внутри насоса. Некоторые производители оборудования заявляют о своем насосе, что он имеет точно настраиваемую высоту волны припоя. Но чем больше диаметр сопла, тем больше необходимо увеличить мощность электромагнитного привода, сокращая срок службы насоса. Добавьте к этому тот факт, что насос и электромагнитный привод припоя представляют собой герметичный модуль и должны быть заменены как единое целое.

Миф № 10: Электромагнитные паяные насосы имеют низкую стоимость замены.

Это довольно сложно понять, так как электромагнитные паяльные насосы очень дороги для замены. Замена только одного контроллера частоты может стоить приблизительно 4000 долларов, замена паяльного насоса может стоить примерно 11 000, а полная замена паяльного насоса и блока контроллера вместе может доходить до 16000 долларов. В дополнение к этим затратам дополнительное время простоя, необходимое для замены электромагнитного паяльного насоса, занимает около 4 часов. По сравнению только 30 минут, чтобы заменить весь прецизионный насос для пайки с рабочим колесом.

Миф № 11: Электромагнитные паяльные насосы имеют низкую стоимость владения.

Учитывая необходимое ежедневное профилактическое обслуживание и большое потребления азота, плюс высокую стоимость замены регулятора частоты (примерно 4 000 долларов США) или замену паяльного насоса (приблизительно 11000 долларов США), можно отметить, что стоимость владения электромагнитным паяльным насосом не ниже, чем на точные рабочие паяльные насосы с рабочим колесом.

Миф № 12: Все ведущие производители оборудования для селективной пайки используют электромагнитные паяльные насосы.

Некоторые поставщики систем селективной пайки предлагают только электромагнитные паяльные насосы, в то время как большинство, но не все, предлагают как насосы с рабочим колесом, так и электромагнитные паяльные насосы. Например, некоторые производители оборудования для селективной пайки, которые используют насосы с рабочим колесом в стандартной комплектации, предлагают электромагнитные паяльные насосы в качестве опции, но очень немногие клиенты выбирают вариант с электромагнитным паяльным насосом из-за его высокой стоимости и небольшого предполагаемого преимущества.

Резюме.

Большинство инженеров-технологов по сборке электроники знают, что для селективной пайки важно иметь ламинарный поток припоя с минимальным колебанием высоты волны. Некоторые конечные пользователи думают, что им нужен электромагнитный паяльный насос для селективной пайки, но действительно ли они понимают зачем он им нужен? Электромагнитным насосам обычно требуются большие токи, чтобы быть наиболее эффективными, и эти токи могут влиять на индуктивности или трансформаторы, которые расположены на печатной плате, вызывая нежелательные токи внутри схемы. Оценки влияния магнитного поля электромагнитного насоса может быть намного выше, чем поля, создаваемые обычными вращающимися двигателями.

Лица, принимающие решения при закупке оборудования должны быть осторожны в отношении мифов, связанных с электромагнитными насосами и проводить параллельную оценку, сравнивая прецизионные насосы с рабочим колесом и электромагнитные паяльные насосы. Вместе с комплексной оценкой всей системы селективной пайки эта оценка покажет, что электромагнитные насосы имеют как функциональные преимущества, так и присущие им ограничения.

Как видно из статьи, системы селективной пайки с электромагнитным паяльным насосами не уступают насосам с крыльчаткой. Преимущества электромагнитных паяльных насосов раскрываются в очень узких применениях. В нашем каталоге представлены системы китайского и южнокорейского производства как с традиционными паяльными насосами, так и с электромагнитными. Отдельно стоит выделить компактную систему селективной пайки HS05-2000 Plus , которая представляет собой один модуль и сочетает в себе сразу три системы: предварительного нагрева, селективный флюсователь, и сопло для пайки.

При этом данный модуль имеет встроенную конвейерную систему, что позволяет организовать отдельную компактную линию сборки и пайки. Одной из главной особенностью данной системы является возможность работы с высокими компонентами — зазор над платой составляет 150 мм. Система HS05-1000/2000 представляет традиционную модульную систему, где модуль предварительного нагрева и флюсования совмещен в одном. Системы имеют разные варианты исполнения как для работы с маленькими платами, так и с большими или мультиплицированными платами. Конвейерная система представляет ременную систему транспортировки плат, но опционально может быть выполнена в виде роликовой более надежной системы рис.3.

Данные системы селективной пайки могут оснащаться различными опциями, такими как: система автоматической очистки насадок, система замера высоты волны, системой автоматического дозирования припоя, предварительный нагрев как сверху, так и снизу. Одной из опций является установка в модуль пайки паяльного робота для осуществления пайки штыревых компонентов с верхней стороны печатной платы. Данная опция может решить большое количество технологических ограничений.

Большая номенклатура насадок позволяет решить практически все задачи. В настоящий момент минимальный диаметр устанавливаемой насадки составляет 3 мм при внутреннем диаметре 1,9 мм рис. 4.

Помимо обычных машин в каталоге также представлена система мультиволновой пайки HS-17, которая отлично подойдет для крупносерийного производства. На нашем сайте представлен большой перечень оборудования, который позволит вам организовать полноценное сборочно-монтажное производство или дооснастить текущее.

Литература.

1. IPC, «Глобальная программа по сборочному оборудованию и статистике пайки», Bannockburn, IL, США, март 2018 г.
2. Shenzhen JT Automation Equipment Co., «Волновая пайка JT, модель NSM-350/450», сентябрь 2008 г.
3. Precimeter Control AB, «Электромагнитные насосы», Гетеборг, Швеция, октябрь 2019 г.