Il dosaggio manuale dei fluidi sui banchi di lavoro

PASSO DOPO PASSO ECCO COSA SI INTENDE OGGI PER
DISPENSAZIONE DA BANCO DI MATERIALI FLUIDI
A cura di Steve Collier (European Market Fluid Dispensing Development Manager)
Le tre discipline, manuale, semiautomatica ed automatica,
utilizzate negli ultimi anni per il dosaggio dei fluidi trovano
oggi applicazione nello sviluppo e nei piani di produzione di
realizzazione prototipi e di rework da parte del settore
elettronico con i nuovi sistemi di dispensazione da banco,
come le valvole e le centraline di dosaggio controllate da
microprocessori. Per ottenere un’ottimale dispensazione è
necessario
effettuare
una scelta
accurata delle
attrezzature e degli accessori. Con questa pubblicazione
intendiamo fornire informazioni sullo sviluppo delle più
recenti tecnologie riferite alla dispensazione dei fluidi,
focalizzando su benefici vantaggi che ogni opzione offre.
Perche dispensare, e perchè adesso?
Solo una decina di anni fa, la maggior parte dei circuiti stampati di assemblaggio (PCAs)
comprendevano dei componenti PCB con fori passanti saldati tramite la saldatura ad onda. Oggi,
anche il più modesto prodotto elettronico può richiedere un misto di montaggio superficiale con,
chip-scale, fori passanti e tecnologia elettromeccanica. La serigrafia di pasta saldante e la rifusione
con forni o la sola saldatura ad onda non sono più sufficienti da soli a completare l’assemblaggio.
Entrano in gioco a questo punto i dispensatori dei materiali fluidi.
L’elenco dei materiali fluidi dispensati e più utilizzati nell’industria elettronica, include : adesivi
(anaerobici, cianoacrilati, epossidici e UV); conformal coating; flussanti (liquidi ed in pasta); silicone
RTV; mascheranti spellicolabili e paste per la saldatura. Considerata la grande diversità delle
proprietà di questi fluidi, in particolare riguardo la viscosità ed il volume da dispensare, le valvole di
precisione, gli ugelli ed i controllers sono stati progettati per provvedere alle soluzioni più appropriate
al fine di ottimizzare ogni tipo di esigenza di dispensazione.
Sia che si tratti di montare di un componente, con un minuscolo strato di
saldatura come una singola goccia di fluido, sia di utilizzare un ugello appropriato
per disegnare una guarnizione, o di ottenere un deposito di conformal coating su
un completo assemblaggio, i tecnici responsabili delle specifiche e dei sistemi di
dispensazione possono esser certi che esiste una appropriata soluzione.
Iniziando con le siringhe
Ogni dosatore manuale o pneumatico, oppure una
semplice siringa, offre una soluzione economica e versatile
alle applicazioni di dispensazione. Iniziando con delle
semplici siringhe si è arrivati a sviluppare prodotti
ingegnosi di precisione che offrono
accuratezza,
ripetibilità e precisione semplificando il lavoro di tutti gli
operatori nei processi produttivi. Per esempio, i serbatoi in
polipropilene esente da silicone e cloruro, sono disponibili
in colore ambra per la protezione dei liquidi sensibili agli UV (sino a 520nm), pur
lasciando all’operatore la possibilità di vedere la quantità di materiale nel
serbatoio. Allo stesso modo, i raccordi della pressione dell’aria ed i pistoni sono
stati progettatti con differenti design per assicurare la regolare diffusione di pressione.
DOVER ITALY S.R.L. Divisione Operativa OK INTERNATIONAL
Strada Statale 11 n. 28, 20010 Vittuone, MI ● Tel. +39 02 9025161 ● Fax +39 02 90111147 ● www.okinternational.it
I pistoni con labbro aderente (wiper) in polietilene sono ottimi per i fluidi con bassa e
media viscosità, mentre i pistoni a parete diritta (straight wall) sono raccomandati per
dispensare con fluidi di media e alta viscosità.
