Форум радиокот просмотр темы

## Паяльные роботы: новое слово в производстве

Паяльных роботов на выставках мы видели давно, но ценники были негуманные, и экономика не сходилась. По расспросам окружающих было понятно, что дальше разовых внедрений дело не идет. Но в последнее время на видео в запрещенных соцсетях видно, как паяльные роботы стали массово применять. Что изменилось? Подтянулись китайские производители станков, цена в разы (если не на порядок) уменьшилась. Теперь это всего несколько месячных зарплат монтажника — надо брать!

## Виды пайки выводных компонентов

Пока робот паяет левую оснастку, можно закладывать платы в правую

### Как можно паять выводные компоненты

Отметим, что ошибки монтажа (непропаи, спайки) будут при любых способах, хотя, конечно, при автоматических можно постараться и настроить так, чтобы брак был минимален.

Также для всех способов, кроме первого, есть отдельная операция установки компонентов. Да, есть специальные роботы-установщики выводных компонентов за такую большую кучу денег, что обычно даже на больших партиях серийного производства сажают людей в рядок за конвейер расставлять компоненты в платы.

## Первое знакомство

На пробу сначала купили один робот BBA-5331HX (пункт номер 6 выше) за $3500 в Китае, распаковали и приступили к настройке первого опытного образца. Инструкция была хорошей, краткой. Но там нет половины настроек, и вообще не написано, как надо настраивать, чтобы оно работало. Когда паяешь вручную, то напаяешь как в кулинарных книгах пишут — до готовности, а с роботом такое не прокатывает — ему надо точно в секундах, миллиметрах и координатах все задать. Параметров пайки — с десяток, при неверной комбинации результат один — ну чет не припаяло. Подбор оптимальных параметров — та еще веселая задачка (эх, нейросеть бы сюда, да оставить ее на ночь с кучей плат обучаться). Потребовало переосмысления: а как же мы вообще вручную-то паяем? Стало понятно, что легко робот не сдастся.

Для управления роботом прилагается пульт, через который он программируется. Совершенно верно: каждую точку нужно заносить вручную, вбивать координаты или подвести жало куда нужно и запомнить эти координаты, вписать настройки этой точки. Да, есть функции группового копирования, редактирования, и в целом работать можно, но назвать это удобным никак нельзя. Затем программа сохраняется во внутренней памяти устройства. Чуть позже расскажем, как удалось ее достать.

### Конструкция робота

Конструктивно все роботы-пайщики устроены плюс-минус одинаково, различия могут быть в количестве паяльных столов, голов и системе управления всем этим добром. В нашем случае мы имеем конструкцию с двумя паяльными столами и одной паяльной головой. Два паяльных стола дают большое преимущество — пока один стол паяется, для второго уже расставляются монтажником компоненты в платы, получается непрерывный процесс, в котором оборудование не простаивает.

Столы наших роботов-пайщиков

Столы наших роботов-пайщиков из коробки представляют из себя толстые фрезерованные алюминиевые пластины с кучей резьбовых отверстий.

Немаловажным действием при паяльных работах является очистка жала паяльника. При ручной пайке монтажники это делают с помощью специальной губки, смоченной водой. А как быть бездушной машине, которая не имеет такой гибкости, как человеческие руки? Здесь используется для очистки струя сжатого воздуха давлением 2-3 атмосферы. По команде паяльник опускается в бункер, подается немного припоя и сдувается все импульсом воздуха. Подробности можно увидеть на фото ниже.

Очистка жала паяльника

Важно правильно настроить точку подачи припоя: если подавать непосредственно на жало, то флюс быстро выгорает и качество пайки плохое. Лучше подавать в угол между разогретой ножкой компонента и контактной площадкой платы. Но для очистки жала припой надо подавать на жало. Есть небольшое противоречие :), но оно решается установкой большого угла подачи с прицелом на самый кончик жала.

