Kaip pasirinkti tinkamą PCB montavimo įrangą: greitis, tikslumas ir gamybos reikalavimai

Greičio reikalavimai: pralaidumo pritaikymas jūsų gamybos linijai

Pagrindinių rodiklių supratimas – CPH, UPH ir realaus laiko linijos balansavimas

Teisingos PCB montavimo įrangos pasirinkimas reiškia, kad reikia įvertinti tokias skaitines charakteristikas kaip komponentų kiekis per valandą (CPH) ir vienetų kiekis per valandą (UPH), tačiau šie rodikliai nepateikia visos situacijos. Svarbiausia – tai, kaip gerai visos sistemos veikia kartu gamybos aikštėje. Įranga, kurios našumas deklaruojamas kaip 50 000 CPH, atrodo įspūdinga, kol išsiskleidžia, kad refliuovo krosnis arba tikrinimo stotis negali to palaikyti. Kad įranga būtų naudojama maksimaliai efektyviai, gamintojams reikia suplanuoti kiekvieną SMT proceso žingsnį atsižvelgiant į faktines gamybos tikslus. Paimkime paplitusią situaciją: kiekvienoje plokštėje klijų tepimo procesas trunka 45 sekundes, o komponentų parinkimo ir montavimo operacija – tik 30 sekundžių. Staiga klijų tepimo įranga tampa silpniausiu grandinės jungtimi. Daugelis gamyklos randa, kad dėl įvairių kasdieniškai iškylančių mažų problemų jiems pavyksta pasiekti tik 70–85 % gamintojo nurodytų techninių charakteristikų. Medžiagų tvarkymo problemos, perstatymai tarp serijų ir tie nepatogūs trumpi sustojimai visi sumažina našumą. Protingi gamintojai renkasi įrangą su įmontuotomis laukimo zonomis ir konvejerinėmis sistemomis, kurios lieka sinchronizuotos, kad gamyba tęstųsi net tada, kai įvyksta nedidelės nesklandumų.

Susiaurėjimų analizė visuose SMT etapuose, kad būtų išvengta per didelės ar per mažos jūsų PCB montavimo įrangos specifikacijos

Gerą susiaurėjimo analizę atlikus galima sustabdyti brangius problemas, kai įrenginiai tiesiog neatitinka to, ko gamykla iš tikrųjų reikalauja. Pradėkite matuoti visų tų SMT etapų trukmę: pirmiausia – tepalo taikymą, po to – komponentų montavimą, tada – perlydymo lydymą ir galiausiai – AOI kontrolę, naudodami kasdieninėse operacijose naudojamus įprastus PCB projektus. Pažvelkite į skaičius: dažnai montavimas užima apie 40 % viso ciklo laiko, tuo tarpu perlydymas gali reikšti tik apie 15 %. Tai reiškia, kad papildomai išleisti pinigus į labai greitus perlydymo krosnis yra beveik pinigų švaistymas, nes tai nedaug padės pagreitinti viso proceso. Kita vertus, jei montavimo sistema nepakankamai galinga, kils dideli susiaurėjimai, ypač blogai tai pasireiškia sudėtingų plokščių, turinčių daugiau nei 5 000 komponentų, apdorojimo metu. Įmonės, kurios tvarko įvairaus dydžio užsakymus, geriausiai pasinaudoja modulinėmis PCB surinkimo sistemomis – jos leidžia lanksčiai perkelti išteklius pagal poreikį. Derinant didelėms serijoms skirtą didelio našumo įrenginį su lankstesniu įrenginiu prototipų gamybai, daugumą linijų pavyksta palaikyti veikiančiomis maždaug 85–90 % našumo. Ne puiku, ne blogai, bet tikrai geriau nei leisti įrangai stovėti neveikiančiai arba visiems bėgti prieš terminus.

