Прототиптен массалық өндіріске дейін: Неге SMT алу мен орналастыру машиналары маңызды

Түсіну SMT қуаныш-тікелей машиналары электроника өндірісінде

Беткі орнату технологиясының (SMT) және автоматтандырудың даму үдерісі

Беттік орнату технологиясы, немесе қысқаша алатын болсақ SMT, инженерлерге компоненттерді баспа платалардың бетіне тікелей орнатуға мүмкіндік берген кезде электроника өндірісінің ойынын өзгертті, ал бұрынғы сквозное монтаждау технологиясы үшін бұл қажет болатын. Пайдалары тез арада айқын көрініп тұрды. Тақталар бірдей кеңістікке көбірек бөлшектерді орналастыра алды, зауыттар өнімдерді әлдеқайда тез жинауға мүмкіндік алды, сонымен қатар сигналдар қысқа арақашықтыққа жетті, яғни жалпы алғанда жұмыс сапасы жақсарды. Уақыт өте келе, адамдардың қолмен компоненттерді орнатуы біртіндеп машиналардың негізгі жұмысты атқаруына ауысты. Біз негізгі жартылай автоматты орнатулардан толығымен автоматтандырылған өндіріс желілеріне дейін өттік. Қазіргі кезде, жоғарғы сапалы SMT жабдықтары шамамен 25 микронға дейінгі дәлдікпен компоненттерді орнатуға қабілетті. Біздің тақталарымызға барған сайын кішірек, бірақ бірте-бірте күрделеніп келе жатқан чиптерді орнату кезінде қазір осындай дәлдік өте маңызды.

SMT Pick and Place Машинасының PCB жинауындағы негізгі функциялары

Автоматтандырылған PCB жинақтаудың негізгі бөлігін SMT pick and place машинасы алады, ол тізбектер тақтасына компоненттерді дәл және жылдам орнату кезінде барлық қиын жұмыстарды атқарады. Бұл машиналар вакуумдық шлангыларды пайдаланып бөлшектерді ұстап, біз көп естіген әдемі көру жүйелері арқылы олардың қандай екенін тексереді де, микрон деңгейіне дейін дәлдікпен тақтаға қояды. Олар 0,4 мм × 0,2 мм өлшемді супер кішкентай 01005 пакеттерден бастап үлкен интегралдық схемаларға дейінгі барлық нәрсемен жұмыс істей алады. Кейбір жоғарғы санатты модельдер шынымен сағатына 80 мыңнан астам компонент орналастыра алады. Бұл жүйелерді одан да жақсы ететін фактор — компоненттің бағдары, полярлық орналасуының дұрыстығы және әрбір бөлшек орнатылар алдында және кейін болу-болмауы сияқты нәрселерді тексеру қабілеті. Мұндай екі рет тексеру барлық өндіріс процесі бойынша сапаны сақтауға мүмкіндік береді және адамның тұрақты түрде бақылауын қажет етпейді.

Пік және орналастыру машиналары компоненттерді орналастыру дәлдігін қалай түбірімен өзгертті

Пик және плейс машиналарының пайда болуы компоненттердің платаларға орнатылу тәсілін түбегейлі өзгертті. Бұрын адамдар қолмен орындайтын кезде, көбінесе күніне 85-90 пайыз дәлдікке ие болатын. Қазір автоматтандыру арқасында біз регулярлы түрде 99,9% астам дәлдікті бақылаймыз. Неліктен мұндай үлкен секіріс болды? Мұндай машиналар платаларды дұрыс орналастыру үшін фидуциал деп аталатын шағын сілтеме нүктелеріне сүйенетін ақылды көру жүйелерімен жабдықталған. Олар сонымен қатар бөлшектердің дұрыс орналасуын тексеруге және бөлшектер желімделмей тұрып-ақ иілген шығыршықтар немесе жоғалған бөлшектер сияқты мәселелерді анықтау үшін өте жақсы камера қолданады. Айырмашылық шынымен де таң қалдырарлық. Бұл машиналар адамдардың жетістіктерімен салыстырғанда орналастыру қателіктерін шамамен 95 пайызға дейін азайтады. Бұл даму кішігірім электроника жасау мүмкіндігіне орасан зор ықпал етті. Өндірушілер қайта өңдеу шығындарын көбейтпей-ақ, сенімді түрде шағын құрылғыларды сериялық түрде шығара алады, сонымен қатар олардың өндіріс сызықтары жалпы алғанда әлдеқайда тез жұмыс істейді.

