Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Arrow Multisolution Day
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Automatyczny dyspenser do pasty lutowniczej DIY

ghost666 21 Maj 2015 15:03 7833 15
  • Automatyczny dyspenser do pasty lutowniczej DIY

    Poniższy projekt dotyczy automatycznego dyspensera do pasty lutowniczej, który podpiąć można do stolika sterowanego numerycznie w celu automatycznego nakładania pasty lutowniczej na pola SMD.

    Autor, gdy zaczynał korzystanie z układów montowanych powierzchniowo, nakładał pastę ręcznie z pomocą strzykawki, wykorzystując do tego odpowiednie szablony w celu przyspieszenia pracy. Jednakże mimo zastosowania szablonów pola nie były idealnie pokryte i po nałożeniu pasty trzeba było wiele poprawiać. Było to bardzo czasochłonne, szczególnie przy lutowaniu niewielkich układów np. w obudowach TQFP. Szczyt osiągnięty został gdy jeden z projektów zawierać miał w sobie około 300 elementów SMD - niemalże 2000 pól lutowniczych, większość to elementy w obudowach 0402 oraz QFN na płytce drukowanej o wielkości 10 cm. Nałożenie pasty lutowniczej ręcznie na taką ilość pól w sposób niezawodny i powtarzalny było na tyle trudne, że autor postanowił stworzyć automatyczny dyspenser do pasty, który mógłby nakładać ją na wszystkie pola.

    Automatyczny dyspenser do pasty lutowniczej DIY


    Projektowanie układu autor rozpoczął od analizy, w jaki sposób skonstruowane są inne tego rodzaju urządzenia. Przemysłowe maszyny wykorzystują pneumatyczne dozowniki pasty lutowniczej, jednakże jest to zbyt skomplikowane do zastosowań domowych. Istnieją dwie prostsze metody, stosowane w urządzeniach do zastosowań domowych. Jednym z nich jest zastosowanie krokowego silnika liniowego, delikatnie wysuwającego śrubę, która naciska na tłoczek strzykawki, a drugim jest naciskanie go poprzez zestaw przekładni pozwalający na przykładanie dużej siły i dosyć proste sterowanie, jednakże mechaniczna strona tych projektów jest dosyć skomplikowana. Zastosowanie drobnozwojnej śruby obracanej przez silnik krokowy jest prostsze, więc zostało wybrane do zastosowania w tym projekcie.

    Zestawiony przez autora prototyp jest jedną z pierwszych wersji układu i ma za zadanie przetestować projekt. Wykorzystana została bardzo druga śruba drobnozwojna obracana przez serwomotor firmy Parallax. Upraszcza to projekt, gdyż ten serwomotor posiada zintegrowane przekładnie i może być sterowany bezpośrednio przez mikrokontroler - nie wymaga dedykowanego sterownika jak silnik krokowy.

    Automatyczny dyspenser do pasty lutowniczej DIY


    Projekt okazał się sukcesem i szereg jego kluczowych elementów sprawuje się bardzo dobrze. Dostęp do strzykawki jest bardzo dobry, łatwo się ją wymienia. Układ jest dosyć kompaktowy, ale da się jeszcze zmienić jego rozmiary. Zaobserwowano szereg kluczowym własności układu:

    Rozdzielczość: przy wykorzystaniu śruby 8-32, wystarczy około ćwierć obrotu, aby zaczęła płynąć pasta (do pozycji spoczynkowej). Jednakże wtedy pasta nie przestaje płynąć, więc konieczne jest obrócenie śruby o ćwierć obrotu i następnie cofnięcie jej o tyle samo, aby pasta przestała płynąć z dozownika. Autor póki co jeszcze nie zbadał czy konieczne będzie wykorzystanie silnika krokowego aby rozdzielczość ruchu była dostateczna aby móc precyzyjnie obracać śrubą.

    Naprężenia: wyciskanie pasty z strzykawki wymaga niemałej siły - wygina ona MDF, z jakiego wykonano prototyp, więc docelowe urządzenie musi być sporządzone z sztywniejszego materiału.

    Prototyp jest z pewnością sukcesem, jednakże potrzebne jest jeszcze kilka nowszych wersji, aby możliwe było realne wykorzystanie tego układu do precyzyjnego i zautomatyzowanego nakładania pasty lutowniczej.