Tikslumas ir tikslumas: užtikrinant pirmojo pravažiavimo išnaudojimą sudėtingoms spausdintųjų laidų plokštėms

Vietos nustatymo leistinieji nuokrypiai (±15 µm iki ±25 µm) smulkiosioms detalėms, BGA ir miniatiūrinėms komponentėms

Šiuolaikinėje paviršiaus montavimo technologijos surinkimo gamyboje komponentų vietos nustatymas šiuo metu turi būti laikomasi gana tikslaus intervalo. Kalbame apie maždaug ±15–±25 mikronų nuokrypius, kai dirbama su mažosiomis 01005 pakuotėmis, BGA mikroschemomis, kurių kontaktų žingsnis – 0,3 mm, ir vis dažniau pasitaikančiomis mikro LED šviesos diodais. Šio intervalo tikslus ±15 µm galutinis nuokrypis lemia viską – jis padeda išvengti nepatogaus „paminklo“ reiškinio ir lydymo tiltukų, kurie kelia problemas tankiems spausdintųjų laidų plokščių išdėstymams. Dauguma standartinių QFP detalių iš tiesų gali apsieiti su švelnesniu ±25 µm nuokrypiu. Pasiekus maždaug 20 µm arba dar geriau, ilgainiui tai duoda tikrą naudą. Gamintojai praneša, kad dėl sudėtingų plokščių gamybos procese susidarančių mažesnio lydymo problemų ir trumpųjų jungčių reikalaujančių perdarymo sąnaudos sumažėja apytikriai 18 %.

Defektų prevencijos strategija: kaip AOI, ICT ir rentgeno tyrimai papildo PCB montavimo įrenginių tikslumą

Net labai tikslūs PCB montavimo įrenginiai vis tiek reikalauja kelių patikrinimo lygių, kad veiktų tinkamai. AOI sistemos tikrina, ar komponentai įdėti teisingai, ir vertina lituojamus sujungimus, veikdamos apie 45 tūkst. detalių per valandą greičiu. Toliau seka ICT bandymai, kurie užtikrina, kad viskas veiktų elektriškai. Taip pat nepamirškite rentgeno spindulių, kurie aptinka sunkiai pastebimus defektus po BGA komponentais arba kai skylės užpildymas yra mažesnis nei 80 procentų. Visus šiuos patikrinimo metodus sujungus su įrenginio dedamų komponentų vietos informacija, jie aptinka beveik 99,4 procento problemų, kurios praslysta pro kitus kontrolės etapus. Tai ypač svarbu medicinos prietaisams ar kosminėms technologijoms skirtų plokščių gamyboje, nes vėlesnių klaidų taisymas gali kainuoti daugiau nei 740 tūkst. JAV dolerių kiekvieną kartą.

Gamybos apimties atitiktis: PCB montavimo įrenginių parinkimas optimaliai žemoms, vidutinėms ir aukštoms gamybos apimtims

Kiekis PCB, gaminamų kiekvieną mėnesį, iš tikrųjų nulemia, kokio tipo montavimo įranga yra tinkamiausia siekiant maksimalios efektyvumo ir greitesnio darbo atlikimo. Kai įmonės gamina dideliais tūriais, pavyzdžiui, daugiau nei 10 000 plokščių per mėnesį, visiškai automatizuotų sistemų naudojimas pradeda duoti labai didelį pelną. Šios sistemos paskirsto brangius pradinius įrengimo kaštus per tūkstančius plokščių ir taip pat leidžia pasinaudoti mažesnėmis medžiagų kainomis, perkant jas dideliais kiekiais. Vidutinio masto gamybos poreikiams – apie 1 000–10 000 vienetų per mėnesį – geriausiai tinka modulinės įrangos, kurios gali greitai perjungti skirtingų tipų plokštes, neprarandant daug našumo. Mažomis serijomis arba prototipais (mažiau nei 1 000 vienetų) dažniausiai naudojamos paprastesnės įrangos, pvz., rankinės ar pusiau automatinės, nes šios parinktys nepradeda iškart reikšmingai išnaudoti finansų, nors galutinė kaina vienam gaminiui būna didesnė. Teisingas įrangos parinkimas taip pat yra labai svarbus – netinkamai parinkta įranga sukelia apytiksliai 18 procentų gamybos biudžeto nuostolių dėl neveikiančios, nepanaudotos įrangos arba brangių klaidų, kurioms vėliau reikia taisyti.