SMT автоматтандыру арқылы прототиптен массалық өндіріске көшу

Қолмен жинау процесінен жоғары көлемді өндіріске көшудегі қиындықтар

Өнімді прототиптік кезеңнен толық масштабты өндіріске көшіру — ерекше қиын міндет, әсіресе компаниялар қолмен жинаудан толық автоматтандырылған процестерге өткенде. Барлық бұйымдарда сапаны тұрақты ұстау нақты мәселеге айналады. Компоненттердің үлкен мөлшерде қажет болуымен бірге жеткізу тізбегін басқару тез күрделенеді. Сонымен қатар, қазіргі кішкентай электрондық конструкциялар үшін қажетті өте дәл мөлшерлерді сақтау туралы да ұмытпау керек. Көптеген өндірушілер осыны қате жолмен үйренді. Дұрыс жоспарланбаған жағдайда өнімдерді тапсыру ұзаққа созылады, ақаулар пайда бола бастайды, ал операциялық шығындар үнемі өсе береді. Бұл мәселелер пайдаға ғана әсер етпейді — алдын ала дайындалып, тезірек дайын болған конкуренттермен бәсекелесу қиындайды.

SMT Pick and Place машинасы қалай сәйкес масштабтауды жеңілдетеді

SMT алу және орналастыру машиналары өндіріс көлемін арттыру проблемаларын шешуге ықпал етеді, себебі олар қанша өнім өндіру қажет болса да, үлкен жылдамдықпен және дәлдікпен компоненттерді орнатады. Бұл машиналар әрбір сағат сайын 80 мыңнан астам бөлшекті орналастыра алады және барлық өндіріс сериялары бойынша микрон деңгейіндегі дәлдікті сақтайды. Бұл қолмен жинауға қарағанда адамның қатесі туралы шамамен нөлге жуық дегенді білдіреді. Тиімді фидерлер мен жоғарғы сапалы көру жүйелерінің комбинациясы бір өнім түрінен екіншісіне өте жылдам ауысуды қамтамасыз етеді, сондықтан өндіріс партияларын ауыстырған кезде зауыттар бағалы уақытты жоғалтпайды. Бұл жүйелер бүкіл өндіріс желісінің бөлігі болғаннан кейін, сұраныс артқан сайын үздіксіз жұмыс істейтін процесс құрылады. Өндірушілер сапа стандарттарын нашарлатпастан немесе цехқа қосымша жұмысшылар тартпай-ақ өндіріс көлемін тез арттыра алады.

Зерттеу жағдайы: Автоматтандырылған орналастыру жүйелерін пайдалану арқылы нарысқа шығару уақытын қысқарту

Электроника саласындағы бір компания ескі, қолмен жасалатын прототиптеуден автоматтандырылған беттік орнату технологиясына көшкеннен бері үлкен жағдайға ие болды. Жинау уақыты үштен екіге төмендеді, ал бірінші реттік сапа көрсеткіші шамамен 82 пайыздан 99,2 пайызға дейін өсті. Жаңа автоматтандырылған жүйе 01005 чиптерінен бастап күрделі шарлық торлы орналастыруларға дейінгі барлық нәрсені өзі қамтиды және осылайша ондаған қолмен жасалатын қажымалы операцияларды алып тастайды. Бұрын 12 апта алатын жұмыс енді тек 4 аптада орындалады. Сонымен қатар, бұл үдеріс тек шағын партиялар үшін ғана емес, үлкен көлемді өндірісте де өте жақсы жұмыс істейді және 50 мыңнан астам өнім шығаруға оңай қолдау көрсетеді. Бұл нақты мысал көптеген өндірушілердің неліктен қазіргі кезде автоматтандыруға көшіп жатқанын көрсетеді — сұранысты қамтамасыз ету мақсатында өндірісті көбейткен кезде ол өндірісті тезірек, тұрақтырақ және сонымен қатар әлдеқайда тиімді етеді.