Per le applicazioni con pressione pneumatica, è possibile
ottenere rapidamente il controllo del tempo/pressione
collegando
la
siringa
alla
cantralina di dosaggio, tramite gli
appositi
raccordi
già
forniti
completi per ogni dimensione (in
cc) di siringa. Allo stesso tempo,
per agevolare la dispensazione
manuale di fluidi con viscosità medio alta (esempio: creme di
stagno), le siringhe possono essere usate in abbinamento con delle
pistole dispensatrici leggere ed anti-gocciolamento che provvedono
in modo eccellente a controllare la quantità del fluido applicato.
Quali valvole e perchè?
Per le più diverse richieste di applicazione,
i sistemi di dispensazione utilizzano
valvole per un accurato controllo del
dosaggio, semplicemente regolando la
pressione e quindi l’apertura della valvola,
oppure con la rotazione di una vite di
precisione o ancora comprimendo più o
meno un tubetto usa e getta. La seguente
lista introduce i vari tipi di valvole più
utilizzate illustrandone i vantaggi e le
applicazioni più appropriate.
Valvola con tubetto a pressione Penna dosatrice: la valvola a penna
(valvola-base) viene azionata
manualmente. Il suo utilizzo è
molto semplice in quanto è sufficiente una pressione manuale sulla leva per sollevare
l’elemento che comprime il tubetto. La valvola di dosagggio a penna può effettuare
dosaggi sia per gravità che con l’ausilio di serbatoi pressurizzati (1 - 45kcps ). E’ in grado
di dosare una vasta gamma di materiali a bassa/media viscosità come gli adesivi
(anaerobici, cianoacrilati), i lubrificanti, i sigillanti ed i mascheranti. Alimentata per gravità
o a pressione la penna è dotata di un controllo incorporato del flusso che assicura
eccellenti caratteristiche di ripetitività. E’ completa di applicatore a penna pre assemblato,
quatto tubetti usa e getta di ricambio, un assortimento di ugelli a perdere, un tubo
flessibile da 60cm. Le caratteristiche principali sono rappresentate dalla compattezza del
formato, dalla leggerezza dello strumento e dalla facile comprensione di utilizzo.
Valvole a diaframma: Le valvole a diaframma sono progettate per erogare accuratamente
materiali di viscosità medio/bassa (1 - 50kcps) con un alto grado di precisione e con dosi di varia
forma e dimensioni (fino ad una frazione di microlitro). La ghiera esterna di regolazione della corsa
permette all’operatore di regolare facilmente e con precisione la dimensione della dose da erogare.
Disponibili sia nel formato orizzontale che verticale, le applicazioni tipiche sono: cianoacrilati,
anaerobici, flussanti liquidi, solventi, adesivi ad indurimento UV, resine e smalti. Le caratteristiche
sono rappresentate da un formato compatto e leggero, dalla corsa regolabile di apertura, da una
manutenzione semplice e contenuta, e da una lunga durata di esercizio (ca. 1 milione di cicli).
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Valvole a spruzzo: le valvole a spruzzo sono state realizzate
per
applicazioni di precisione di materiali di bassa/media viscosità (1 10kcps). Un dispositivo esterno consente una facile regolazione della corsa
permettendo all’operatore di impostare facilmente il flusso del fluido. Il
controllo del ciclo completo di dosaggio del materiale e della pressione
avviene tramite la regolazione del flusso del fluido ed il controllo di
precisione dell’aria di pre-dosatura, nebulizzazione e post-dosatura, e viene effettuato dalla
centralina per valvole a spruzzo. La scelta degli ugelli comprende una vasta gamma di varie
dimensioni. Le caratteristiche principali di queste valvole consistono nel disegno compatto, nella
corposa e omogenea copertura a spuzzo, nessun problema di over-spray, nella regolazione del flusso
dell’aria e nella lunga durata di esercizio.
Valvole ad ago : le valvole ad ago permettono un controllo
dell’erogazione molto preciso per la dosatura di gocce o il deposito di
cordoni. La ghiera esterna di regolazione della corsa imposta con
precisione la corsa di apertura dell’ago. Sono valvole in grado di erogare il
fluido con depositi anche di 0.0005 cm3. La viscosità dei liquidi trattati vanno da 1 a 100kcps. Grazie
all’erogazione in microgoccie di fluidi adesivi UV questo tipo di valvole viene utilizzata soprattutto
nella produzione di dispositivi medicali. Le caratteristiche sono soprattutto precisione dimensionale,
dosatura costante, assenza di zona morta del fluido, flusso regolabile e semplice manutenzione.