Механизм протяжки припоя спрятан в аккуратную коробку с дверцей. Внутри два колеса с насечками (ведущее и ведомое) и два обводных ролика для предварительного выпрямления припоя. Диаметр протягиваемого припоя настраивается регулировочным винтом, который поджимает ведомое колесо к ведущему. Выходя из механизма протяжки, припой попадает в трубку из фторопласта, по этой трубке он движется вплоть до металлической иглы, из которой припой прицельно попадает в зону пайки. Фторопластовая трубка дополнительно защищена от перегибов трубкой из прозрачного ПВХ.

Паяльная станция и программирование

Паяльная станция представлена в виде отдельно навешиваемого на корпус робота модуля. Возможности программной регулировки температуры нет — выставляется кнопками. Но и не сильно-то хотелось. Один раз выставили на ней оптимальную температуру — так и используем.

А еще в нем стояли настолько шумные вентиляторы, что мы во второй же день его разобрали и поменяли на более тихие.

Программирование

Разобравшись с конструкцией, приступили к программированию через пульт. Сначала мы сделали чертеж платы с расстояниями и точками. Все точки платы задавали через пульт, что очень и очень муторно. Например, для платы контроллера Wiren Board 7.4 необходимо задать 150-160 точек (а со вторым столом их число удваивается). Возможности проверить конкретную точку нет, если где-то закрадется ошибка, то придется заносить программу сначала.

Оригинальное положение держателя, но мы его перевернули, что показано на других снимках

Дополнительные фото: Голова робота с паяльником, Очистка жала паяльника сжатым воздухом, Механизм протяжки припоя в аккуратной коробочке с дверцей.

Каждая точка задается координатами

Каждая точка задается координатами XYZ и углом поворота паяльника, но к нему поначалу прибегали как можно реже.

Дело в том, что из-за крепления паяльник поворачивался не вокруг своей оси, а с радиусом порядка 5 см. От этого сложно точно рассчитать координаты точек пайки. Еще это сдвигало рабочее поле пайки. Интересно, что у других моделей станков крепление реализовано сразу нормально, когда ось вращения проходит через кончик жала. Но путем переворачивания крепления паяльника получилось сделать примерно так же.

Есть общие настройки робота

Есть общие настройки робота, которые влияют на скорость перемещения, например. К сожалению, функции обратной подачи припоя не нашли. Настройки тряски тоже есть, но не работают.

Робот последовательно проходит через точки пайки

Робот последовательно проходит через точки пайки, которые задаются в программе. Предусмотрена более гибкая настройка: пайка каждой точки разделяется на три этапа, для каждого задается скорость подачи припоя, время и длина (количество) припоя. Обычно настраиваем так: первый этап — преднагрев без подачи припоя, второй — подача припоя, а третий не используем.

Ковыряем робота

Конечно, такой ручной режим не устроил. Нам нужен удобный перевод из Eagle в электронную программу станка, а не вот это все.

Пошли методом научного тыка. На пульте есть порт mini-USB. При заказе роботов нас уверяли что порт нерабочий, и такой функции нет. Через переходник подключили флешку — питание 5 В на разъеме есть, но флешка не определялась. Сделали переходник на компьютер, отрезав питание, и тоже ничего не определилось, поэтому идею поначалу забросили.

Роботов у нас четыре, и программы, которые заложены на одном устройстве, нужно клонировать на другие. Сначала поменяли местами пульты: оказалось, что программы хранятся в самом роботе. Но как до них добраться?

Начали терроризировать китайцев, которые присылали малополезные видео. В итоге все же узнали, как подключить пульт по USB к компьютеру. Надо зажать хитрую кнопку, после чего подключить к ПК, тогда пульт определяется как съемный диск. Но это мало что дало, так как программы хранились внутри робота, не в пульте. Снова обратились к китайцам, они сказали, что есть команда Экспорт. Она выгружает написанную программу из памяти контроллера в пульт. Ура! Все проделали, подключили пульт к ПК и увидели наши написанные программы: файлы с расширением .lua. Посмотрели в текстовом редакторе — ничего сложного, разобрались. Команда Импорт выполняет обратную функцию и загружает программы с пульта в память контроллера.

Здесь подключились программисты. Они написали скрипт на Python, который конвертирует файл формата Eagle в точки пайки .csv с названием компонента и названием сигнала, подключенного к пину. Чтобы сразу видеть, что это и где, и например, сразу увеличивать время пайки пинов с земляным полигоном.