Дәлдік, жылдамдық және сапа: SMT Pick and Place машиналарының негізгі артықшылықтары

Миниатюризацияланған компоненттерді микрон деңгейіндегі дәлдікпен орналастыру

Бүгінгі таңдағы беттік орнату технологиясының pick and place машиналары микрон деңгейіндегі ерекше дәлдікті қамтамасыз ете алады. Осындай машиналар 0,4x0,2 миллиметр өлшемдегі 01005 пакеті сияқты өте кішкентай компоненттерді ±25 микронға дейінгі орналастыру дәлдігімен өңдей алады. Электрондық бөлшектер кішірейген сайын және печаттық платалар шаршы дюймге көбірек компонент орналастырған сайын, мұндай дәлдік мүлде қажет болып табылады. Машиналар орнатылған кезде әрбір бөлшектің орнын, бағытын және шығыстарын тексеру үшін ақылды бағдарламалық жабдықтармен қамтамасыз етілген жоғары ажыратымдылықтағы көру жүйелеріне сүйенеді. Егер нәрсе дұрыс көрінбесе, жүйе өндірісті тоқтатпай-ақ автоматты түрде түзетулер енгізеді. Бұл нақты уақыттағы тексеру әсіресе микробы ашық торлық (micro ball grid arrays) және quad flat no leads сияқты күрделі пакеттер үшін жақсы жұмыс істейді. Өндірушілер осы технологиядан жиналған бұйымдардың бірінші рет өту пайызының жақсаруы мен процестің кейінгі сатыларында ақауланған платаларды қайта өңдеу қажеттілігінің әлдеқайда азаятыны сияқты нақты пайданы байқайды.

Жоғары жылдамдықты өнімділік: Сағатына 80 000-нан астам компонент орнататын машиналар

Ең жақсы Surface Mount Technology (SMT) компоненттерді орнату машиналары сағатына 80 мыңнан астам компонентті өңдей алады, себебі оларда бірнеше шүмектер, ақылды қозғалыс басқару және операциялар арасындағы күту уақытын қысқартатын есепке алу құрылғылары бар. Үлкен көлемде өнім жасайтын компаниялар үшін мұндай жылдамдықты арттыру өте маңызды, өйткені тиімділіктің сәл ғана артуы аптасына жүздеген, тіпті мыңдаған басқа да электрондық плата өндіруге айналады. Бұл машиналарды қолмен орнату әдістерімен салыстырсақ, онда ешқандай сайыс болмайды. Автоматтандырылған жүйелер адамдарға қарағанда шамамен 20-30 есе тез жұмыс істейді және ұзақ өндіріс циклдары бойы сапаны тұрақты ұстайды. Бұл зауыттардың әр күні өндіріс жалғасқан сайын сапа мәселелері пайда болмастан, тапсырыс берушілердің белгілеген тығыз мерзімдеріне сәйкес келе беруіне мүмкіндік береді.

Жаппай өндіру жағдайларында ақауларды азайту және шығымды арттыру

Автоматтандырылған SMT пик-энд-плейс станоктарын енгізу үлкен көлемді өндіру кезінде ақауларды азайтады. Салалық деректер бұл жүйелер жартылай автоматтандырылған әдістермен салыстырғанда орналастыру қателіктерін шамамен 60% дейін азайта алатынын көрсетеді. Олар неге қанағаттанарлықтай тиімді? Бұлардың өзінде ішкі автоматты оптикалық тексеру жүйелері, үздіксіз кері байланыс механизмдері және жұмыс барысында тұрақты механикалық дәлдікті сақтау мүмкіндігі бар. Бұл барлығы адам жұмыскерлерімен туындайтын тұрақсыздықты толығымен жояды. Нәтижесінде не болады? Бірінші өтудегі шығым әдеттегі 92-95% аралығынан кейде 99,5%-ге және одан да жоғары деңгейге дейін көтеріледі. Бұл жақсартулар материалдардың аз қалдығын, құрылыс жұмыстарының арзан болуын және өнімдердің нарыққа тез шығуын білдіреді. Нақты нарықтық талаптарға ілесіп, пайдалылығын сақтауға тырысатын компаниялар үшін бұл артықшылықтар өте маңызды.

Автоматтандырылған SMT жинақтау желілеріндегі икемділік пен интеграция

Әртүрлі компонент түрлерімен жұмыс істеу: 01005s, QFNs, BGAs және өте кішкентай пакеттер

Бүгінгі SMT пик және плейс қондырғылары әртүрлі компоненттік пакеттермен жұмыс істеуге өте икемді. Олар кішкентай 01005 пассивті компоненттерден бастап, күрделі QFN және BGA дейінгі барлық нәрсемен жұмыс істей алады. Бұл қондырғылар 0,2 мм шамасындағы детальдардан бастап 150 мм өлшемдегілерге дейінгі бөлшектерді өңдей алады, яғни зауыттарға әртүрлі өлшемдегі компоненттер үшін жеке жабдық қажет болмайды. Шын мәніндегі артықшылығы — өндірушілер аппараттық құрылғыны өзгертуге керек болмай-ақ, бір ғана машинаға толығымен әртүрлі өнім жолдарын іске қоса алады. Мұндай икемділік жаңа дизайндарды тез сынауға және қажет болған кезде өнімдер арасында ауысуға жеңілдетеді. Бұл жаңа жабдықтарға кететін шығындар мен зауыт алаңының пайдаланылатын көлемін азайтады. Ең бастысы, бұл қондырғылар электроника өндірісінде қазіргі уақытта қолданылатын барлық компонент түрлерінің көбін қамтиды.