    Źródło: http://www.tricorderproject.org/blog/towards-a-simple-solder-paste-extruder/


    Fajne!
  • Arrow Multisolution Day
  • #2 21 Maj 2015 17:56
    Traker Wymiatacz
    Poziom 13  

    Moim zdaniem pomysł spoko, ale wykonanie pozostawia wiele do życzenia. Począwszy od materiału(rozumiem, że to prototyp), a skończywszy na samym pręcie gwintowanym. Przymocowany tylko do tłoka trzyma się trochę na słowo honoru, może się zacząć obracać razem z przekładnią...

  • #3 21 Maj 2015 19:41
    zackass1
    Poziom 15  

    Gdyby dał mniejszą strzykawkę (dokładnie to o mniejszej średnicy) siła działająca na tłok byłaby mniejsza, a co za tym idzie być może obecna sztywność konstrukcji byłaby wystarczająca.
    Z łatwych rozwiązań można jeszcze zmienić średnicę igły na większą.
    Innym prostym rozwiązaniem jest zamiana mdf na sklejkę lub dodanie podpór w okolicy strzykawki.

  • #4 22 Maj 2015 00:09
    ecoino
    Poziom 10  

    Chyba pierwszy raz spotykam się z narzekaniem na szablon !
    Moim skromnym zdaniem, dobry szablon ( laserowy) kładzie na łopatki wszystkie inne techniki nakładania pasty, zarówno pod względem szybkości jak i precyzji.
    Odpowiednia grubość szablonu i wszystkie elementy można lutować bez problemów ze zwarciami .
    Oczywiście cenowo jest to jeszcze rozwiązanie mało przystępne zwłaszcza przy dużych i jednostkowych projektach ale takie są prawa krótkich serii - są kosztowne w montażu .

  • #5 22 Maj 2015 11:01
    byrrt
    Poziom 21  

    Dyspensery pasty w przemyśle używają z reguły sprężonego powietrza do wyciskania pasty. Jest to prostsze, mniejsze, bardziej uniwersalne..

    Link

    Strzykawka jest montowana i trzymana tylko za dolną część, dodatkowo jest precyzyjna śruba do regulacji wysokości igły, a na górę nakładana końcówka z wężykiem przez który sprężone powietrze jest wpuszczane do strzykawki i napiera na tłoczek. Koło igły jest też tzw. zderzak który w razie niedoskonałości programu / krzywizny pcb zabezpieczy igłę przed uderzeniem. Igła musi też być odpowiednio zaostrzona
    \| |/
    Inaczej zamiast formować kulki, pasta będzie kleić się do igły. Igła nie dotyka płytki tylko staje na wysokość powiedzmy grubości kartki papieru przed płytką.
    Aaa i żeby zachować powtarzalność igła strzykawki jest podgrzewana co widać również na filmiku wrzuconym przeze mnie.

  • Arrow Multisolution Day
  • #6 22 Maj 2015 21:05
    mkpl
    Poziom 37  

    My w firmie stosujemy stalowe sita. Jest to najszybsza metoda pastowania PCB. Później maszyna do układania SMD taka jak na filmiku poniżej. Wtedy to ma sens :)
    Link
    [/film]

  • #7 22 Maj 2015 21:09
    byrrt
    Poziom 21  

    Kolego dyspenser to tylko i wyłącznie do prototypów - przecież oczywistym jest że nie do produkcji ;)

  • #8 23 Maj 2015 09:56
    zayka
    Poziom 11  

    Cześć.