Автоматизация процесса пайки печатных плат

Данные из .csv затем вставляем в Google-таблицу, делаем сортировку по осям (X или Y) и приоритетам, выбираем название нужного компонента, после чего подставляются значения настроек пайки. Все настройки пайки изначально подбирались опытным путем.

Выбираем пин для реперной точки первой оснастки, задаем координаты реперной точки на втором столе. Указываем количество плат на оснастке (например, три), с каким шагом они расположены. Формулы пересчитывают координаты точек паек, и пару раз последовательно применив функцию TEXTJOIN, собираем все в одну ячейку и получаем содержимое программы в .lua

Остается записать программу на пульт, после чего импортировать в станок.

В итоге нам удалось автоматизировать процесс перевода платы из Eagle в программу с координатами для станка.

Таблица, с помощью которой мы программируем роботов

Крепление плат

Производитель станков предлагал сделать оснастки по $100 на каждую плату, но для этого еще все в 3Д отрисовать, а это уже не очень радостно. Но у нас уже был опыт разработки прижимных оснасток для ручной пайки, и решили что для роботов мы и сами что-нибудь сделаем. Получилось даже лучше, чем хотели: эти же оснастки удалось приладить и на станок. На 3Д-принтере распечатали упоры: слева жесткие, справа — упругие, так достигаем повторяемости положения и быстрого съема/установки. Все работает и точности этой механики вполне хватает.

Прижимные оснастки состоят из двух половин, соединенных шарнирами. Основной материал — фанера, в качестве шарниров используем небольшие шарикоподшипники. Под каждую модель устройства отдельно делаем вкладыши из фольгированного стеклотекстолита с впаянными пого пинами, для прижима к плате компонентов выводного монтажа и последующей пайки. Выглядит это так: открыли оснастку, положили платы, установили компоненты, закрыли оснастку. Фиксация в закрытом положении происходит за счет стоек с неодимовыми магнитами, переворачиваем — и можно паять.

Работа со станком

Главная проблема станка — зажевывает припой. Если пин плохо прогрелся и припой не расплавляется — он сразу зажевывается в механизме подачи. Станок надо остановить, откусить и вытащить полметра припоя с трубки, заново заправить. И это вызывает прям страдания. Но если хорошо настроить, то такое случается не очень часто, но все равно далеко отходить от станка не надо.

Поэтому робота без присмотра не оставляем: оператор приглядывает за роботом, расставляет компоненты и потом делает визуальный контроль пайки. Единичный брак исправляется вручную. Если сбой повторяется, то оператор бежит за инженером.

Коробка с испорченным припоем рядом с роботом

Заключение

Пока что у нас работает один, иногда два робота. Разных плат у нас много, изготовление оснасток и отлаживание займет время. Также надо часть панелей мелких плат переделать под оснастки. В планах — перевести на роботизированную пайку почти все, что можно паять роботом.

Сначала монтажники подходили и робко спрашивали: «А что, нас теперь всех заменят роботами?» — но увидев как оно все функционирует, поняли, что без работы они явно не останутся. Но увеличение производительности есть значительное, формула такая: один монтажник + робот = два монтажника. И он берет самую рутинную часть работы, и сопротивление и саботаж со стороны персонала, обычный при внедрениях чего-то нового, были недолгими.

Поэтому паяльным роботам — быть!

Остались вопросы? Смело задавайте в комментах!

Всем привет. Чисто для себя, учусь паять bga чипы. Тренируюсь на дохлом чипе 3dfx с трещиной.

После реболла этого чипа, решил провести его по мелкой шкурке, где обнаружил, что стачиваются только крайние шары. Т.е. чип похоже поведенный? Видимо, когда я его выпаивал, выпаял его феном небрежно, т к его было не жалко, а сейчас когда решил на нем поучиться, наверно зря я его так, да?

