Pomiar lutowności powłok metalicznych na płytkach

Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
Pomiar lutowności powłok metalicznych na płytkach
obwodów drukowanych i wyprowadzeniach elementów
elektronicznych
1. Cel
Zapoznanie się z zasadą działania meniskografu i metodą oceny lutowności powłok
metalicznych na płytkach obwodów drukowanych i wyprowadzeniach elementów
elektronicznych.
2. Aparatura, materiały i narzędzia
■
Meniskograf MUST SYSTEM II
Meniskograf jest urządzeniem pozwalającym ilościowo ocenić lutowność powłok
metalicznych przez pomiar wypadkowej dwóch sił: napięcia powierzchniowego lutowia
i siły wyporu. W skład meniskografu wchodzi głowica pomiarowa zawierająca
standardowy przetwornik liniowy do pomiaru sił, sterowany numerycznie stolik roboczy
ze zbiornikiem lutowia i komputer.
■
Próbki do badań,
■
Globulki stopu lutowniczego (250mg, 25mg),
■
Topnik,
■
Naczynie na topniki i waciki,
■
Łopatka ze stali nierdzewnej.
3. Procedura
3.1. Uruchomienie urządzenia
●
wypoziomować urządzenie przez obrót pokręteł w nóźkach urządzenia, obserwując przy
tym poziomicę alkoholową zamontowaną w głowicy; wszystkie cztery nóżki urządzenia
muszą opierać się o blat stołu,
●
włączyć główną listwę zasilającą; program sterujący pomiarami uruchamia się
automatycznie po włączeniu komputera,
●
na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym (LCD) umieszczonym na głowicy pomiarowej
pojawia się informacja:
RECEPTACLE
G1
–1–
TEMP
23.1°C
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
(receptacle – zbiornik lutowia, temp – temperatura lutowia), na ekranie monitora
pojawiają się kolejno następujące informacje:
Reading configuration file
Setting system display
Reseting machine
a następnie informacja o systemie; po wciśnięciu klawisza <ENTER> następuje
resetowanie systemu i wyzerowanie położenia stolika roboczego:
Homing “z” axis
po czym na ekranie monitora pojawia się menu główne (main menu); wszystkie funkcje
programowe są dostępne z tego menu; w pierwszym wierszu menu znajduja sie
informacje o urządzeniu oraz czas i data; w drugim wierszu wyświetlana jest wybrana
funkcja; trzeci i czwarty wiersz zawiera nazwę i symbol wybranego elementu.
3.2. Przeprowadzenie pomiarów lutowności próbek testowych (10 x 20mm)
●
wybrać Turn heater on i zadać odpowiednią temperaturę lutowia (<BACKSPACE>), a
następnie wcisnąć klawisz <ENTER>; następuje powrót do głównego menu,
●
wybrać Select component; używając klawiszy <STRZAŁKA W GÓRĘ>
i <STRZAŁKA W DÓŁ> wybrać odpowiedni test PCB i potwierdzić wybór <F4>,
●
nacisnąć klawisz <ENTER> w celu wyświetlenia tabeli z parametrami pomiaru:
Reading parameters file
●
używając klawiszy <STRZAŁKA W GÓRĘ> i <STRZAŁKA W DÓŁ> wybrać
odpowiedni plik (patrz: opis pliku parametrów na końcu instrukcji) i potwierdzić wybór
<F4>; wyjść naciskająć <F10>,
Reading components file
●
na ekranie ponownie pojawia się lista elementów; wyjść naciskająć <F10>,
●
używając przycisków na panelu meniskografu (Backward, Forward, Up, Down)
wycentrować głowicę oraz ustawić odpowiednią pozycję podgrzewania (odległość
globulki lutowia od badanego kontaktu powinna wynosić ok. 1mm),
●
wybrać Perform wetting test i nacisnąć klawisz <ENTER>; u góry ekranu pojawi się
informacja: Mount Specimen in Clip Number.XX, a na środku ekranu instrukcja:
Dip termination in flux
–2–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
Drain excess flux on
absorbent paper
Hang specimen clip on
machine
●
nacisnąć klawisz <ENTER>,
Opening cover
Positioning component
Remove oxide from solder
surface with scraper
●
usunąć tlenki z powierzchni lutowia przy użyciu łopatki ze stali nierdzewnej,
Waiting for machine to
reach correct temperature
●
pomiar nie rozpocznie się zanim temperatura lutowia nie osiągnie określonej wcześniej
wartości; po osiągnięciu tej temperatury, zbiornik lutowia podnosi sie do ustalonej
wcześniej pozycji podgrzewania wstępnego;
Generating file name to save
to...