    Skoro autor twierdzi ,że używał szablonów ale nie osiągnął oczekiwanych rezultatów to z pewnością chodzi o inny rodzaj szablonów. W firmie której pracuję używa się szablonów z nierdzewnej blachy stalowej , wypalanych odpowiednim laserem. Taka blacha przechodzi po laserze kilka innych etapów, między innymi usuwanie ostrych krawędzi po paleniu . Takie krawędzie niszczyłyby rakle smarujące czy to metalowe czy gumowe. Maska taka jest wykonywana w znormalizowanych wymiarach które narzuca ramka pomocnicza , wsuwana do drukarki wraz z zainstalowaną maską. Kolega Ecoino napisał "jak jest" w kwestii kosztów i jakości.
    Kolego Byrrt nie gniewaj się ale najpierw podajesz przykład dyspensera przemysłowego a potem zwracasz uwagę MKPL ,że mowa jest o prototypach. Wracając do głownego wątku , autor podaje projekt który jak rozumiem zmobilizował go do wykonania tego urządzenia , gdzie wymienia liczbę 2000 pól lutowniczych i obudowy takie jak QFN , 0402 czy TQFP.
    Mowa jest o zaawansowanych technicznie projektach które , jak się okazuje , autor woli smarować dozownikami pasty. Hmmm.... Dodam ,że świeża pasta wyciska się z takiej tubki
    bardzo lekko - podkreślam ŚWIEŻA. Natomiast jeżeli prototypowanie rozciąga się w czasie na tyle ,że topnik zdąża odparować, to gorąco NIE polecam nakładania takiej pasty na PCB ponieważ nie ma możliwości aby taki lut zachował wymagane parametry spoiwa . Świeża pasta = mała siła potrzebna do wyciśnięcia + należyte efekty .
    Osobiście polecam wykonywanie maski blaszanej do bardziej skomplikowanych protytypów zamiast używania dozownika jaki by on nie był. Można wykonać ją znacznie łatwiej , używając tej samej techniki co przy wykonywaniu PCB. Materiałem na taką maskę może być (sprawdzone) blacha mosiężna, na którą nakłada się warstwę światłoczułą i postępuje dalej
    jak ze zwykłą PCB w metodzie fotochemicznej. Po "wywołaniu" blacha jest trawiona kwasem, potem myta i szczotkowana. Pasta nakładana może być w dowolnej sitodrukarce a nawet
    na biurku :) Efekty przy większości "popularnych" rastrów są nie do odróżnienia od blachy laserowej.
    Aby urządzenie autora zaczęło spełniać tytułowe zadanie, potrzebna jest brama cnc o poważnej dokładności, jeśli na prawde autor chciałby dozować paste na pady 0402. Była mowa o powtarzalności ale nie dam się przekonać ,że mechanizm cnc da większą powtarzalność niż metalowa pastmaska , o kształcie nałożonych padów nie wspominając. Mając dostęp do CNC
    znacznie lepiej wykonać pastmaskę z elastycznego cienkiego laminatu dwustronnego poprzez wiercenie .

    Pozdrawiam serdecznie.

    ZaYka.

  • #9 23 Maj 2015 11:27
    byrrt
    Poziom 21  

    Kolego zayka - Ty się również nie obraź ale film, który wstawiłem przedstawia właśnie dyspenser do (tylko) prototypów. Ja nie pisze o hobby tylko o pracy. W firmach, w których pracowałem i pracuje do prototypów używa się albo szablonów albo właśnie dyspensera. Szablon ma tą wadę przy prototypie że zarówno założenie, jego późniejsze czyszczenie, zamawianie i oczekiwanie - to wszystko jest zużywa cenny czas. Program na dyspenser przy dość skomplikowanym projekcie importując pliki Pick&Place przygotowuje w 15min. Kosztów szablonu nie liczę bo to również parę stówek do przodu.. Powtarzam że do produkcji dyspenser to pomyłka, ale dla firmy, która dużo nowych projektów robi i ma możliwość wydania tych kilkudziesięciu tysięcy na dyspenser to zbawienie.

  • #10 24 Maj 2015 21:28
    ecoino
    Poziom 10  

    Zgadzam się z kolegą zayka - autor musiał rzeczywiście stosować jakieś inne szablony - tylko jakie , z kartonu ?
    W swoim życiu "przetrenowałem" różne szablony - sitodruk klasyczny - też można używać ale tu raczej wchodzą w grę "duże" smt.
    Blacha z puszki po piwie , wiercone - trochę z tym zabawy ale można na takim szablonie uruchomić całkiem dużą produkcję małych pcb :D .
    Blachy trawione też dobre , ale uczciwie trzeba powiedzić że też raczej do większych smt.
    Nie do końca zgodzę się z kolegą byrrt , dziś zamawianie i oczekiwanie to może być 48 godzin , czasami mniej i jakoś nie widzę dyspensera nakładającego pastę pod 0201 , uBGA czy tym podobne , chyba że mówimy o technice opisanej tu jetting , ale to chyba mowa o innej technologii i całkiem innych pieniądzach .