Плата, на которую я пытался припаять этот чип, тоже подопытная, поэтому не смотрите, что у нее есть оторванные пятаки (хотя их можно будет восстановить) Когда я спозиционировал чип, заметил, что один угол у него висит, но когда я вывел его на температуру пайки, он вроде бы как просел (увидел такое впервые, паяю bga второй раз в жизни)

В общем, после пайки, прозвонил линии agp , убедился, что есть непропаи и решил его отпаять. Когда отпаял, увидел, что половина чипа не припаялась вовсе (при этого угол, висевший в воздухе, как раз таки припаялся).

Почему могла не припаяться аж половина чипа? Недовел температуру до необходимых значений? Шары со свинцом, при 150 градусах не плавятся, но уже деформируются, если трогать их пинцетом (проводил отдельный опыт) При пайке этого чипа выдерживал температуру 180-190гр (по термопаре)

Паяю с нижним подогревом, 200гр снизу, сверху турбинный фен, закрепленный на штативе, выставлен на 250гр.

После съёма чипа, на фото видно, что там где шары остались на плате, там чип припаялся, но верхняя часть (относительно фото) имеет нетронутые зачищенные пятаки

На второй фотке просто показал свое "рабочее место"

1. Усилитель звука с наушниками

Полный набор электронных компонентов для сборки и пайки усилителя звука (слухового аппарата). Стоит такой набор около 173 рублей с бесплатной доставкой. Ссылка на источник

Набор электроники с платой для сборки микрокомпьютера с чипом, выполняющего различные команды. Стоит такой аппарат около 250 рублей. ссылка

3. Отладочная плата

Комплект для самостоятельной сборки, пайки и настройки отладочной платы для прошивки чипов ATmega8, ATmega48, ATMEGA88. Стоит такой набор 165 руб. Ссылка

4. Светодиодное сердечко

Набор сборный для создания светодиодного сердечка. Стоит 127 руб. ссылка

5. Светильник с сенсорным управлением

Плата со светодиодом с сенсорным управлением. Стоит 41 руб. ссылка

6. Модуль диммера 100 Вт

Набор DIY для самостоятельной сборки платы с диммером (изменения электрической мощности /регулятор мощности для различных приборов и устройств). Стоит такой 56 руб. ссылка на источник

Комплект сборный для создания платы сигнализации при отключении питания и других самоделок. стоит такой набор 160 руб. ссылка

8. Песочные часы электронные

Набор для сборки "сделай сам" — электронные песочные часы. Стоит набор около 450 руб. ссылка

Конструктор электронный ‘Собери сам’ — генератор белого шума. Стоит такой 97 руб. ссылка

Простой набор для сборки, склейки и пайки самолета с двигателем в деревянном корпусе. Стоит такой 190 руб. ссылка

11. Светодиодный фейерверк

Набор для пайки и сборки платы со светодиодами, мигающими как салют. Стоит такой около 400 руб. ссылка

12. Набор для записи голоса

Комплект электроники для сборки платы записи голоса. Стоит такой 152 рубля. ссылка на источник

13. Плата управления светом

Набор для сборки и пайки энергосберегающей автоматической платы управления уличным светом. стоит около 170 руб. ссылка

Набор для сборки платы детектора металла. Стоит такая 79 руб. ссылка

15. Умная машинка

Набор для сборки и пайки для любителей электроники и робототехники. Машинка после сборки умеет ездит по нарисованной на бумаге линии. Стоит такая около 900 руб. ссылка

16. Магнитный индикатор

Набор для сборки индикатора полярности магнитов. Если поднести к датчику магнит полярностью +, то загорится красный индикатор, ‘минус’ — синий. Стоит такой индикатор около 197 руб. ссылка

17. Регулятор яркости

Набор для творчества "сделай сам" — регулятор яркости для настольной лампы. стоит такой 133 руб. ссылка на источник

18. Плата питания

Набор для сборки устройства с регулируемым напряжением 1,25-12 В. Стоит такой набор около 1300 руб. ссылка

19. Светильник синий

Светодиодная лампа с синими светодиодами и со стабилизатором, набор «сделай сам». стоит около 300 руб. ссылка

20. Сигнализация с сенсором

Набор для сборки сигнализации с сенсорным датчиком. Стоит такая около 116 руб. ссылка

