In‑line O₂ analyzátor na spájkovanie pretavením pod dusíkom UI‑O210KTV

UI-O210KTV je kombinovaný in-line analyzátor určený na meranie koncentrácie kyslíka (O₂) v reflow peciach s inertnou atmosférou (dusík, N₂). Zariadenie súčasne meria O₂, teplotu a vibrácie, čo umožňuje komplexnú analýzu procesu spájkovania v prostredí s riadeným obsahom kyslíka.

Popis funkcie a použitia

UI-O210KTV pracuje ako autonómny datalogger, ktorý prechádza reflow pecou (pretavovacou pecou s atmosférou N₂) spolu s DPS a zaznamenáva:

• koncentráciu kyslíka (ppm) v jednotlivých zónach,
• teplotný profil,
• mechanické vibrácie počas transportu.

Namerané údaje sa následne prenesú do PC a vyhodnotia v analytickom softvéri, kde je možné vytvoriť O₂ profil pece a korelovať ho s teplotným priebehom procesu.

Merané veličiny a technologické parametre

Merací systém poskytuje kombinované meranie (3 v 1)

Ideálne riešenie na kontrolu O₂ v pretavovacej peci pracujúcej v atmosfére N₂, kde jedným priechodom pecou získate aj ďalšie dôležité informácie. Ak pomocou systému UI-O210KTV súčasne zmeriate obsah O₂ v jednotlivých zónach reflow pece a skutočnú teplotu v týchto zónach, získate oveľa viac než len údaj o správnom nastavení dusíkovej atmosféry. V skutočnosti môžete veľmi presne vyhodnotiť, či sú vytvorené optimálne podmienky na kvalitné spájkovanie. Systém je určený práve pre pece pracujúce v atmosfére N₂.

Oxidácia spájkovaných povrchov

Najčastejší jav pri vysokej teplote a súčasne príliš vysokej koncentrácii kyslíka:

• dochádza k oxidácii spájkovacej pasty,
• oxidujú vývody súčiastok,
• oxiduje povrch DPS,
• zhoršuje sa zmáčanie spájkou.

1. O₂ profil (hlavná veličina)

• distribúcia kyslíka v peci (čas / zóna),
• identifikácia netesností a nestability procesu,
• princíp: zirkóniový (ZrO₂) senzor,
• rozsah:
  • štandardne: 0–10 000 ppm,
  • rozšírený: až 250 000 ppm,
• presnosť: približne ±2 %.

Kľúčové pre riadenie reflow procesu v atmosfére N₂.

2. Teplotný profil

• až 3 kanály (štandard),
• rozsah: 0–400 °C,
• presnosť: približne ±1,5 °C,
• meranie teploty až v 3 kanáloch (termočlánky typu K).

Korelácia:

• O₂ vs. teplota vs. kvalita spájkovania.

3. Vibrácie

• integrovaný akcelerometer,
• sledovanie mechanických vplyvov dopravníka.

Detekcia:

• vibrácií ovplyvňujúcich zmáčanie,
• nestability transportu.

Záznam údajov

• vzorkovanie: 0,3 / 0,6 / 1,2 / 2,4 s,
• doba merania: 10–80 min,
• pamäť: 2 záznamy.

Napájanie a prevádzka

• akumulátor: približne 8,4–16,8 V,
• výdrž: približne 40 min nepretržitého merania,
• pracovná teplota: približne 300–400 °C.

Konštrukcia

• rozmery približne: 490 × 120 × 33 mm,
• robustná konštrukcia určená na priechod reflow pecou,
• vhodné na in-line meranie.

Softvér na analýzu

Softvér dodávaný so systémom UI-O210KTV je špecializovaný na vyhodnocovanie koncentrácie kyslíka (O₂) v atmosfére reflow pece a jej koreláciu s teplotným profilom výrobku. Umožňuje technológom získať podrobný prehľad o podmienkach spájkovania v jednotlivých zónach pece a overiť, či je dusíková (N₂) atmosféra dostatočne stabilná na dosiahnutie požadovanej kvality spájkovaných spojov.

Funkcie softvéru

• analýza O₂ a teplotného profilu (O₂ Profile),
• porovnanie meraní (Data Comparison),
• export do Excelu (SPC, traceability),
• synchrónne zobrazenie viacerých veličín.

Vyhodnotenie procesu

Softvér umožňuje:

• kontrolu stability atmosféry N₂,
• identifikáciu „oxygen spikes“ v peci,
• optimalizáciu spotreby dusíka (N₂),
• koreláciu kvality spájkovania s obsahom kyslíka.

Technologické prínosy

• Kontrola atmosféry reflow pece (ppm O₂) – overenie skutočnej koncentrácie kyslíka v jednotlivých zónach pece.
• Optimalizácia spotreby dusíka – identifikácia možností zníženia spotreby N₂ bez negatívneho vplyvu na kvalitu spájkovania.
• Zlepšenie kvality spájkovaných spojov – obmedzenie oxidácie spájkovacej pasty, súčiastok a DPS, podpora lepšieho zmáčania spájkou (wetting).
• Korelácia O₂, teploty a výskytu chýb – možnosť prepojiť procesné údaje so skutočnými chybami, ako sú nedostatočné zmáčanie, voiding alebo zvýšený výskyt spájkovacích chýb.
• Detekcia netesností a nestability pece – rýchle odhalenie únikov dusíka, prenikania okolitého vzduchu alebo nestabilných podmienok medzi jednotlivými zónami.

Kedy použiť UI-O210KTV?

Odporúča sa najmä pre prevádzky využívajúce reflow spájkovanie v dusíkovej atmosfére (N₂).

Zariadenie je ideálnym nástrojom, ak riešite:

• zlé zmáčanie spájky aj pri správne nastavenom teplotnom profile,
• zvýšený výskyt voidov v spájkovaných spojoch,
• kolísajúcu kvalitu výroby medzi jednotlivými dávkami,
• nadmernú spotrebu dusíka a potrebu jej optimalizácie,
• podozrenie na netesnosť alebo nestabilitu reflow pece.

Typické nasadenie v SMT výrobe

Monitorovanie koncentrácie kyslíka a teploty v jednotlivých zónach reflow pece umožňuje presne vyhodnotiť podmienky na kvalitné spájkovanie a optimalizovať spotrebu dusíka. Tento systém pomáha identifikovať kritické miesta s oxidáciou, problémy so zmáčaním a neefektívnu distribúciu dusíka v peci.

• Kombinácia teploty a obsahu O₂ určuje mieru oxidácie a kvalitu zmáčania spájky.
• Meranie odhaľuje netesnosti pece, predávkovanie dusíkom a rizikové zóny s vysokou oxidáciou.
• Systém prispieva k zníženiu spotreby dusíka a zlepšeniu kvality spájkovaných spojov v SMT výrobe.