Problematika proměnlivé viskozity kapaliny v elektronice montážním procesu
U mnoha aplikací pro elektroniku se používají stříbrné epoxidy, epoxidy „die-attach" a materiály „underfill". Tyto kapaliny mění s časem svou viskozitu, a proto představují jedinečnou výzvu k řešení.
Protože tyto materiály mění během své životnosti viskozitu, velikost dávky musí být konstantní. K vyrovnání těchto vlastností daného materiálu je nutno přizpůsobit nastavení dávkovače nebo ovladače ventilu, aby bylo nanášené množství materiálu stále stejné.
Při běžné praxi technik v pravidelných intervalech zastavuje výrobní montážní linku, aby ověřil velikost dávky a na základě svých znalostí a zkušeností provedl ručně nové nastavení. To lze udělat jedním ze dvou způsobů: zvýšením tlaku vzduchu, aby se vyvinul větší tlak na vytlačení materiálu přes dávkovací hrot, nebo prodloužením doby, po kterou je tlak na materiál vyvíjen. Výrobci často dávají přednost zvýšení tlaku před prodloužením doby dávkování, aby udrželi přijatelnou rychlost provozu montážní linky.
Zastavení montážní linky snižuje průměrnou dobu výroby a ruční nastavení zvyšuje pravděpodobnost vzniku zmetků v důsledku odchylek dávkovaného objemu. Dalším faktorem, který komplikuje výrobu, je skutečnost, že řada materiálů mění svou viskozitu nepravidelně, v nelineárních poměrech.
Vezměme si jako příklad materiál s použitelnou životností čtyři hodiny. První dvě hodiny se viskozita nemění, takže velikost dávky zůstává konzistentní a není nutná žádná úprava nastavení. Během třetí hodiny však začne materiál měnit viskozitu, v první půlhodině pomalu a v druhé půlhodině rychleji. Úpravu by bylo nutno provést po 30 minutách, poté znovu po 45 minutách a po 60 minutách. V průběhu poslední hodiny by bylo třeba znovu nastavit tlak vzduchu nebo dobu dávkování na desetiminutové (nebo dokonce častější) intervaly. Bez ohledu na to, zda zvolíme přizpůsobení doby nebo tlaku k zachování jednotné velikosti dávky, lze dobu strávenou nastavováním a poté ověřováním výsledků přičíst k výrobním ztrátám. Mnohé z těchto materiálů jsou navíc finančně nákladné, takže pokud stříkačka s materiálem zatuhne dříve, než je spotřebováno celé její množství, je veškerý zbytek nutno zlikvidovat a zvyšují se výrobní náklady.
Vysoce přesný dávkovač UltimusTM V (obrázek) pomůže výrobcům elektroniky uvedený problém vyřešit. Je založený na prověřené technologii přesného dávkování kapalin EFD a řeší problémy spojené s viskozitou tím způsobem, že nastavuje parametry dávkování v průběhu celé životnosti kapaliny automaticky tak, aby se zachovala stejná velikost dávky. Oproti běžným dávkovačům s analogovým pneumatickým ovládáním je vybaven elektronickým pneumatickým ovladačem technologie EFD. To znamená, že všechny parametry dávkování včetně času, tlaku a podtlaku, jsou řízeny elektronicky s výsledkem výjimečné přesnosti, opakovatelnosti a kontroly postupů.
Při použití dávkovače Ultimus V je v první řadě nutno stanovit fluidní křivku kapaliny a vysledovat změny profilu viskozity na časové ose. V mnoha případech lze tyto údaje získat od výrobce kapaliny; u jiných kapalin musíte tyto parametry sledovat a vypočítat ve vlastním provozu. Po stanovení křivky viskozity kapaliny přichází na řadu využití intuitivního software dávkovače. Zde lze nastavit všechny parametry (čas, tlak a podtlak), které jsou nutné k přidělení každého intervalu viskozity, do paměťových buněk. Tyto úkony se dají provést přímo na čelní stěně jednotky, nebo si uživatel může zapojit konektor RS-232 a software EFD User Interface umožňuje naprogramovat dávkovač přes osobní počítač nebo PLC či jiné systémy rozhraní, které využívají standardní protokol RS232C.
Dávkovač Ultimus V je vybaven funkcí Auto Increment (automaticky řízený přírůstek), která využívá 400 paměťových buněk, v nichž jsou uložena jednotlivá nastavení Pressure (tlak), Dispense Time (doba dávky), Vacuum (podtlak) a Trigger (spouštěč). Hodnotu Trigger lze nastavit buď na počet cyklů dávkování, které se uskuteční v každém intervalu (režim Count Mode), nebo na dobu vyjádřenou ve vteřinách, která v každém intervalu uplyne (režim Timer Mode). Po uplynutí určeného intervalu/spouštěče přejde zařízení k další paměťové buňce a uloženým nastavením.
Přístroj je jedinečný v tom, že umožňuje, aby byl pro každý přírůstkový krok jiný interval/spouštěč. Tímto zdokonalením se snižuje počet intervalů nutných pro každou křivku viskozity; tak lze do 400 paměťových buněk přístroje Ultimus V uložit více křivek.
Po naprogramování příslušných nastavení do paměťových buněk můžete tento úkon uložit nebo nahrát přes interaktivní software do PC pro příští použití daného materiálu. Interaktivní software má navíc praktickou funkci „offset", která umožňuje všechna nastavení v paměti současně a snadno přizpůsobit nepatrným odchylkám mezi různými dávkami kapalin nebo změnám teploty výrobního prostředí. Tímto přístupem se může významně zvýšit produktivita při současné úspoře času i nákladů. Rovněž lze vyrobit více zboží, protože se montážní linka už nemusí zastavovat, aby se provedla ruční nastavení v důsledku změn viskozity a poté se nová nastavení ověřila.
Kromě toho, protože dávkovač umožňuje větší spotřebu materiálu před uplynutím jeho využitelné životnosti, je schopen také zajistit výrobu většího počtu zboží při stejném množství spotřebovaného materiálu, což znamená další finanční úspory a snížení zmetkovitosti.
Text: Martin Štroffek
