Перехід електронної промисловості з традиційного навісного на сучасну технологію поверхневого монтажу (SMT) має об'єктивні передумови.
Це обумовлено економічними і технологічними факторами. Підприємство при застосуванні поверхнево монтованих компонентів отримує наступні переваги:- Значне підвищення якості та надійності виробів завдяки застосуванню кращих матеріалів і компонентів.
- Зниження собівартості виробів. Сучасна комплектація, вмонтовується на поверхню плати, дешевше, ніж навісна.
- Спрощення та здешевлення демонтажу компонентів.
- Значне зменшення трудомісткості виробничих циклів.
- Досягнення сучасного технічного рівня, відповідність сучасним стандартам (1S0 9000).
- Зменшення габаритних розмірів виробів при збільшенні їх функціональних можливостей.
Отже, переваги очевидні, і тепер ми хотіли б розповісти на прикладі конкретних моделей устаткування, як найбільш ефективно створити ділянку поверхневого монтажу.
Впроваджуючи сучасне технологічне обладнання на російські підприємства, ми звернули увагу на таку закономірність: в 90% випадках змінюється мала частина комплектації, і підприємству потрібно малопродуктивне обладнання. Іншими словами, підприємства починають з обладнання дослідної ділянки поверхневого монтажу. Для оснащення такої ділянки часто вистачає одноканальних або багатоканальних паяльних станцій, обладнаних вбудованим компресором. У цьому випадку вибір невеликий, це паяльні станції, широко відомі по попередніх публікацій, вироблені фірмами РАСЕ і WELLER.
Пропоновані моделі паяльного обладнання здатні здійснити монтаж і демонтаж всіх сучасних елементів, включаючи BGA. Це стає можливим за рахунок високої термостабільності, можливості підтримки роботи наконечника «МІНІ-ХВИЛЯ», наявності активної системи боротьби зі статикою.
Згадане паяльне обладнання при своїй відносно невисокій вартості здатне вирішити багато завдань. При оснащенні ділянки такими станціями замовник отримує наступні можливості:- установка будь-яких типів поверхнево монтованих мікросхем за допомогою технології «МІНІВОЛНА»;
- установка безвиводние елементів із застосуванням гарячого повітря (термофена). Також цей інструмент можна застосовувати і при роботі з мікросхемами;
- демонтаж будь-яких типів елементів при збереженні працездатності самого елемента та плати;
- ремонт друкованих плат.
Більш докладно про можливості паяльних станцій РАСЕ і WELLER ви можете ознайомитися на сайті офіційного представника цих фірм: www.pribor.ru, а також в офісі компанії.
Отже, при мінімальних затратах підприємства отримують повноцінний складальний і ремонтна дільниця поверхневого монтажу, обладнаний за стандартом ISO 9001.
Наступним кроком підприємств зазвичай є придбання більш продуктивного обладнання. При цьому паяльні станції, про які ми говорили раніше, зберігають свою актуальність і переходять на ремонтні ділянки.
Найбільш поширеним набором устаткування при створенні ділянки поверхневого монтажу є:- обладнання для нанесення паяльної пасти / клею;
- обладнання, яке виробляє установку компонентів на плату;
- обладнання для оплавлення припою (паяльної пасти).
Кожен тип обладнання відповідає конкретним технологічних етапів.
1. Нанесення паяльної пасти, клею
Застосовуються два основних способи нанесення. Метод дозування із застосуванням пневматичних дозаторів хороший тим, що він не прив'язаний до трафарету, і оператор може працювати з будь-платою. Таким дозатором зручно користуватися при великій кількості різних типів плат або на дослідній ділянці, де при розробці плата змінюється кілька разів. Слабка сторона цього методу в його низької продуктивності, яка визначається майстерністю оператора.
Другий метод - трафаретного друку, через сітчастий або металевий трафарет. Для цього застосовуються пристрої трафаретного друку. Найбільш цікавим є модельний ряд швейцарської фірми ESSEMTEC. Ось ці моделі.
Моделі при своїй низькій ціні мають велику робочу площу, високі технічні характеристики і великий набір додаткових аксесуарів, які дозволяють істотно модернізувати пристрій трафаретного друку.
2. Установка компонентів
Найпростішими і недорогими пристроями для установки поверхнево монтованих компонентів є ручні маніпулятори, які зазвичай складаються з наступних вузлів.- Базове пристрій з пантографом.
- Головка з автоматичним вакуумним захопленням.
- Вбудована вакуумна помпа або зовнішній компресор.
- Набір вакуумних наконечників.
- Карусельний живильник для подачі компонентів з розсипу.
Як додаткове обладнання пропонуються живильники з стрічки, з пенала, дозатори паяльної пасти, системи пайки гарячим повітрям, системи візуального контролю.
Продуктивність такого устаткування істотно залежить від майстерності оператора. В середньому ця цифра коливається від 200 до 600 компонентів на годину.