21. Радиоуправляемая лодка

Набор электроники и деталей из дерева для сборки лодки с 2 двигателями. стоит такая 680 руб. ссылка

22. настольный вентилятор

Комплект для сборки настольного вентилятора с солнечной панелью. Стоит такой около 750 руб. ссылка

23. Часы наручные

Комплект для создания (самостоятельной сборки и пайки) часов в постапокалиптическом стиле. Стоит набор около 670 руб. ссылка

24. Bluetooth колонка Подсолнух

Музыкальная колонка для самостоятельной сборки и пайки со светодиодами. Стоит такая 2600 руб. ссылка

25. Макетная плата SYB-500

И последняя, немного ‘оффтопная’ беспаечная (для монтажа без пайки) макетная плата, c помощью таких плат можно быстро осуществить сборку и отладку электронной схемы с частой заменой радиодеталей без использования паяльника. Что во многом ускоряет процесс разработки и отладки/ Стоит такая около 1 000 рублей. Ссылка на источник.

Пайка bga микросхем

Как паять платы? Как расшифровывается BGA? На эти два часто задаваемых вопроса, во время прохождения курсов пайки, отвечают мастера Bgacenter. От английского – ball grid arrey, то есть массив шариков, своим видом похожий на сетку. Шарики из припоя наносятся на микросхему через трафарет, затем потоком горячего воздуха, расплавляется сам припой и формируются контакты правильной формы.

Процесс пайки BGA состоит из определенной последовательности действий, соблюдая которую получаем качественное соединение. Существует большое количество нюансов, ради которых и приезжают на обучение.

Начиная с того под каким углом и на каком расстоянии от платы держать сопло фена, температурные режимы демонтажа и монтажа микросхем, с какой стороны заводить лопатку. А при проведении диагностики, и наличии межслойного короткого замыкания ничего не нагревается.

Как в этом случае найти неисправный элемент или цепь? И много других тонкостей которые может знать действующий мастер сервисного центра. И тот кто может подтвердить свой уровень выполненными ремонтами.

Ремонт iPhone в Bgacenter

90 % успешности ремонта зависит от правильно выполненного демонтажа микросхем. Именно на этом этапе важно не оторвать пятаки и не повредить микросхему высокой температурой. А начинают выпаивание чипа, с удаления компаунда.

Компаунд – полимерная смола (клей), обычно черного или коричневого цвета, применяемая при изготовлении системных плат телефонов. Назначение компаунда:

Наиболее ответственные микросхемы, такие как: CPU, BB_RF, EPROM, NAND Flash, Wi-Fi в заводских условиях после установки, заливаются компаундом. И перед тем как выполнять демонтаж, необходимо очистить периметр от смолы.

Выпаивание микросхем/Soldering chips

Пайка bga чипов

Общий принцип пайки следующий, благодаря создаваемому поверхностному натяжению при расплавлении припоя, происходит фиксация микросхемы относительно контактной площадки на системной плате. Температура пайки bga микросхем на платах iPhone 290 – 340 градусов Цельсия.

Пайка bga/BGA soldering

Нижний подогрев для пайки bga

Для уменьшения времени воздействия на плату высоких температур используется подогревать плат. Рекомендуем моноблочный подогреватель печатных плат СТМ 10-6. Стабильное поддержание заданной температуры на всей площади нагревательного элемента способствует равномерному прогреву всей motherboard (зависит от модели подогревателя). И ещё одно из преимуществ перед другими термостолами, это удобная универсальная система креплений.

Термостол СТМ 10-6

Флюс для пайки bga

В интернете представлено огромное количество производителей флюсов. В Bgacenter применяется профессиональный безотмывочный флюс Martin. Следует обращать внимание на дату изготовления и срок годности флюса. Преимущества флюс-геля:

Термовоздушная паяльная станция

Назначение станции Quick 861DE ESD Lead – пайка (демонтаж и монтаж) BGA микросхем и SMD компонентов. Преимущества этой станции:

Что бы можно улучшить в конструкции станции, это регулировка температуры не кнопками, а вращающимися регуляторами, как на Quick 857D (W)+.

