顛覆性手工焊接技術

Barry Matties

美國OK國際集團始建於1946年， 提供先進的返修工具類產品。由於不斷地開發新產品，OK公司在電子產品的返修和生產領域始終處於 世界領先地位。它首次發明了FCR熱風聚焦式返修系統和BGA微型迴流焊噴嘴。最近OK International公司總裁兼首席執行官Christopher Larocca向I-Connect007出版人Barry Matties介紹了他們的新型焊點驗證焊台，以及它能夠給行業帶來的好處。

Christopher Larocca

OK International 總裁兼首席執行官

Barry Matties：能跟我們介紹一下OK International公司嗎？

Christopher Larocca：我們有四個部門，今年的加利福尼亞州聖地亞哥舉辦的IPC APEX EXPO 2017展會上，我們有兩個部門參展：焊接部門Metcal，以及我們的點膠部門Techcon Systems。

Matties：那麼，你們這次帶來了什麼新技術呢？

Larocca：我們的Metcal部門發布了一款名為「焊點驗證」（Connection Validation）的新產品，我們相信這對手工焊接領域來說具有革命性、顛覆性的技術。

Matties：能跟我們介紹一下這款產品嗎？

Larocca：如果您熟悉手工焊接就會知道，在傳統工藝中，操作員在進行焊接連接時，完全依靠目視檢查。 他們將烙鐵放在連接處，為焊點上焊錫，當看起來像是具有良好的金屬間連接時，他們再繼續焊接下一個焊點。

Matties：我印象中的確是這樣。

Larocca：而我們的焊點驗證系統將要做的是：引入反饋迴路演算法，手柄會檢測到所需的熱負荷和所需形成的金屬間連接；隨後該反饋迴路會通過聲音和視覺提示操作員良好的金屬間連接已經形成，焊接成功，可以繼續進行下一個焊點的操作。

Matties：是如何感應的呢？ 是靠烙鐵頭嗎？

Larocca：實際上在烙鐵頭裡有一個EEPROM晶元，手柄裡面有一個反饋迴路連接到電源。基本上是有一套演算法來監測和調節烙鐵頭與電源之間的通信過程，為操作者提供「良好」連接已經形成的反饋。

Matties：那麼通過收集這個數據，你們會建立一個以前不存在的（新的）信息流，是這樣認為的嗎？

Larocca：的確是這樣。傳統上，焊接系統就是一件操作台上很普通的工具。而我們現在可以通過烙鐵頭中的晶元收集數據——比如板子上有多少個好的或不好的焊點，或者存在哪些溫度問題和ESD問題的數據。主管或工藝控制工程師可以實時監控、跟蹤和收集整個生產過程中的所有數據。

Matties：現在大家都在向自動化發展，該技術對自動化有幫助嗎？

Larocca：我們認為該技術可以直接集成整個自動化系統中。現在，當工人在操作焊接系統時，他們會將烙鐵放在焊點上，因為他們知道這裡是否有元件。而機器人或自動化系統目前還沒有這種智慧。機器人系統則不太智能，它只會移動到指定的x-y坐標，然後接觸一定的時間。將我們的焊點驗證系統集成到機器人產品之中後，由於有了反饋迴路，機器將能夠知道該位置是否有元件。 如果缺失組件或焊點沒有上錫，系統就會檢測到這些地方不正常，停止加工。 因此，我們認為這種焊點驗證技術在機器人焊接領域能發揮巨大的作用，並進一步幫助企業降低焊接應用中的風險。

Matties：這能加裝在現有系統中，還是需要全新的自動化系統？

Larocca：我們開發了一種使用這種焊點驗證技術的全新機器人桌面式系統，與桌面式手動操作系統相同，只是其使用了自動化平台。這不是不同的設備，因為我們使用了一樣的系統，只是通過機器人來操作。

Matties：市場接受度如何？

Larocca：到目前為止，我們一直在試點。 我們的焊點驗證系統在過去一年中在全球共有12個Beta測試點。 客戶反饋相當積極，我們已經正式發布了該產品，到目前為止，我們收到的經銷商和終端客戶的反饋都非常好，我們對此感到非常興奮。