Valvole a spola: valvole progettate, per offrire una grande precisione
nella dosatura di grandi volumi con materiali di diversa viscosità (da 5k
a 3.000kcps). Quando si dispensano materiali sensibili all’umidità, una
camera ad olio crea una tenuta stagna per prevenire contaminazioni
del fluido. Molto utili per la dosatura di materiali che temono l’umidità
come il silicone RTV, guarnizioni liquide, grassi per lubrificazione,
mascheranti per saldatura etc... Le caratteristiche sono la resistenza all’alta pressione, l’antigocciolio
a fine ciclo, la semplice manutenzione e la portata elevata.
Valvole rotanti: A completare le varie opzioni ecco la valvola rotante che
utilizza una coclea d’alimentazione rotante per dosare il fluido con un’azione
a spostamento positivo, permettendo la massima precisione del controllo
della dosatura. La pressione costante sul materiale e la
rotazione
controllata convoglia il materiale dal punto di alimentazione all’ugello,
garantendo una dosatura di precisione di prodotti anche instabili senza
rischio di separazione. E’ in grado di dispensare
materiali con una viscosità che va da 30k a
1.300kcps come gli adesivi per montaggio
superficiale, l’incapsulamento di chip, glob top
e die attach. Le caratteristiche includono
precisione dimensionale e controllo della
dosatura, possibilità di inversione della
rotazione ed ampia varietà di configurazioni.
Il “fiore all’occhiello” di queste valvole è oggi
rappresentato dalla nuovissima serie DMP
(Disposable Material Path) che prevede il passaggio dei fluidi solo
attraverso tubetti usa e getta ed evitando quindi il contatto con le parti
interne della valvola. A fine lavoro, o quando cambia il tipo di fluido, è
sufficiente aprire lo sportello frontale e sostituire i tubetti in pochi
secondi. Questo importante aspetto consente di eliminare le costose
operazioni di pulizia e manutenzione delle valvole rotanti.
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Il controllo è tutto
Dopo aver identificato le caratteristiche tecnologiche delle valvole ci occupiamo adesso delle
centraline di controllo più appropriate per le diverse applicazioni di dispensazione dei fluidi.
Con le valvole vengono utilizzate delle centraline di
controllo del tempo/pressione. Può anche essere
utilizzato un regolatore di vuoto (vacuometro) per
controllare l’eventuale perdita di fluido, ed il
gocciolìo tra i cicli di dispensazione. Il controllo
della pressione è relativo alla viscosità dei
materiali, per esempio una pressione da 0 a1 bar è
specifica per una applicazione a bassa viscosità. Il
tempo di lavoro normalmente si trova fra 0.01 e
99.99 secondi.
Le centraline sono state progettate per andare incontro alle specifiche richieste di applicazione dei
diversi tipi di valvole. Per esempio, le valvole ad ago, a spola, a diaframma e a penna possono essere
regolate utilizzando un programma di tempo/pressione similare a quello utilizzato per le siringhe. La
centralina di controllo per queste valvole può includere anche la funzione di allarme per la bassa
pressione, per lo spurgo valvola, per il test valvola, per il segnale di fine ciclo ed essere collegata
direttamente all’interfaccia del computer.
Le valvole rotanti richiedono una centralina di controllo che
abbia un timer tempo/potenza che fornisca un’alimentazione
in CC regolabile da 6 a 24 volt per il motore e anche dotata
di un display digitale per l’impostazione e la visualizzazione
della
valvola
in
entrambi
i
sensi
di
rotazione
(avanti/indietro) da 1 millisecondo a 99,99 secondi.
