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METCAL奥科 为手工焊接带来大科学和高可靠性

时间: 2023-03-20 11:17:49 来源:杉本集团

以采访METCAL奥科的产品支持工程师Robert Rush,讨论手工焊接与连接验证的演变。

2017年,METCAL奥科的产品支持工程师Robert Roush,OK国际品牌METCAL奥科在圣地亚哥举行的IPC APEX博览会上推出了一项获得专利的手工焊接技术。从可靠性和过程控制的角度来看,这听起来像是一个真正的焊接规则改变者,有望为手工焊接世界带来新的科学和控制水平。


Judy Warner: Robert,你为什么不先给我简要介绍一下METCAL奥科的历史和产品重点?


Roush: METCAL奥科已经存在了35年多一点。METCAL奥科推出了SmartHeat®,这是当时的一项新技术,它使用居里点加热来真正改变传统的焊接方式。多年来,METCAL奥科已将重点扩展到对流返工、资本设备和烟气提取。总的来说,METCAL奥科的产品线已经发展,今天METCAL奥科专注于风险缓解、过程控制和自动化关键行业痛点。

这些被视为该行业的关键原则,即每个人都专注于手工焊接,而不仅仅是让一块铁变热,这是传统上行业参与者关注的焦点。有一种攀比的因素,但核心技术在30多年来没有太大进步。它只是变得更具竞争力,在动力和整体功能上都有细微的变化。在技术和关键客户需求的交付方面,这一演变并没有真正改变方向。

SmartHeat一直是该领域的异类,也是众多解决方案之一。METCAL奥科总是做一些不同的事情。多年来,METCAL奥科已经拥有了几项专利,每一项专利都有不同的用途;或者,METCAL奥科采取了不同的重点,试图用一种新产品来解决一个问题,而这个问题可能不为广大客户所知。


Warner:听起来METCAL奥科一直在推动手工焊接技术,这在市场上是一个很好的位置。我理解在过程控制和可靠性方面存在一些固有的挑战。这些对最终产品有何影响?


Roush:许多挑战都与手工焊接有关。有硬件、材料和人员方面。在硬件方面,你要做很多事情来控制焊料的类型、热量、接合时间、焊剂化学成分、焊料化学成分和其中的成分。所有这些因素都在焊接过程中受到控制。

将其与行业标准的操作员培训相结合。生产主管希望通过严格的过程控制和训练有素的操作人员,在一天结束时,当他们将热铁放在接头上时,他们会得到一个好的焊点。这才是生产线上真正发生的事情。每次都力求获得良好、一致的结果。然后检查并进入下一阶段。

焊接图片

Warner:我最近参观了一家专注于NPI和原型的高端EMS公司。他们向我指出的一件事是,这个地方没有一个烙铁让我感到惊讶。相反,他们购买了选择性焊接设备来解决自己的风险缓解问题。这是一个有效的策略吗?


Roush:选择性焊接比手工焊接有一些优点,但也有一些缺点是选择性焊接机无法解决的。使用选择性钎焊机,可以将许多变量编程到工艺中,并消除操作员可能添加到混合物中的一些风险。

即使是最优秀的焊料也会时不时地遭遇糟糕的一天。即使是最优秀的运营商,也要100%地达到这一点并确保遵守标准。在这种情况下,一台选择性焊接机可以直接编程;理想情况下,在一天结束时,它是成功的。

但是选择性焊接机也有费用。这涉及到很多编程。仍然存在对温度敏感或对某些焊料敏感的部件。你在用一种风险换另一种风险。您在权衡操作员的风险与选择性焊接机能否在不损坏电路板的情况下完成任务。

在原型制造厂,零件可能是一次性的,或者一批可能花费数千美元的零件,尽可能降低风险很重要。我相信他们认为,取消运营商并转向更自动化的方式有助于降低风险。他们所做的是消除了人为因素,但引入了更多的过程控制和硬件风险,希望他们能拿出一种可以大规模生产的产品。


Warner:很有趣。在我们继续之前,你提到了标准。IPC标准是否清晰明了?METCAL奥科有人参与过这些标准的合作吗?


Roush:IPC标准,尤其是在手工焊接方面,主要是基于视觉的,无论是IPC 610还是J-STD-001。它们为每种类型的焊接连接提供了参考材料。

标准假设,如果您控制过程变量,并且操作员经过了适当的培训,并且焊点在一天结束时看起来很好,那么它将是一个好的焊点。但由于标准是以视觉为基础的,因此没有内在的保证。这些标准只是提供了一个视觉来比较操作员是否达到了标准,以及检查员或随后使用的自动检查设备是否达到了这个视觉标准。在这种情况下,这是标准所达到的程度。

METCAL奥科的首席技术官正在这方面与IPC合作。他讨论了我们的未来,他参与了标准的制定和审查,并参与其中,推动这些标准向前发展,确保METCAL奥科在行业中有一套强有力的控制措施。


Warner:关于你提到的挑战以及流程和标准的所有活动部分,你提到了SmartHeat。你能解释一下METCAL奥科作为一家有35年历史的公司是如何看待这些挑战的吗?以及你目前是如何在市场上应对这些挑战并帮助你的客户减轻风险的吗?


Roush:METCAL奥科在35年前推出了SmartHeat。截至目前,Metcal焊接站均基于SmartHeat技术。使用SmartHeat,METCAL奥科使用居里点加热,可以在1.1度的精度范围内进行非常精确的温度控制,并基本上消除任何过冲。这一切都是基于按需供电。METCAL奥科只施加足够的功率来有效地焊接接头。然后它后退,你可以继续下一个关节。

在过去的几年里,METCAL奥科更仔细地研究了什么是好的焊点。METCAL奥科开发了一项新技术,该技术是在2017年IPC APEX博览会上引入的,旨在研究焊点是如何形成的。该技术被称为连接验证(CV)。CV向操作员提供实时反馈,并指示他们是否成功实现了“良好”的焊点,或者在焊接过程中是否出现了一些故障。这是革命性的,当前的系统是开环的,总是有风险因素。


Warner:你能告诉我这项新技术的特点和优点吗?


Roush:在任何成功的焊接过程中,当焊料与焊盘成分结合时,都会形成金属间化合物。在焊接过程中,它们会形成金属间合金。

METCAL奥科知道,视觉标准的挑战之一是,从电学或金属间形成的角度来看,它可能看起来很好,但仍然很糟糕。METCAL奥科知道,当金属间化合物形成得太少时,就会出现冷焊点或干焊点。太多了,你就会脆化。在中间有一个最佳位置。

METCAL奥科所做的是开发一种技术,在焊点形成时实时监测焊点,并计算金属间化合物的形成;它向操作者提供了在理想水平上形成金属间化合物的反馈。再加上视觉标准,这不仅使外部接头看起来很好,符合视觉要求,而且现在您有了一个内部控制机制,可以确保金属间化合物是理想的。这提供了一种“腰带和吊带”的焊接方法,在过去只有“腰带和手指交叉”的解决方案。


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