Matties：恭喜！關於這個技術，有沒有什麼我們還沒有討論到，但是應該知道的？

Larocca：我們認為，此類焊點驗證技術和平台使我們能夠把握行業中對於焊點質量的需求。您之前提到過數據收集，我們越來越多的終端客戶，已著手這樣做了。他們想知道某一塊特定的板的焊接情況。我可以說出過去一兩年里二十多次與焊接故障有關的產品召回。很多時候，在生產中只花費一分錢的焊接成本，而產品召回的時候將損害品牌形象，並造成數千萬美元的損失。焊點驗證系統能進行數據分析找到導致召回的原因。該系統支持工業化4.0和物聯網，能夠通過雲實時跟蹤捕獲所有所需數據。我們將基於這個平台開發許多技術和產品。

Matties：所以通過該技術的應用，在手工焊接的環境下的培訓時間將大大降低，因為通過系統反饋就可以知道是否達標。

Larocca：是的。在歐洲工廠中我們剛剛完成Beta測試，我們在生產線上任意找了一個操作工，讓他用傳統焊接系統按照標準焊接工藝在板上焊接。完成後，給他一張新的板，然後使用焊點驗證系統焊接，隨後他很快注意到焊接時間比他通常操作的時間長，才會出現表明焊點良好形成的綠燈。當他完成所有焊接後，我們對這兩塊板進行了橫截面視覺檢查。第一塊板的頂部和底部看起來都很好。但是進行橫截面檢測後，發現明顯的barrel fill缺陷，而使用焊點驗證系統的卻沒有。從工藝控制工程師的角度看這一問題的話：可能每個焊點都需要多一秒的焊接時間，這非常必要，如此才能獲得良好的IMC連接。

所以，無論是生產線主管還是工藝控制工程師，在討論如何降低風險時，會認為這才是真正為我們的客戶或者說在某些情況下為我們客戶的客戶所真正需要的技術。

Matties：當板出現故障時，最常見的就是焊點。

Larocca：的確是這樣。

Matties：我覺得你們的這個產品會火。

Larocca：是的。您知道，很多產品的召回信息是公開的，通過Google搜索「焊點產品召回」，可以看到從洗碗機到安全氣囊，從制動器總成到凸輪軸感測器和前大燈，這真的是生死攸關的問題。 這強調了良好焊點的重要性，特別是在電子設備上。 我們認為這項技術真的是解決了業內存在的一個根本問題，我們已經有12個廠正在進入全面的生產階段，所以我們認為這個產品會很有競爭力。

Matties：你們在哪裡生產？

Larocca：我們就在加州Cypress生產烙鐵頭， 就在奧蘭治縣。電源在中國深圳的生產設施中製造。

Matties：我們換個話題，你們在IPC手工焊接大賽中很活躍。能跟我們說說嗎？還有你們為什麼參加這項賽事？

Larocca：對，我們自認為是手工焊接方面的頂級設備供應商之一。任何生產電路板的人都知道我們是誰，Metcal是誰。我們一直喜歡這項賽事，我們也一直很高興我們在這項賽事中取得的成功。我們對新系統在這項賽事中的效果非常感興趣，可以幫助我們在標準產品中進行改進。我們談到了焊點驗證，但Metcal的另一個相對較新的功能是，我們的新系統將在顯示器上顯示烙鐵頭尖端的溫度，這是從未有過的。市場上喜歡Metcal焊接系統的另一個原因是，我們的產品能夠固定溫度，那我們能夠通過焊點驗證技術來顯示烙鐵頭溫度嗎？實際上能夠做到，我們已經將這項功能納入我們新的焊點驗證焊接平台。現在電源上有一塊2.8英寸的彩色觸摸屏，可以提供實時溫度以及其他相關數據。

Matties：那麼所有這些技術都是你們的專利嗎？

Larocca：是的。 在我們宣布該產品之前，提交了烙鐵頭和電源方面的各種專利申請。 這是我們自2009年以來一直在努力的技術最初，我們的想法是為高附加值應用製造電源，如軍事、國防、醫療等這類願意為能夠降低風險的系統支付較高價格的市場。不久之後，我們決定將其作為我們高產量焊接系統的標準功能。我們的標準焊接系統曾經是MX5000系列，但是焊點驗證將成為我們的標準產品，而這項技術將成為標準的功能。 同時還搭配烙鐵頭溫度顯示，最新的人體工程學和外觀改良，我們認為會給市場帶來積極的影響。

Matties：Chris，非常感謝您花時間和我們分享。

Larocca：謝謝您。

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