Начнем с краткого описания самой технологии. Поверхностный монтаж представляет собой наиболее популярную в мире на сегодняшний день технологию производства электронных изделий на печатных платах.
Технология состоит из трёх базовых технологических процессов:
-
Нанесение паяльной пасты на контактные площадки печатной платы.
-
Установка компонентов.
-
Оплавление припоя.
Каждый из трех вышеперечисленных процессов можно выполнить по-разному и с разной степенью автоматизации, что, очевидно, влияет на тип оборудования. К примеру, наносить паяльную пасту вы можете методом ручного или автоматического дозирования, трафаретной печати, каплеструйной печати. Каждый из методов требует разных вложений и предоставляет пользователю разную производительность и точность.
То же самое касается остальных процессов:
- монтаж компонентов на паяльную пасту можно осуществлять вручную пинцетом или манипулятором, в полуавтоматическом режиме при помощи интеллектуальных манипуляторов (так называемых полуавтоматов) или в автоматическом режиме с использованием автоматов поверхностного монтажа;
- оплавление припоя – также довольно вариативный процесс, использующий такое оборудование, как конвекционные печи оплавления (камерные, конвейерные, с пайкой в инертной среде и прочие), парофазные печи оплавления, вакуумные печи оплавления.
Конечно, при подборе оборудования следует отталкиваться от целей и задач вашего производства. Если вы решили организовать участок поверхностного монтажа «с нуля», то наверняка либо посчитали заказ изделий у контрактных производителей нерентабельным, либо считаете оборудование хорошим активом на будущее.
И то и другое будет верно, если грамотно рассчитать ресурсы и оценить перспективы на размещение заказов по монтажу плат у вас. В таком случае, мы рекомендуем обратить особое внимание на следующие вещи: сложность продукта (изделия на печатной плате), срок окупаемости оборудования, ремонтопригодность и послепродажное обслуживание.
Первоочередная проработка и подбор оборудования, состоят в оценке точности, производительности и прочих технических параметров требуемого оборудования. Прежде всего следует определиться с размерами минимального и максимального компонентов, которые вы будете устанавливать на плату, количеством типономиналов, общим количеством компонентов на плате, габаритами самой платы, и, конечно, серийностью производства. Также следует обратить внимание на наличие компонентов, критичных с точки зрения установки (близость к краям платы, разъемы, наличие многовыводных микросхем и прочие особенности).
Собранные данные значительно упростят процесс подбора оборудования – минимальный и максимальный размер контактной площадки на плате, а также их количество, повлияют на выбор технологии нанесения паяльной пасты; габариты платы и наличие/количество крупных компонентов повлияют на теплоемкость изделия, и соответственно подскажут приемлемую технологию пайки. Серийность производства и совокупность перечисленных параметров изделий повлияют на выбор всего монтажного оборудования в целом.
Из вышесказанного следует, что организовать производство электроники, или, как минимум, участок поверхностного монтажа, довольно сложно. Однако существуют готовые комплекты оборудования, равнозначного по производительности и максимально совместимые друг с другом. Это могут быть как линии поверхностного монтажа, так и комплекты отдельно стоящих установок, собранные профессионалами отрасли. Если цели и задачи вашего производства однозначно определены, а также определен пул заказов на ближайшее время, то готовые решения существенно упростят процесс подбора оборудования.
Предлагаю рассмотреть несколько готовых решений от нашего постоянного и эксклюзивного партнера – компании I.C.T., для разных производств. Рассматриваемые решения составлены на основе наиболее популярных технологий:
- трафаретная печать;
- установка SMD компонентов на пасту;
- оплавление конвекцией.
Применение технологий каплеструйной печати и высокоскоростного дозирования, пайка в вакууме или парофой фазе требуют отдельного внимания.
Начнем с мелкосерийного и опытного производства несложных изделий, коими могут быть печатные платы управления бытовой техникой, промышленными контроллерами, систем оповещения и прочих устройств, преимущественно гражданского применения.
На рис. 1 представлена простая линия на базе полуавтоматического принтера, установщика компонентов начального уровня и бюджетной конвекционной печи с 4-6 зонами нагрева. Все перечисленное оборудование производится в Китае.
Оборудование составлено в линию, между принтером и установщиком, и между установщиком и печью установлены соединительные конвейерные модули. Загрузка печатных плат в рабочую зону принтера осуществляется вручную, как и выгрузка после оплавления. Такое решение оптимально в случае монтажа однотипных изделий на постоянной основе. Однако на уровне мелкосерийного, и, особенно, опытного производства, важно оценить необходимость приобретения трафаретного принтера и автоматического установщика в принципе, поскольку при частой смене изделий придется заказывать отдельный трафарет и писать новую программу монтажа на автомате-установщике. Поэтому, иногда проще пожертвовать производительностью и обойтись манипулятором или полуавтоматом, оснащенным дозатором материалов из шприца и вакуумными захватами компонентов, например такого вида как на рис. 2 если оценивать производительность приведенных комплектов/линий в компонентах в час, то она может составлять до 10 тысяч компонентов в час (при использовании автоматического установщика китайского производства) и до одной тысячи компонентов в час с использованием ручного манипулятора или полуавтомата. Нередко производители используют оборудование далеко не на 100%: к примеру, имея в цеху высокопроизводительный высокоточный автомат поверхностного монтажа, все равно отдают небольшие партии печатных плат монтажникам РЭА на ручную сборку, поскольку знают, что подготовка к автоматическому монтажу (написание программы, подготовка номенклатуры, зарядка питателей) займет больше времени, чем ручной монтаж. Однако любой автоматический процесс всегда обладает большей повторяемостью и более высоким качеством продукта, к этому мы призываем стремиться наших заказчиков. Обращаясь за подбором оборудования к профессионалам вы сможете избежать простоя станков, поскольку вам будет предложено решение, максимально подходящее под ваши задачи.