Positioning component
Preheating for XX seconds –
YY seconds to go
Initialising for test
●
w tym czasie następuje sprawdzanie danych kalibracyjnych w pliku kalibracyjnym;
zbiornik podnosi się do pozycji pomiarowej,
UWAGA: Nie dopuszczać do drgań stanowiska pomiarowego podczas wykonywania pomiaru
Initialising for test
Contact estabilished...
immersion to required depth
●
u góry ekranu wyświetlany jest czas pozostały do końca pomiaru;
●
po wykonaniu pomiaru, zbiornik lutowia obniża się, a pokrywa powraca w pierwotne
położenie;
Lowering component...
–3–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
Closing cover
Receiving data from
machine
Converting results to force...
●
na ekranie pojawia sie wykres przebiegu pomiaru,
●
po naciśnięciu klawisza <F10> urządzenie zostaje przygotowane do następnego pomiaru,
Do test on the same batch?
●
wybierając <N> powraca do menu, wybierając <Y> powraca do początku procedury
pomiarowej,
UWAGA: Zdejmując uchwyt wraz z elementem, nie wolno ciagnąć go w dół! Wystarczy
odchylić go delikatnie ku sobie.
●
ostrzeżenia i informacje o błędach są wyświetlane na środku ekranu w czerwonych
polach; klawisz <ESC> usuwa ostrzeżenie i można wtedy poprawić błąd, w niektórych
przypadkach należy powrócić do menu głównego i wybrać funkcję Restart software.
3.3. Przeprowadzenie pomiaru lutowności elementów
●
wybrać Turn heater on i zadać odpowiednią temperaturę lutowia (<BACKSPACE>), a
następnie wcisnąć klawisz <ENTER>; następuje powrót do głównego menu,
●
wybrać Select component; używając klawiszy <STRZAŁKA W GÓRĘ>
i <STRZAŁKA W DÓŁ> wybrać odpowiedni test PCB i potwierdzić wybór <F4>,
●
nacisnąć klawisz <ENTER> w celu wyświetlenia tabeli z parametrami pomiaru:
Reading parameters file
●
używając klawiszy <STRZAŁKA W GÓRĘ> i <STRZAŁKA W DÓŁ> wybrać
odpowiedni plik (patrz: opis pliku parametrów na końcu instrukcji) i potwierdzić wybór
<F4>; wyjść naciskająć <F10>,
Reading components file
●
na ekranie ponownie pojawia się lista elementów; wyjść naciskająć <F10>,
●
używając przycisków na panelu meniskografu (Backward, Forward, Up, Down)
wycentrować głowicę oraz ustawić odpowiednią pozycję podgrzewania (odległość
globulki lutowia od badanego kontaktu powinna wynosić ok. 1mm),
●
wybrać Perform wetting test i nacisnąć klawisz <ENTER>; u góry ekranu pojawi się
–4–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
informacja: Mount Specimen in Clip Number.XX, a na środku ekranu instrukcja:
Gently flux termination with
a cotton bud
Hang specimen clip on the
machine
●
po naciśnięciu klawisza <ENTER> odsuwa się pokrywa, a zbiornik lutowia przesuwa się
do góry;
Opening cover
Positioning component
Remove previous pellet
from globule block
Place new pellet on block
Generously flux and centre
the pellet
●
upewnij się, czy lutowie całkowicie zwilża środkową część stolika;
Waiting for machine to
reach correct temperature
●
pomiar nie rozpocznie się zanim temperatura lutowia nie osiągnie określonej wcześniej
wartości; po osiągnięciu tej temperatury, zbiornik lutowia podnosi sie do ustalonej
wcześniej pozycji;
Generating file name to save
to...
Positioning component
Preheating for XX seconds –
YY seconds to go
Initialising for test
●
w tym czasie następuje sprawdzanie danych kalibracyjnych w pliku kalibracyjnym;
zbiornik podnosi się do pozycji pomiarowej,
UWAGA: Nie dopuszczać do drgań stanowiska pomiarowego podczas wykonywania pomiaru
Waiting for contact
–5–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
Contact estabilished...
immersion to required depth
●
u góry ekranu wyświetlany jest czas pozostały do końca pomiaru;
●
po wykonaniu pomiaru, zbiornik lutowia obniża się, a pokrywa powraca w pierwotne
położenie; w przypadku pomiaru lutowności kilku kolejnych wyprowadzeń elementu
(LEAD > 1 w pliku parametrów), zbiornik lutowia obniża się jedynie do pozycji
podgrzewania wstępnego, a następnie przesuwa się o ustaloną w pliku parametrów
odległość (SPACE); zwilżyc topnikiem globulę lutowia; po ostatnim pomiarze dane
pomiarowe są przenoszone z urządzenia do pamięci komputera i są jednocześnie
przetwarzane zgodnie z plikiem kalibracyjnym;
Lowering component...
Closing cover
Receiving data from
machine
Converting results to force...
●
na ekranie pojawia sie wykres przebiegu pomiaru,
●
po naciśnięciu klawisza <F10> urządzenie zostaje przygotowane do następnego pomiaru,
Do test on the same batch?