  • #11 25 Maj 2015 09:31
    byrrt
    Poziom 21  

    ecoino napisał:
    Nie do końca zgodzę się z kolegą byrrt , dziś zamawianie i oczekiwanie to może być 48 godzin

    To teraz przeczytaj co ja napisałem - 15min kontra 48h na zamówienie szablonu, do tego jego montaż na szablonodrukarkę, czyszczenie wszystkiego, koszt ok 300 netto itp. Wszystko to na dyspenserze zrobisz w godzinę (z nałożeniem pasty) zamiast 3 dni! Nie wiem ile jest warty dzień "Twój" dzień, ale w firmie zdecydowanie się to opłaca.

    ecoino napisał:
    jakoś nie widzę dyspensera nakładającego pastę pod 0201 , uBGA czy tym podobne

    Zaczynamy w skrajności popadać. Pomijam, że wykroczyliśmy dawno poza ramy przedstawionego przez autora projektu. Myślisz że bez szablonodrukarki z prawdziwego zdarzenia za minimum 4tyś ojro jakiekolwiek sito umożliwi montaż elementów pod 0201? To ja Ci odpowiem - nie! :) A śmiem twierdzić, że pod takie elementy przy bardzo równej płytce dyspenserem np. Mechatroniki dałoby się nałożyć pastę.. Pod BGA to inna bajka bo dla prototypu można go położyć ręcznie na kulki.

    Wyjeżdżanie tu z szablonami i innymi metodami montażu SMT to dla mnie gadanie dla gadania. Nie taki był temat. Idąc tym tropem zaraz zaczniemy rozmawiać o laserowych lutownicach do lutowania selektywnego..

    Przedstawiony przeze mnie film miał tylko pokazać dyspenser do nakładania pasty w zastosowaniu komercyjnym. Warto podpatrzeć i iść w tym kierunku - sprężonego powietrza. Tak działają wszystkie dyspensery jakie widziałem.

    A i jeszcze jedna w sumie uwaga. Dyspenser wcale nie musi nakładać pasty. Może być używany do nakładania kleju. Dalej uważacie że jest bez sensu? Nawet w produkcji seryjnej?

  • #12 25 Maj 2015 12:18
    ecoino
    Poziom 10  

    byrt napisał:

    Cytat:
    To teraz przeczytaj co ja napisałem - 15min kontra 48h na zamówienie szablonu, do tego jego montaż na szablonodrukarkę, czyszczenie wszystkiego, koszt ok 300 netto itp. Wszystko to na dyspenserze zrobisz w godzinę (z nałożeniem pasty) zamiast 3 dni! Nie wiem ile jest warty dzień "Twój" dzień, ale w firmie zdecydowanie się to opłaca.


    - no to nieźle pojechałeś , w 15 minut to można sobie ... wodę zagotować na kawę :D
    Zakładając , że mamy do czynienia z dużym projektem ( autor przecież o tym mówi , kwestia oczywiście co dla kogo jest "duże" !) , który powstaje tygodnie jeśli nie miesiące nawet dodatkowe 3 dni nikomu nie zaszkodzą.
    W żaden sposób mnie Kolega nie przekona , że dyspenser zrobi to równie precyzyjnie i powtarzalnie jak w przypadku zastosowania stalowego szablonu .

    byrt napisał:
    Cytat:
    Zaczynamy w skrajności popadać. Pomijam, że wykroczyliśmy dawno poza ramy przedstawionego przez autora projektu. Myślisz że bez szablonodrukarki z prawdziwego zdarzenia za minimum 4tyś ojro jakiekolwiek sito umożliwi montaż elementów pod 0201? To ja Ci odpowiem - nie! A śmiem twierdzić, że pod takie elementy przy bardzo równej płytce dyspenserem np. Mechatroniki dałoby się nałożyć pastę.. Pod BGA to inna bajka bo dla prototypu można go położyć ręcznie na kulki.