Линия поверхностного монтажа для мелко- и среднесерийного производства уже не представляется без полностью автоматического перемещения печатных плат по линии. На рис. 3 – автоматическая линия поверхностного монтажа с конвейерным оборудованием для загрузки, перемещения и разгрузки печатных плат, полноценным автоматом трафаретной печати и южнокорейским автоматом поверхностного монтажа от известного бренда. Данное решение может быть использовано как для собственного, так и для контрактного производства. Производительность такой линии, как и любой другой, определяется правилом «бутылочного горлышка», то есть она соответствует производительности самой медленной единицы в линии. Как правило, это автомат поверхностного монтажа, но все зависит от насыщенности платы. К примеру, имея один установщик топ-класса японского или южнокорейского производства, вы достигнете производительности около 20 тысяч компонентов в час. Если этого мало, можно установить в линию 2 и более автоматов, производительность линии возрастет пропорционально (при условии, что она не будет ограничена менее производительными единицами линии, например автоматической оптической инспекцией). Преимущество приобретения готового решения в данном случае заключается в единовременном техобслуживании, гарантии на линию целиком, отработанному процессу пусконаладочных работ и обучения персонала заказчика. На данной линии вы сможете производить монтаж сложных и насыщенных печатных плат за счет того, что технология трафаретной печати позволяет наносить пасту на насыщенные печатные платы с мелкими и частыми апертурами с высокой скоростью, класс автомата поверхностного монтажа позволяет производитель монтаж с заданной точностью, а конвекционная печь имеет 8 и более зон пайки для работы в условиях средней серии.
Решение для средне- и крупносерийных производств с высокими требованиями к автоматизации и отслеживаемости процесса представлено на рис. 4. Производительность линии может достигать свыше 100 тысяч компонентов в час, а контроль заключается в инспекции каждого технологического процесса по очереди – после нанесения паяльной пасты, после установки компонентов и после пайки оплавлением. В лини установлены 2 и более автоматов поверхностного монтажа, используемые для установки разных компонентов – один из автоматов настраивается для сверхскоростного монтажа наиболее распространенных SMD-чипов, последующие для более крупных и редких компонентов. Возможно оснащение разнообразным конвейерным оборудованием, позволяющим расширить возможности и повысить гибкость линии: соединительные модули с механической очисткой печатной платы на входе, соединительные и инспекционные конвейеры с подсветкой и функцией остановки для визуального осмотра, телескопические конвейеры (или «конвейеры-мосты») для прохода оператора сквозь линию, поворотные модули, буферные модули для регулирования скорости подачи плат в установки инспекции, охлаждающие конвейерные модули после конвекционной печи, а также многофункциональные загрузчики печатных плат и разгрузчики с функциями сортировки и отбраковки (NG/OK). Для контрактных производителей с высокими объемами также важна гибкость линии, иными словами возможность быстрой переналадки на другой тип изделия, что влечет за собой изменения в номенклатуре и необходимость быстрой перезарядки питателей. Для решения этой задачи многие современные установщики обладают сменными базами на колесиках, что позволяет оператору менять не по одному питателю, а установить целый блок сразу, предварительно заряженный нужной номенклатурой.
Суть готовых решения заключается в простоте подбора для заказчика, мы с радостью окажем вам поддержку в этом вопросе. Но я хотел бы еще раз отметить, что приобретение готового решения невозможно без предварительного обсуждения задач, сбора информации относительно текущего продукта и прогноза будущих заказов. Приобретение и запуск первой автоматической монтажной линии на вашем производстве обязательно будет сопровождаться множеством вопросов относительно программирования, работы, технических аспектов и многого другого. Современные задачи требуют современных решений, поэтому, на пусконаладочные работы линии со стороны поставщика отводится не менее 7-10 дней, после чего операторам заказчика предоставляют контакт сервисного инженера в любых удобных мессенджерах и оставляют право задавать вопросы и консультироваться столько, сколько потребуется для полного изучения продукта.
Компания I.C.T. не бросает заказчиков на полпути и доводит процесс организации производства до конца, чему есть множество подтверждений со всего мира, в том числе и в России.
Для получения референса можете обратиться к официальному дистрибьютеру ETA в России – компании ООО НПП «Универсал Прибор». В настоящее время Китай остается одним из ключевых партнеров в вопросах снабжения российской промышленности оборудованием и прочим оснащением. Многие коммерческие заказчики имеют опыт приобретения товаров в Китае напрямую, свои налаженные логистические маршруты. Для таких компания у нас есть особое предложение – работа в формате прямой закупки у производителя I.C.T. с возможностью получения гарантии, сервисного обслуживания и услуг по пусконаладке от российского юридического лица – компании дистрибьютера. Помимо этого, мы всегда рады предложить стандартную форму сотрудничества Производитель – Дистрибьютер – Заказчик.