Cистема APR-5000 для монтажа и замены BGA/CSP

Компоненты с шариковыми выводами – BGA, CSP, FlipChip и им подобные – требуют специального оборудования для их монтажа и замены. Связано это с тем, что выводы этих компонентов находятся под корпусом и они недоступны для ручного паяльного инструмента. Нагревать BGA-компоненты приходится целиком, а чтобы избежать перегрева корпуса и соблюсти необходимый температурный режим, нагрев должен осуществляться строго по термопрофилю, рекомендованному производителем компонента. Непростой задачей при монтаже BGA является и процедура совмещения контактов компонента и платы, особенно если расстояние между выводами меньше 1 мм. Все это обусловило появление прецизионных паяльных систем, предназначенных для точного монтажа и замены именно BGA- компонетов, а предлагаемая Вашему вниманию система APR5000 на сегодняшний день является одним из лучших инструментов для этой задачи.
Система APR-5000 обеспечивает совмещение с точностью 25 мкм и конвекционную пайку BGA/microBGA/CSP/FlipChip компонентов с шагом 0,3мм и менее, неповреждающий демонтаж с автоматическим вакуумным захватом и подъемом компонента.
Специальное программное обеспечение позволяет оператору легко и удобно создать термопрофиль и отладить его в реальном времени, используя 3 сверхтонкие термопары.
Оптическая система совмещения компонента с контактными площадками, выполнена на базе призмы и видеокамеры с высоким разрешением.
Прецизионный электропривод вертикального перемещения паяльной головки обеспечивает автоматическое плавное опускание компонента на плату.
Встроенный инфракрасный подогреватель обеспечивает нижний прогрев обширного участка платы, исключающий ее коробление во время пайки.
Принудительное охлаждение компонента после пайки улучшает структуры соединения.
Система располагает встроенной вакуумной и компрессорной системой.
Широкий выбор сопел различных размеров перекрывает любую элементную базу, хотя практически требуется очень небольшое количество сопел, поскольку допускается пайки компонентов меньшего размера, чем применяемое сопло.
Система APR5000 также рассчитана на пайку в азоте и на применение бессвинцовых паяльных материалов.

	Интеллектуальная система обучения машины Программное обеспечение APR5000 позволяет монтажнику осуществлять первую пайку нового изделия самостоятельно, полностью управляя каждым шагом машины, а все последующие операции с этим изделием будут отрабатываться уже в автоматическом режиме. Выполняя команды монтажника, система осуществляет захват и подъем компонента, флюсует его, а после процедуры совмещения опускает на плату и устанавливает сопло на определенной высоте над компонентом. Все эти перемещения электропривода запоминаются системой для последующего воспроизведения при автоматическом монтаже.
	Точная система совмещения компонента и платы Видеокамера с помощью призмы помещенной между платой и поднятым над ней компонентом, позволяет оператору наблюдать на экране монитора одновременно изображения поверхности платы и компонента со стороны выводов. После виртуального совмещения на экране, призма убирается, и компонент опускается на плату, точно попадая шариками в центр контактных площадок. Особенность системы APR5000 состоит в гарантированной точности этой операции. Достигается это за счет применения специальной видеокамеры высокого разрешения и особой точности исполнения механических деталей привода, опускающего компонент на плату.

Управление термопрофилем

Программное обеспечение APR5000 позволяет быстро и легко создать новый, или отредактировать уже имеющийся термопрофиль. Перед выполнением первой пайки нового изделия необходимо закрепить на плате от одного до трех термодатчиков. При запуске цикла нагрева показания термодатчиков будут отображаться на мониторе в виде графика реальной температуры в контрольных точках. Задача монтажника при первой пайке, манипулируя температурой воздуха, подаваемого в сопло сверху и обдувающего плату снизу, добиться того, чтобы график реальной температуры в зоне пайки максимально соответствовал термопрофилю, рекомендованному для данного компонента.
Следующий раз монтаж этого изделия будет выполняться автоматически, и термодатчики уже не потребуются.

Конвекционный нагрев

В системе APR5000 используется конвекционный метод нагрева, то есть передача тепла осуществляется с помощью перемещающего горячего воздуха. Этот метод нагрева получил наибольшее распространение в промышленности, поскольку только конвекция в замкнутом или условно-замкнутом объеме обеспечивает равномерное распределение тепла и позволяет корректно измерить температуры, просто поместив термодатчик в любую точку конвекционного объема.
Такой объем создает сопло, накрывающее компонент. Горячий воздух подается в сопло сверху, перемешивается, выравнивая температуру во всем объеме, и вытесняется через отверстия в верхней части сопла. При этом не происходит растекания горячего воздуха по плате и нежелательного нагрева соседних компонентов.
В системе нижнего подогрева платы также используется конвекционный метод. В отличие от традиционной керамической пластины, обычно применяемой в нижних подогревателях, конвекция позволяет нагревать плату гораздо большей площади. Кроме того, изменяя температуру подаваемого воздуха, можно быстро менять температуру платы, что необходимо для оперативной коррекции термопрофиля во время первой пайки.

Применение в бессвинцовой технологии

Система APR5000 была разработана специально для бессвинцовой пайки. В термопрофиль добавлена четвертая зона нагрева RAMP. Вместо традиционных термопар в верхних и нижних нагревателях использованы более точные Rtd – датчики. Предусмотрена возможность пайки в азоте. И, наконец, в соответствие с требованиями к оборудованию для бессвинцовой технологии фирма OK International выпускает калибровочный набор, позволяющий пользователям периодически поверять системы, чтобы гарантировать точность их работы. Разумеется, все это не мешает использовать систему APR 5000 и для традиционной пайки с оловянно-свинцовым припоем.

Фотографии APR-5000

Производитель прецизионной системы APR-5000 - компания Metcal (OK International), США

Характеристики