Когда слышишь про 3D тест на оловянную пасту, многие сразу думают о дорогих немецких установках, но на деле ключевое — не цена, а понимание физики процесса. У нас в цеху частенько спорили, можно ли оценивать пасту только по высоте отпечатка, игнорируя форму конуса. Помню, как в 2015-м мы купили японскую систему за полмиллиона евро, а она давала погрешность в 15% на пастах с высоким содержанием флюса — пришлось допиливать софт своими силами.
До сих пор встречаю технологов, которые пытаются мерить пасту линейкой под микроскопом. Это как оценивать рельеф местности по тени от фонаря — видишь только проекцию. Особенно критично для плат с компонентами 0201, где даже 10-микронное отклонение ведёт к перекосу. Наш опыт с BGA-корпусами показал: 2D-анализ пропускает до 30% дефектов мениска.
Запомнился случай на производстве контроллеров для медоборудования — паста Senju M705-GRN постоянно давала ложные отказы при 2D-контроле. Оказалось, проблема в краевом подтёке, который виден только в трёх измерениях. Перешли на систему от Shenzhen HTGD с лазерным сканированием — брак упал с 8% до 0.3%.
Кстати, про HTGD — их оборудование изначально проектировалось под азиатские стандарты, где допуски жёстче. В 2019-м мы тестировали их 3D-сканер против европейского аналога: на пастах с размером частиц Type 4 китайская система стабильнее определяла сателлиты.
Здесь главное — не гнаться за мегапикселями. 5-Мп камера с правильной оптикой даст больше точности, чем 12-Мп с дешёвым объективом. Мы в своё время перепробовали четыре варианта освещения — кольцевое, тёмное поле, соосное, комбинированное. Для паст с серебряным наполнителем лучше работает синяя подсветка, уменьшает блики.
На линии сборки SSD-накопителей столкнулись с артефактами от антистатического покрытия трафаретов. Пришлось разрабатывать калибровочную мишень с эталонными конусами — обычные керамические субстраты не подходили из-за теплового расширения.
Сейчас в новых моделях HTGD GDK-850L используют гибридную систему: стереокамеру плюс структурированное освещение. Это дороже, но для медицинской электроники оправдано — сканируем за один проход и геометрию, и дефекты смачивания.
С ними всегда головная боль — после оплавления меняется коэффициент отражения. Приходится настраивать чувствительность для каждой партии пасты. Как-то раз на производстве телекоммуникационных плат получили 200 бракованных изделий из-за того, что оператор не перекалибровал систему после смены материала с Indium SMQ-230 на Alpha OM-350.
Самое опасное — использовать один эталон для всех типов паст. Для паст с большим содержанием металла (более 92%) нужны калибровочные образцы с шероховатостью Ra не более 0.8 мкм. Мы сначала брали полированные стальные пластины, но они не учитывали специфику адгезии к медной поверхности.
В прошлом году на предприятии-партнёре в Зеленограде видели системную ошибку — калибровали по керамике, а производили на FR-4. Результат — постоянные ложные срабатывания на углах плат. Исправили только после внедрения многоточечной калибровки по реальным образцам печати.
Инженеры HTGD как-то показывали нам свою методику — они используют набор калибровочных шаблонов под разные материалы подложек. Особенно важно для гибких плат, где геометрия меняется при нагреве.
Многие системы выдают красивые цветные карты высот, но не показывают главного — динамики изменения параметров в течение смены. Мы ведём статистику по каждому типу пасты отдельно. Например, паста Loctite GC10 теряет пластичность после 4 часов в принтере — если не корректировать настройки, высота отпечатка падает на 7-12%.
Разработали собственный софт для прогнозирования — анализируем не только высоту и объём, но и скорость изменения этих параметров. Это помогло сократить перенастройки оборудования с 3-4 раз за смену до одного раза.
Интересно, что в HTGD пошли дальше — их система строит тепловые карты распределения пасты в реальном времени. Особенно полезно для многоотверстных плат, где традиционные методы занимают слишком много времени.
Стандартные алгоритмы часто путают нормальный мениск с подтёком. Мы используем комбинированный критерий — угол смачивания плюс анализ кривизны в трёх сечениях. Для паст с низкой вязкостью добавили поправку на скорость растекания — иначе система маркировала добротные отпечатки как брак.
Самое сложное — не сама проверка, стыковка с оборудованием для правки. Наш первый 3D-сканер 2017 года выдавал прекрасные отчёты, но данные шли с задержкой в 1.2 секунды — за это время конвейер успевал переместить плату на три позиции. Пришлось переписывать API для прямого обмена с роботами-укладчиками.
Сейчас в новых линиях используем архитектуру, похожую на решения HTGD — сканер ставим сразу после принтера, данные передаются по протоколу SECS/GEM. Это даёт возможность корректировать параметры печати в реальном времени, а не отбраковывать готовые изделия.
Кстати, их оборудование хорошо показало себя в условиях вибрации — мы тестировали на линии с шестью роботами-манипуляторами. Европейские аналоги требовали дополнительных демпферов, а китайская система работала стабильно при амплитуде до 5 микрон.
Когда в 2020-м считали окупаемость, получили интересные цифры: даже дорогая 3D-система окупалась за 8 месяцев только за счёт экономии пасты. Раньше технолог выставлял параметры печати с запасом, перерасход составлял до 22%. С автоматическим контролем удалось снизить до 3-5%.
На линии сборки промышленных контроллеров экономия оказалась ещё значительнее — брак по пайке сократился с 6% до 0.8%, плюс уменьшили расход азота в печи оплавления на 15% за счёт более точного дозирования флюса.
Сейчас рассматриваем систему HTGD нового поколения — они обещают интеграцию с ИИ для прогнозирования поведения пасты при разных профилях оплавления. Если это работает, как заявлено, сможем отказаться от дорогостоящих экспериментов с новыми материалами.
Многие не учитывают стоимость обучения — наши операторы осваивали 3D-систему два месяца против двух недель для 2D-аналогов. Зато теперь один человек контролирует три линии вместо одной.
