Kodėl automatinė SMT įranga yra būtina šiandieniniam elektronikos gamybos sektoriui

Automatizacijos strateginis reikalavimas Smt įrangą

Pramonės mastu vykstantis poslinkis: nuo rankinės surinkimo linijos iki visiškai automatinės SMT linijos

Elektronikos gamyba radikaliai pasikeitė, nes tradicinė rankinė surinkimas tiesiog nebegali atitikti šiuolaikinės gamybos poreikių. Anksčiau, kai technikai detales dedavo rankomis, procesas buvo lėtas ir klaidų linkęs. Dabar Smt įrangą valdo komponentus su nepaprasta tikslumu, juos dedant daugiau kaip 25 tūkst. vienetų per valandą. Šis pokytis išeina už kasdieniškos veiklos ribų; jis paveikia tai, kaip įmonės planuoja visą savo strategiją. Visiškai automatizuoti gamykliniai procesai naudojant SMT technologiją leidžia sumažinti surinkimo laiką apie 70 procentų ir beveik visiškai pašalinti klaidas kurdami šiuos labai tankius grandynus. Kadangi komponentai tampa vis mažesni – kartais net atitinka 01005 dydžio specifikacijas – gamintojai nebegali konkuruoti be automatizuotų sistemų. Galimybė padidinti gamybą ir kiekvieną kartą tiksliai pakartoti tuos pačius procesus tapo būtina, norint išlikti šioje pramonėje pirmtakais.

Varomosios jėgos: miniatiūrizacija, komponentų tankis ir rinkos įvedimo terminų spaudimas

Trys esminiai rinkos veiksniai patvirtina automatizacijos būtinumą:

• Miniatiūrizacija : vartojamųjų elektronikos gaminių reikalavimai dabar numato 40 % mažesnius komponentus nei prieš penkerius metus, o tokį tikslumą rankiniu būdu pasiekti neįmanoma.
• Komponentų tankis : šiuolaikinėse PCB plokštėse vienoje plokštėje yra daugiau nei 5000 komponentų – tai 2,5 karto daugiau nei nuo 2018 m.
• Laiko suspaudimas : 63 % OEM gamintojų susiduria su trumpesniais nei 90 dienų produktų ciklais, todėl greito prototipavimo ir perėjimo į kitą gamybą galimybės yra būtinos.

Automatizuota SMT įranga tiesiogiai sprendžia šiuos iššūkius uždaromuoju procesų valdymo principu, kai tikrojo laiko optinė inspekcija pataiso komponentų padėtį prieš lydymą. Šis prevencinis defektų mažinimas kasmet sumažina perdaromųjų darbų sąnaudas iki 740 tūkst. JAV dolerių vidutinio pajėgumo gamintojams. Koks rezultatas? Gamintojai, kurie nepatenkina automatizacijos reikalavimų, rizikuoja pasilikti praeityje, nes komponentų sudėtingumas viršija žmogaus galimybes.

Kaip automatizuota SMT įranga optimizuoja visą gamybos darbo eigą

Viso proceso valdymas: soldo tepalo spausdinimas, komponentų parinkimas ir montavimas, lydymas ir inspekcija

SMT automatizacija sukuria gamybos liniją, kur kiekvienas žingsnis „kalba“ su kitu, pašalindamas tuos laiką švaistančius rankinius komponentų pernešimus tarp stotelių. Solder masės spausdintuvai yra labai tikslūs – jie padeda medžiagą su tikslumu apie ±0,025 mm. Be to, įrengti įmontuoti šildytuvai, kurie užtikrina, kad masė neišsilydytų per daug ar neužšaltų, todėl išvengiama nepatogios šaltosjungties problemos. Toliau eina didelio greičio komponentų parinkimo ir montavimo įrenginiai, kurie gali dedami komponentus ant plokštumų apie 30 000 vienetų per valandą. Šie įrenginiai turi sudėtingas vaizdo sistemą, kuri juos nukreipia su neįtikėtinu tikslumu. Kol komponentai juda tolimesniu keliu, jie praeina per azoto užpildytus perkaitinimo krosnis su keliais temperatūros zonomis. Tokia konfigūracija užtikrina, kad visos mažos jungtys tinkamai susiformuotų visoje plokštumoje. Automatinės optinės kontrolės sistemos tikrina procesą įvairiose jo vietose: jos vertina, kiek solder masės buvo padėta po spausdinimo, patvirtina, ar komponentai teisingai sumontuoti po įstatymo, ir galiausiai tikrina, ar solder jungtys išlaiko stiprumą po perkaitinimo krosnies. Visa ši sistema sumažina žmogiškojo faktoriaus dalyvavimą maždaug keturis kartus lyginant su senesniais pusiau automatiniais sprendimais. Dauguma gamintojų pastebi, kad pirmojo praeities naudingumo rodiklis išlieka gerokai virš 99 procentų net sudėtingoms, tankiai supakuotoms grandinėms.

