Pomiar lutowności powłok metalicznych na płytkach obwodów drukowanych i wyprowadzeniach elementów elektronicznych

Transkrypt

1 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 TEMP 23.1 C 1

2 (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 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

3 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

4 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 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

5 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

6 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 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

7 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 RECEPT NUMBER SPEED DEPTH DURN PREH TEMP RANGE LEAD - numer uchwytu - zbiornik lutowia: Bath tygiel, Glob - globula - numer tygla (1) lub globuli (1 2mm, 2 4mm) - prędkośc zanurzania: tygiel (20mm/s), globula (1mm/s) - głębokość zanurzenia: tygiel (4mm), globula (0.1mm) - czas trwania pomiaru (5s) - wstępne podgrzewanie próbki - temperatura lutowania podczas pomiaru - pełny zakres skali mierzonej siły - 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

8 SPACE X-SECTION DIAM WIDTH THICK FLUX SOLDER DENS TIME ZERO TIME BUOY TIME 1 - podziałka wyprowadzeń lub jednostkowy przesuw zbiornika lutowia podczas sekwencji pomiarów (co drugie lub trzecie wyprowadzenie) - przekrój poprzeczny próbki (kołowy lub prostokątny) - średnica, gdy przekrój jest kołowy - szerokość (długość krawędzi próbki) - grubość próbki - rodzaj topnika (nazwa) - rodzaj lutu (nazwa lub skład) - gęstośc lutowia (tylko w przypadku tygla) - T b - T a - 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 F MAX - czas osiągnięcia 2/3 wartości maksymalnej siły 8