Икемді орнатудағы интеллектуалды фидерлер мен көру жүйелерінің рөлі

Қазіргі заманғы өндіріс жағдайында ақылды бергіштер мен күрделі дәрежедегі көру технологиясы жабдықталған өндіріс желілері операциялар барысында қажеттілікке қарай икемделуге мүмкіндік береді. Осындай ақылды бергіштер құрамдас бөлшектерді ұсыну тәсілін және беру жылдамдығын нақты өндіріс желісінде қолданылып отырған нәрсеге сәйкес реттейді, бұл біте қалуларды азайтады және процестің үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Жинау алдында әрбір компоненттің бірнеше бұрыштан камералар көмегімен жақыннан тексеріледі, ол өлшемдерін, пішіндерін және орналасуын, соның ішінде қолмен өңдеуге қиын болатын ерекше пішінді немесе өте кішкентай бөлшектердің өзін тіпті тексереді. Машиналық оқыту әдістері арқасында жүйе бөлшектерді анықтауда үнемі жақсаяды, бұл танымдық қабілеттерді жақсартады. Уақыт өте келе бұл бөлшек орнатудағы қателіктердің санын адамдардың ұқсас көмексіз орындауымен салыстырғанда әлдеқайда төмендетеді.

Жоғарғы (басып шығару) және төменгі (AOI, reflow) процестермен интеграциялау

Беттік орнату технологиясы (SMT) компоненттерді орнату машиналары толық жинау процесінің бөлігі болған кезде өндірушілер өндірістің нақты жақсаруын байқайды. Бұл машиналар жұмыс істеу кезінде лептеше басып шығару құрылғыларынан ақпарат алады, сондықтан компоненттер тақтаға қажетті жерге дәл орналасады, бұл электрлік жалғауларды әлдеқайда сенімді етеді. Өндіріс желісінің одан әрі жүруі барысында бұл машиналар автоматтандырылған оптикалық тексеру жүйелері мен балқыту пештерімен үздіксіз өндіріс барысында сапаны тексеруге мүмкіндік беретін етіп байланысады. Жүйе өте ақылды жұмыс істейді — Егер АОИ компоненттердің дұрыс орналаспауын байқаса, проблема серия бойынша таралмас бұрын машина өзін-өзі түзетеді. Мұндай интеграцияны жүзеге асырған компаниялар әдетте ақауланған өнімдердің санын шамамен 40% азайтады және жабдықтарының жалпы өнімділігін шамамен 30% жақсартады. Бұл қазіргі электрондық құрылғылар өндірісінің әлемінде өндіріс процесінің әртүрлі бөліктерінің біріктіріле жұмыс істеуінің қаншалықты маңызды екенін көрсетеді.

SMT Pick and Place технологиясындағы болашақ тенденциялар мен өнеркәсіптің әсері

Келесі ұрпақ машиналардағы жасанды интеллектке негізделген оптимизациялау және алдын ала сақтандыру

SMT пік және плейс станоктарының соңғы буыны құрамдас бөлшектерді орнатудың тиімді әдістерін іздеуге және тіпті бөлшектердің қашан бүлінуі мүмкін екенін анықтауға көмектесетін жасанды интеллектті қамтиды. Бұл ақылды жүйелер өткен кезеңдегі жұмыс көрсеткіштеріне қарай отырып, нақты бүлінулер болмай тұрып-ақ мәселелерді анықтай алады, сондықтан өнеркәсіптік есептеулерге сәйкес күтпеген тоқтап қалулар шамамен 30 пайызға дейін азаяды. Бұл станоктарды шынымен де ерекшелейтіні — жұмыс барысында параметрлерді оперативті түрде реттеу қабілеті, мысалы, сорғыштардың компоненттерді қаншалықты қатты ұстауын немесе элементтердің платада қай жерге түсуін дәл реттеу. Бұл тәулік бойы өндірістік жағдайлар өзгерген кезде де барлығының тегіс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Нәтижесінде қандай? Шикізаттың аз қалдығы мен станоктардың баяу тозуы зауыт иелерінің жабдықтарын ұзағырақ пайдалануына және алмастыру мен жөндеуге жұмсалатын жалпы шығындарды азайтуына мүмкіндік береді.