Паяльник для пайки

PS-900 METCAL – индукционная паяльная система. Мощности паяльника 60 Вт вполне достаточно для работы с многослойными платами современной электроники. Опыт работы инженеров по ремонту телефонов именно с этим паяльником – 4 года. Какие отличительные особенности у PS-900:

Для начинающего мастера по ремонту телефонов хорошим вариантом будет микроскоп СМ0745. Бинокулярный микроскоп с фокусным расстоянием 145 мм (при установке рассеивающей линзы). Назначение системы линз, увеличение фокусного расстояния при сохранении рабочей зоны.

Микроскоп для пайки плат

Для пайки плат iPhone в основном применяются шарики припоя диаметр 0,2 мм. Обычно поставляются в стеклянной таре, по 10000 шаров в каждой банке.

Состав шариков из припоя:

После выполнения паяльных работ необходимо убедиться, что пайка bga выполнена качественно. Контроль осуществляется несколькими способами:

Подробно о методиках проверки, читайте в следующем материале. Например при диагностике цепи заряда iPad Air, подключением платы к ЛБП, при исправном TRISTAR потребление тока должно быть не более 0,07 Ампер.

Пайка микросхем паяльной станцией: важные советы для начинающих

Выпаять и обратно впаять микросхему обычным паяльником не под силу даже гуру паяльного дела. Не помогут и различные хитрости в виде утюгов и маленьких газовых горелок, которые располагают с обратной стороны платы.

Для пайки микросхем лучше ничего не придумать, чем паяльная станция. И если вам часто приходится сталкиваться с пайкой микросхем и SMD компонентов в целом, то обязательно нужно купить паяльную станцию.

Сегодня стоимость паяльной станции на том же «Озоне» начинается чуть более 2-х тысяч рублей. Дешевле стоит только паяльник с регулировкой температуры и набором флюсов в коробочке.

Что понадобится для пайки микросхем

Паять микросхемы канифолью и паяльной станцией, это гиблое дело. Лучше всего для этих целей подходит жидкий флюс-гель, например, тот же NS 559 ASM. А вообще флюсов для пайки микросхем существует большое разнообразие, поэтому есть из чего выбирать. Их стоимость начинается от 200 рублей и выше, поэтому можно пробовать бесконечно.

Также для пайки микросхем понадобятся различные вспомогательные приспособления, а именно:

Вообще, не стоит сгоряча пытаться сразу же выпаять микросхему. Как бы это не казалось смешным, но нужно хорошенько продумать все шаги своих действий. Особенно это касается защиты SMD резисторов, конденсаторов и других миниатюрных элементов на плате, которые могут повредиться при выпаивании микросхемы, вследствие воздействия высокой температуры.

Для того чтобы защитить SMD компоненты на плате, используйте фольгу.

Пайка микросхем паяльной станцией

Итак, всё готово для выпаивания микросхемы, следующие шаги и поочерёдность действий такая:

Далее круговыми движениями, чтобы не было термошока, начинаем разогревать ножки микросхемы, пока не потечёт припой. При необходимости, если припой долго не разогревается, можно поиграть с настройками паяльной станции, чуть увеличить температуру и скорость воздуха.

Пайка микросхем паяльной станцией: основные моменты

После того, как припой расплавился, извлечь микросхему не составит особого труда. Для этого её нужно слегка поддеть вверх проволокой. Можно не бояться, что дорожку зальёт оловом, ничего этого не произойдёт. Далее для того, чтобы впаять новую микросхему, потребуется выровнять дорожки, нагрев их повторно феном, но уже без микросхемы, чтобы олово распределилось максимально равномерно на плате.

При этом не забываем про «ключ» при обратном впаивании микросхемы и про повторное нанесение флюса на контакты. При впаивании микросхемы её желательно чем-то зафиксировать, чтобы слегка вдавить в контакты и чтобы её не сдуло воздухом.

При этом никакой припой наносить не надо, того припоя что есть, уже будет достаточно для того, чтобы впаять микросхему с использование фена и паяльной станции. После пайки на забываем промыть контакты и дополнительно убедиться в том, что ни один из них не залит с соседним оловом.