Defektų prevencija: kilpa uždaroma prieš refliuojant – tikrojo laiko grįžtamasis ryšys ir dirbtinio intelekto valdoma AOI / rentgeno integracija

Šiandienos paviršiaus montavimo technologijos linijos aptinka problemas tiksliai ten, kur jos prasideda, dėka jutikliams, kurie nuolat siunčia duomenis protingiems algoritmams. Sujungiamosios medžiagos patikros sistemos nustato, kai taikoma per mažai sujungiamosios medžiagos arba kai susidaro tilteliai tarp kontaktų plotelių, todėl įrenginys automatiškai valo šabloną arba pakeičia slėgio nustatymus prieš dedant komponentus. Susiejus tai su 3D optine patikra ir rentgeno tyrimais, gamintojai gauna išsamią kiekvienos plokštės surinkimo virtualią kopiją. Šios sistemos lygina faktines matavimo reikšmes su idealiais etaloninėmis plokštėmis, pasiekdamos tikslumą iki 15 mikronų. Protingoji programinė įranga analizuoja ankstesnius defektus, pvz., komponentų „paminklinimą“ (tombstoning) arba neteisingai išdėstytus mikroschemas, kad numatytų galimas problemų vietas. Tada ji koreguoja komponentų dėjimo jėgas arba keičia šilumos taikymo būdą lydymo metu. Problemos išsprendimas dar prieš tai, kai šiluma pradėtų lydyti sujungiamąją medžiagą, sumažina brangų pakartotinį apdorojimą maždaug 90 %. Be to, jei defektai vis dėlto praslysta, jų taisymas reikalauja maždaug dešimt kartų mažiau pastangų nei po lydymo. Svarbiausia, kad rimtos problemos, pvz., paslėpti oro maišeliai rutulinių kontaktų masyvuose (BGA) arba visiškai trūkstami komponentai, dabar beveik niekada nepraeina kokybės kontrolės.

Grąžos norma (ROI), mastelis ir ateities reikalavimams atitinkamumas su moduliniais SMT įrenginiais

Tikroji sąnaudų naudingumo efektyvumas: grąžos norma (ROI) pasiekta per 9–14 mėnesių vidutinio gamybos apimčių gamintojams

Vidutinio gamybos apimčių elektronikos gamintojai pasiekia grąžos normą (ROI) moduliniais SMT įrenginiais per 9–14 mėnesių, sumažindami darbo jėgos sąnaudas maždaug 30 % ir mažindami defektų kiekį dėka automatizuotos tikslumo technologijos. Šis sutrumpintas grąžos laikotarpis kyla iš trijų pagrindinių efektyvumo veiksnių:

• Darbo jėgos optimizavimas – rankinio komponentų montavimo ir patikrinimo pašalinimas
• Kokybės gerinimasis – beveik nuliniai aliuminio lydymo klaidų rodikliai dėka dirbtinio intelekto valdomų atgalinio ryšio ciklų
• Bendra savinimo sąnaudų (TCO) sumažinimas – žemesnės priežiūros sąnaudos palyginti su standžiaisiais sistemomis

Tikslūs grąžos normos (ROI) skaičiavimai turėtų atsižvelgti į gamybos veiklos laiko padidėjimą (paprastai 20–40 %) ir nuolatinių gamybos atliekų kiekio sumažėjimą – vidutiniškai 15 % per metus.

Mastelis naujų produktų įvedimui (NPI): nuo prototipų serijų iki didelės įvairovės ir didelės apimties gamybos naudojant modulinius SMT įrenginius

Modulinės SMT sistemos leidžia beproblemę mastelio keitimą nuo prototipų serijų iki masinės gamybos, leisdamos perkonfigūruoti sistemas be pilnos pakartotinės investicijos. Pagrindinės mastelio keitimo funkcijos apima:

• Greitai keičiamus įrenginius : adaptuoti tiekimo įrenginius ir žarnas mažiau nei per 15 minučių naujiems komponentų formatams
• Galios krovimą : pridėti montavimo modulius esamoms linijoms, kad palaipsniui padidėtų gamybos našumas
• Programinės įrangos apibrėžtus darbo eigas : perprogramuoti surinkimo sekas mišrių technologijų plokštėms

Ši lankstumo savybė sumažina naujų produktų įvedimo (NPI) perstatymo laiką iki 70 % palyginti su fiksuotomis sistemomis; gamintojai praneša, kad naudodami perkonfigūruojamas modulines sistemas naujų produktų išvedimas į rinką vyksta 50 % greičiau. Šis požiūris užtikrina operacijų atsparumą ateities komponentų miniatiūrizavimo tendencijoms ir nestabilioms paklausos ciklų sąlygomis.