Миниатюризация және Industry 4.0: Ақылды зауыттардың болашағын қалыптастыру

Компоненттер 01005-тен кіші пакеттер сияқты өлшемдерге дейін кішірейе түскен сайын, SMT жабдығы өндіріс талаптарымен қарым-қатынаста болу үшін әлдеқайда дәлірек болуы керек. Сол уақытта Industry 4.0 пікап пен плейстің қалай жұмыс істеуін түбегейлі өзгертуде. Бұл құрылғылар енді бөлшектерді орналастырудан гөрі өндірістегі басқа жүйелермен үнемі сөйлесетін ақылды орталықтарға айналып жатыр. Әртүрлі кезеңдер арасындағы нақты уақыттағы байланыс өндірушілердің жұмыс режимдерін оперативті түзетуге, өнімдерді процестің соңына дейін бақылауға және қажет болған жағдайда алыстан тексеруге мүмкіндік береді. Бұл желілік тәсіл шынымен өндірісті әлдеқайда икемді етеді. Зауыттар конструкторлар сызбаларды өзгерткенде немесе тапсырыстар кенеттен өзгергенде үлкен үзілістерсіз үздіксіз жұмыс істеп тұрған өндіріс жолын сақтай отырып, тез бейімделе алады.

Дүниежүзілік өсу перспективасы: SMT саласындағы инноваторлар

Беткі монтаждық технология жабдықтарының глобалдық нарығы 2033 жылға дейін жыл сайын шамамен 5,8% өсіп, қарқынды түрде кеңеюі күтілуде. Бұл өсу негізінен тұтынушылық гаджеттер мен автомобиль жасау салаларындағы қажеттіліктің артуына байланысты. Аймақтық құрамаға назар аударсақ, Азия-Тынық мұхиты аймағы әлемдегі жалпы сатылым көрсеткішінің шамамен 35%-ын құрай отырып, нарықта үстемдік етуде. Сонымен қатар, біз тек ірі компаниялардан ғана емес, сонымен қатар салаға еніп жатқан кішігірім ойнатушылардан да жаңашылықтар пайда болып жатқанын байқаймыз. Технологиялық жаңарулар нәтижесінде алдыңғы қатарлы құралдардың бағасы төмендеп, орташа өлшемді зауыттар үшін де бүгінгі күні жоғарғы сапалы SMT жүйелеріне қол жеткізуге мүмкіндік туындап отыр. Бұл қолжетімділік факторы бүкіл өнеркәсіптердің жұмыс істеу тәсілін өзгертіп жатыр, өндіріс циклдерін тездетіп, әртүрлі халықаралық нарықтарда электрондық өнімдерді жедел шығаруға мүмкіндік беруде.

Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)

SMT деген не және ол электроника өндірісінде неге маңызды?

Беткі орнату технологиясы (SMT) компоненттерді тікелей басылып шыққан платалардың (PCB) бетіне орнатуға мүмкіндік береді, сондықтан ол ықшам және тиімді электрондық құрылғылар үшін маңызды инновация болып табылады.

SMT пик-энд-плейс автоматтары компоненттерді орнатуда дәлдікті қалай арттырады?

Бұл автоматтар микрон деңгейіне дейінгі дәлме-дәл орнатуды және алдын-ала көру жүйелерін қолданады, сондықтан қолмен орнатуға қарағанда қателіктерді 99,9%-дан астам азайтады.

Қазіргі SMT пик-энд-плейс автоматтарының жылдамдық мүмкіндіктері қандай?

Жоғарғы сапалы SMT пик-энд-плейс автоматтары сағатына 80 000-нан астам компонентті орната алады, сондықтан олар үлкен көлемді өндіріс үшін өте тиімді.

SMT жинауындағы автоматтандыру қалай ақауларды азайтады?

Автоматтандыруға енгізілген тексеру жүйелері мен үздіксіз кері байланыс механизмдері кіретін болып, бұрынғы әдістерге қарағанда дәлдікті сақтап, ақауларды шамамен 60% азайтады.

SMT технологиясында болашақта қандай даму күтілуде?

Болашақтағы SMT жүйелері, ықтимал, оптимизациялау мен алдын ала сақтандыру мақсатында жасанды интеллектіні енгізеді және ақылды зауыттар үшін миниатюризациялау қажеттіліктеріне және Industry 4.0 интеграциясына бейімделеді.