La stessa cosa vale per le valvole a spruzzo che necessitano di una centralina di controllo a tre stadi
(pre-erogazione, spruzzo e post-erogazione) che permette
di controllare il tempo di ogni stadio con ripetitività e
precisione da 0.001 a 99.99s. Può funzionare anche in
modo continuo. Un regolatore pneumatico assicura anche
il controllo della pressione dell’aria di nebulizzazione.
Opzioni manuali ed automatiche
Sebbene i dispensatori di fluidi da banco possano essere utlilizzati manualmente, le massime
prestazioni si ottengono con l’integrazione di sistemi semi-automatici o automatici. Un semplice
sistema può diventare un sistema da banco siringa/valvola con l’aggiunta di un supporto. L’operatore
sistema il prodotto nel dispensatore e premendo una pedaliera il controller inizia il processo di
dispensazione. Per dispensazioni più complesse a due o tre stadi dimensionali di applicazione del
prodotto, ci si può attrezzare con un sistema di dispensazione robotizzato che si muove sui tre assi
X, Y, Z, . I dispensatori ed i controllers possono essere integrati in una vasta gamma di sistemi di
automazione. Per esempio possono operare all’interno di serigrafiche di paste saldanti, macchine per
il montaggio superficiale e linee di assemblaggio di parti dalle forme irregolari.
Produzione e flessibilità
Per andare incontro alle necessità dell’industria e per rendere più flessibile la produzione, i sistemi di
dispensazione sono stati progettati per ridurre al minimo la manutenzione e facilitare il cambio di
produzione. Un esempio ci viene fornito dalla tecnologia delle micro valvole che possono ridurre
notevolmente l’esigenza di manutenzione delle valvole rotanti convenzionali. Quando si dispensano
abrasivi e materiali viscosi, le valvole rotanti convenzionali
possono intasarsi. Per evitare
l’intasamento e mantenere alto il livello delle prestazioni, è sufficiente introdurre un nuova coclea
anche mentre la linea di produzione è in funzione, evitando manutenzioni complesse.
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Non dimentichiamo gli aghi
Focalizzando l’argomento sulle valvole e le opzioni di controllo,
è facile dimenticare una delle componenti più critiche della
dispensazione da banco, gli aghi. Se si vuole ottimizzare la
capacità di precisione delle valvole rotanti, nella dispensazione
automatizzata, si richiedono aghi dosatori metallici. Gli aghi
sono disponibili con un diametro interno di 1,6mm fino ad un
incredibile 0,102mm.
Considerata la vastità delle
possibili
applicazioni
nella
dispensazione, per soddisfare
le esigenze specifiche, sono
stati progettati diversi modelli di
aghi. Ad esempio ci sono gli aghi
convenzionali, diritti, con canula in
acciaio inossidabile, ci sono quelli inclinati (45° e 90°) ideali per
dispensare fluidi all’interno di spazi poco accessibili. Inoltre, aghi dotati di
spazzoline soffici ed in nylon rigido sono disponibili per distribuire su
qualsiasi superficie il materiale dispensato.
Sebbene la dispensazione
sia una operazione che
non comporta nessun
contatto diretto, per non
danneggiare superfici o
dispositivi molto delicati,
vengono impiegati aghi
lunghi, flessibili e morbidi
in polipropilene, aghi che
possono essere tagliati
quando
l’applicazione
richiede un ago più corto.
Conclusioni
Ci sono ben pochi processi produttivi che, come la dispensazione dei fluidi, offrono soluzioni e
attraversano cosi tante e diverse applicazioni industriali.
I dispensatori di fluidi OK International vengono utilizzati in tutto il mondo, nel settore medicale,
automobilistico, delle telecomunicazioni, dell’industria elettronica, aerospaziale e nelle più svariate
applicazioni industriali. Grazie alle tecnologie innovative delle apparecchiature e del software, i
dispensatori di fluido da banco, soddisfano le esigenze più sofisticate di precisione, accuratezza e
ripetibilità richieste dalle applicazioni moderne.
Avete qualsiasi cosa da chiedere, avete suggerimenti utili da dare ad altri utenti, oppure desiderate
semplicemente far sentire la Vostra voce in merito al dosaggio dei fluidi? Partecipate al Forum.
http://forum.okinternational.it
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