SPB sudėtingumo derinimas: nuo paprastų plokštumų iki HDI ir mišrių technologijų surinkimų

Mašinų galimybių pritaikymas kritiniams SMT etapams – tepalo dozavimui, komponentų paėmimui ir padėjimui, lydymui ir po surinkimo inspekcijai

Dirbant su didelės tankumo jungčių (HDI) plokštėmis ir mišrios technologijos spausdintomis grandinėmis (PCB), gamintojams tikrai reikia tinkamos įrangos kiekvienam paviršiaus montavimo (SMT) proceso etapui, jei norima išvengti brangios gamybos klaidų. Pradėkime nuo padėklų (paste) taikymo – tai padaryti teisingai reiškia naudoti labai smulkius šablonus su angomis, mažesnėmis nei 50 mikronų, taip pat purškimo sistemas, kurios gali tiksliai nusodinti aliuminio lydinį ant tų mažyčių mikro BGA padų be tiltelių tarp jų susidarymo. Montavimo (pick and place) įrenginiai – tai ne bet kokie robotai; jiems reikia apie 15 mikronų tikslumo ir specialių mikro žarnų, kad būtų galima tvirtai tvarkyti tuos nedidelius 01005 komponentus be jų iškritimo ar visiško nusistatymo netikslumo. Refliuojančiosios krosnys kelia visiškai kitą iššūkį. Jos turi turėti kelias temperatūros zonas su tikslumu iki apytiksliai 2 laipsnių Celsijaus, kad būtų tinkamai suvirinti visi skirtingi komponentai, o tuo pačiu būtų išvengta plonų substratų deformacijos šildant. Po to, kai viskas praeina montavimo procesą, pažangūs tikrinimo įrenginiai, tokie kaip automatinės optinės inspekcinės sistemos (AOI) ir rentgeno sistemos, tampa absoliučiai būtini, kad būtų aptikti sunkiai įžvelgiami mikrotrūkiai ar oro kišenės daugiasluoksnėse perėjose. Visų šių galimybių tinkamas derinimas pagal konkrečios PCB konstrukcijos sluoksnių skaičių ir komponentų tankumą lemia viską, kai kalbama apie gamybos nuostolių išvengimą šiandieninėje sudėtingoje elektronikos gamybos srityje.

Jūsų investicijos apsauga ateityje: perkonfigūruojamumas, hibridinė integracija ir linijos paruoštumas

Perdarymo laikas, programinės įrangos atnaujinamumas ir palaikymas rankomis vykdomiems / hibridiniams surinkimo darbo eigoms

Vertindami grąžos nuo investicijų PCB montavimo įrenginiams, gamintojai turėtų susitelkti į sistemas, kurios siūlo gerus perkonfigūravimo variantus ir gali integruoti įvairias technologijas. Greitesni perstatymo laikotarpiai reiškia mažesnį prarastą laiką keičiant produktus, leisdami greitai pritaikyti įrankius – tai ypač svarbu įmonėms, gaminančioms daugybę skirtingų produktų. Galimybė atnaujinti programinę įrangą leidžia išlaikyti įrangą atitinkančia naujausius pramonės standartus, pvz., IoT ryšio metodus ar patobulintas inspekcinio kontrolės technikas, be brangių aparatinės įrangos keitimų. Sistemos, sukurtos modulinės konstrukcijos ir galinčios toliu atnaujinti programinę įrangą, ilgiau lieka aktualios, o ne tampa pasenusiomis. Kitas svarbus aspektas – ar įrenginys palaiko tiek rankinį valdymą, tiek mišrią veikseną. Tai leidžia technikams dirbti su jautriais komponentais arba mažomis partijomis, tuo pat metu išlaikant didžiąją dalį linijos automatizuota. Tokia universalumas padeda įveikti sudėtingų montavimo procesų iššūkius, sklandžiai perjungiantis tarp kompiuteriu valdomos tikslumo ir žmogiškojo kontakto galimybių, galiausiai sukuriant SMT gamybos linijas, kurios gali prisitaikyti prie kintančių poreikių laikui bėgant.