●
wybierając <N> powraca do menu, wybierając <Y> powraca do początku procedury
pomiarowej,
UWAGA: Zdejmując uchwyt wraz z elementem, nie wolno ciagnąć go w dół! Wystarczy
odchylić go delikatnie ku sobie.
●
ostrzeżenia i informacje o błędach są wyświetlane na środku ekranu w czerwonych
polach; klawisz <ESC> usuwa ostrzeżenie i można wtedy poprawić błąd, w niektórych
przypadkach należy powrócić do menu głównego i wybrać funkcję Restart software.
3.4. Analiza wyników
wybrać z menu głównego Analyse Data (wcześniej należy wybrać odpowiednie pliki z plików
elementów i plików parametrów);
Gathering results names
●
na ekranie pojawia się lista wyników pomiarów w porządku chronologicznym;
interesujące wyniki wybiera się uzywając klawiszy <STRZAŁKA W GÓRĘ>
i <STRZAŁKA W DÓŁ> oraz klawisza <INS>; w celu porównania wykresów siła –
–6–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
czas można wybrać do 10 plików wyników; w celu porównania wyników pod kątem
spełniania lub niespełniania wymagań, liczba wybranych plików wyników nie jest
ograniczona; listę wyników przegląda się używając klaiwszy <PG UP> i <PG DOWN>;
po wybraniu wyników nacisnąć klawisz <ENTER>;
Reading results file
●
w przypadku wybrania kilku wyników pomiaru należy najpierw określić skalę wykresu
wybierając odpowiedni zakres:
Gathering results names
+/- 0.5mN, +/- 1 mN, +/- 5mN, +/- 10mN, +/- 50 mN, +/- 100mN, +/- 500mN
●
pionowy, ruchomy kursor umożliwia odczyt wartości sły w dowolnym momencie
pomiaru (wyniki są podawane u dołu ekranu); aby przesuwać kursor skokami o długości
0.001s użyj klawiszy <STRZAŁKA W LEWO> lub <STRZAŁKA W PRAWO>,
natomiast aby przesuwać kursor skokami co 0.1s użyj klawiszy <ALT+STRZAŁKA W
LEWO> lub <ALT+STRZAŁKA W PRAWO>; skale wykresu można zmieniać
klawiszami funkcyjnymi <F11> i <F12>; klawisz <F3> służy do powiększania
interesujących fragmentów początkowej części wykresu (od 0 do kursora); powrót
<F10>;
●
po naciśnięciu klawisza <F2> wykres zostaje zastąpiony przez tabelę wyników; wynik
pomiaru, który nie spełnia wymagań, jest zaznaczony kolorem czerwonym; naciskając
klawisz funkcyjny <F10> można przywrócić wykres siła – czas.
Plik parametrów
CLIP
- numer uchwytu
RECEPT
- zbiornik lutowia: Bath – tygiel, Glob - globula
NUMBER
- numer tygla (1) lub globuli (1 – 2mm, 2 – 4mm)
SPEED
- prędkośc zanurzania: tygiel (20mm/s), globula (1mm/s)
DEPTH
- głębokość zanurzenia: tygiel (4mm), globula (0.1mm)
DURN
- czas trwania pomiaru (5s)
PREH
- wstępne podgrzewanie próbki
TEMP
- temperatura lutowania podczas pomiaru
RANGE
- pełny zakres skali mierzonej siły
LEAD
- liczba mierzonych wyprowadzeń: tygiel (liczba wszystkich, jednocześnie
zanurzonych wyprowadzeń w celu obliczenia całkowitego przekroju
poprzecznego wyprowadzeń), globula (liczba kolejno mierzonych
wyprowadzeń wzdłuż jednego boku obudowy)
–7–
Zakład Technologii Aparatury Elektronicznej
Laboratorium montażu elektronicznego
SPACE
- podziałka wyprowadzeń lub jednostkowy przesuw zbiornika lutowia
podczas sekwencji pomiarów (co drugie lub trzecie wyprowadzenie)
X-SECTION
- przekrój poprzeczny próbki (kołowy lub prostokątny)
DIAM
- średnica, gdy przekrój jest kołowy
WIDTH
- szerokość (długość krawędzi próbki)
THICK
- grubość próbki
FLUX
- rodzaj topnika (nazwa)
SOLDER
- rodzaj lutu (nazwa lub skład)
DENS
- gęstośc lutowia (tylko w przypadku tygla)
TIME ZERO
- Tb
TIME BUOY
- Ta
TIME 1
- czas pierwszego pomiaru siły (2s)
FORCE 1
- wymagana wartość siły w chwili TIME 1
TIME 2
- czas drugiego pomiaru siły (10s)
FORCE 2
- wymagana wartość siły w chwili TiME 2
TIME 2/3 FMAX - czas osiągnięcia 2/3 wartości maksymalnej siły
–8–