    - nie widzę tu żadnej skrajności .
    Przecież mowa jest o stosowaniu elementów 0402 , ja schodzę tylko oczko w dół do 0201.
    Jeśli nie zauważyłeś to dzisiejsze projekty zawierają coraz mniejsze elementy, używanie układów BGA wymusza np. stosowanie jak najmniejszych kondensatorów blokujących napiecia zasilania , najlepiej tuż przy samym układzie . Jak to zrealizować kiedy masz do wyprowadzenia kilkaset sygnałów na obszarze znaczka pocztowego - czasami tylko używając 0201 możemy taki problem rozwiązać .
    W przeciwieństwie do Ciebie wiem , że nawet bez drukarki ( nawet za te 4 tyś ojro - jak piszesz ) można położyć pastę pod 0201 - mówię to jako praktyk który to wielokrotnie wykonał z bardzo dobrym efektem.
    Ty "śmiesz twierdzić" ,a ja nie używałem nigdy dyspensera Mechatroniki , ale jeśli są tak precyzyjne jak ich automaty ( które znam od strony użytkowej )to mam wątpliwości jak sobie takie urządzenie poradzi z poprawnym nałożeniem pasty.
    Np. taki M70 na papierze robi prawie wszystko ( pewnie i krawaty wiąże , nie testowałem !) ale układać tym 0402 to już mistrzostwa w cierpliwości wymaga !
    Większość opinii to nie jest , jak piszesz gadanie dla gadania , tylko moim zdaniem, zwrócenie uwagi na brak logiki i konsekwencji w wywodach autora ale i Twoich także .
    Całkiem mi ręce opadły jak napisałeś :
    Cytat:
    Pod BGA to inna bajka bo dla prototypu można go położyć ręcznie na kulki.

    - czy aby wiesz o czym piszesz ?
    To co , najpierw mamy zdjąć kulki z układu BGA by za chwilę położyć ręcznie ?
    Ma to jakiś sens , widziałeś klasyczny układ BGA ?
    Mam nadzieję , że nikogo nie uraziłem ,z mojej strony to tylko próba , może nieudolna i pozbawiona elegancji , trzymania sie logicznej i praktycznej strony zajęcia jakim jest montaż elektroniki.

  • #13 25 Maj 2015 19:32
    zayka
    Poziom 11  

    Szablony ,z powodzeniem pozwalają na nakładanie pasty oraz kleju pod elementy 402 oraz 201. Ich montaż , to jest inny kawałek tej historii. Uważam ,że dyspenser również
    może być stosowany do serii. Klej to przeważnie 2 razy mniej "kliknięć" w stosunku do padów , ale nadal upierałbym się przy szablonie do jednego i drugiego.
    Zamawiając szablon , w pliku zawiera się również otwory pod smarowanie klejem ( np. w dolnej części blachy ) bądź wykonuje osobny szablon tylko do kleju.
    Wydaje mi się ,że autor chyba chciał się pochwalić również jak przygotował (wycięcie) i złożył poszczególne elementy. Chyba mógłby, mając dostęp
    do takich narzędzi, przygotować sobie szablony ale widocznie wolał zaprezentować takie podejście. Jeżeli "rework" nie jest autorowi obcy, to technika dozowania
    pasty strzykawką z pewnością spełni wymogi montażu.

    Pozdrawiam.

  • #14 21 Lip 2015 22:32
    ecoino
    Poziom 10  

    Trochę po czasie ale dla wątpiących , że szablon ponad wszystko :D .
    Nie wyobrażam sobie nakładania pasty dyspenserem na pcb , takie jak szblon na zdjęciu .
    Automatyczny dyspenser do pasty lutowniczej DIY
    Tylko na ten największy układ BGA (1924 piny) , zakładając "kleksa" co 1s wychodzi ponad 30 minut , jeden układ a gdzie reszta elementów nie wspominając oczywiście o precyzji , której moim zdaniem żaden dyspenser nie dorówna szblonowi . Szablon to 5 sek , góra , całe pcb .

  • #15 22 Lip 2015 19:04
    pgoral
    Poziom 25  

    Ale szablonu nie przygotujesz ani w 30 ani w 60 minut gdy potrzeba tylko jednej płytki. Choć w przedstawionym przez Ciebie przykładzie może być lepiej poczekać na szablon.