При виготовленні обладнання такого рівня виробники практично не відрізняються один від іншого, і все марки дуже схожі. У Росії найбільш відомі такі фірми, як ESSEMTEC, FRITSCH, DIMA. При однаковій якості найбільш вигідна ціна у швейцарської фірми ESSEMTEC.
Детальний опис і ціни на продукцію цих виробників ви можете отримати на сайті www.pribor.ru. а також в офісі компанії.
Багато ручні установники можуть бути переобладнані до напівавтоматичних При цьому роботу такого маніпулятора контролює комп'ютер, що істотно збільшує продуктивність за рахунок виключення помилок установки. У цьому випадку роботу також виробляє оператор, але машина істотно полегшує його дії. За заздалегідь розробленою програмою машина показує, який елемент і з якого живильника необхідно захопити. Після спрацьовування вакуумного захоплення машина показує, куди необхідно встановити компонент, і в точці установки спрацюють пневматичні гальма, зафіксувавши вакуумну головку. Оператору залишається тільки розгорнути елемент навколо своєї осі для дотримання правильності установки і опустити елемент на плату. Вакуумна головка автоматично відпустить елемент.
Цей тип маніпуляторів так само обладнується за бажанням замовника дозатором паяльної пасти, системою пайки гарячим повітрям, системою візуального контролю.
Продуктивність таких систем 600-800 компонентів на годину. Найбільш відомі на російському ринку ESSEMTEC, HAROTEC, FRITSCH.
Крім того, необхідно відзначити, що і ручні і напівавтоматичні маніпулятори можуть бути обладнані системою установки FINE PITCH компонентів. Ця система дозволяє виробляти точне сполучення висновків мікросхеми з контактними майданчиками на платі за допомогою мікрометричних гвинтів і автоматичну установку елемента на плату. Такі системи дозволяють встановлювати безкорпусні елементи від 0201 і мікросхеми з кроком до 0,4 мм.
Найбільш цікавим є автоматичне обладнання для установки компонентів. Основними параметрами автоматичних маніпуляторів є:- Продуктивність.
- Точність установки.
- Гнучкість, іншими словами швидкість перебудови автомата під інший тип плати.
У цьому випадку більш цікавий автомат CLM 9000 швейцарської фірми ESSEMTEC. Продуктивність цієї машини 2200-3600 компонентів на годину, в базову комплектацію включений лазерний центратор і автоматична система зміни інструменту. Машина має живильники з мікропроцесорним контролем, що дозволяє перенастроювати її дуже швидко. На практиці переналагодження зводиться до перезавантаження програми.
Більш продуктивне обладнання поставляють фірми Universal, Philips, Siemens.
3. Оплавлення
Після нанесення паяльної пасти і установки елементів слід етап оплавлення. Для цього використовують печі, які відрізняються кількістю зон нагріву і методом підігріву - інфрачервоним, конвекційним, змішаним.
Інфрачервоні печі мають низьку ціну і застосовуються при виготовленні нескладних плат. Обумовлено це тим, що інфрачервоний тип нагріву має цілий ряд негативних ефектів. Найбільш істотно впливають на роботу наступні:- Тіньовий ефект. Високі елементи можуть закривати нижчі, створюючи так звану «тінь», тобто зону, де висока ймовірність непропая. Також деякі елементи можуть закривати свої власні висновки.
- Істотний вплив на процес пайки надає відображає здатність корпусу елемента.
- Нестабільність розподілу температури усередині окремих зон.
Всіх цих негативних моментів позбавлені печі з конвекційним методом нагріву. Гаряче повітря розподіляється всередині робочого простору печі таким чином, що в кожній точці створюються однакові умови пайки, однакова температура. Залежність від відображають якостей елемента відсутній.
Але керувати гарячим повітрям важче і виконувати це технічно також складніше. Тому конвекційні печі мають ціну значно вище. З інфрачервоних найбільш поширеними є печі швейцарської фірми ESSEMTEC. Це RO 180, RO 260, RO 400.
З конвекційних печей найбільше російському споживачеві відома продукція англійської фірми Reddish Electronics. Це моделі: SM-500 - камерна конвекційна піч, SM-1500, SM-1500, SM-3000 конвеєрні конвекційні печі.
Найбільш простим і недорогим набором устаткування для оснащення виробничої дільниці поверхневого монтажу є:- ручний пристрій трафаретного друку;
- один або кілька ручних або напівавтоматичних маніпуляторів для установки компонентів;
- піч оплавлення припою.
Вартість такого набору обладнання починається від 15 000 USD.
Звертаю увагу читачів, що приводиться перелік обладнання далеко не повний, але в деяких випадках цілком достатній для початку переоснащення виробництва або для створення нової ділянки.
Повноцінне ж виробництво включає в себе наступні етапи:- вхідний контроль плат, компонентів, матеріалів;
- підготовка компонентів, матеріалів;
- нанесення клею / паяльної пасти;
- установка компонентів;
- затвердіння клею;
- оплавлення припою за допомогою печей або в машинах пайки хвилею;
- відмивання;
- вихідний контроль;
- ремонт;
- вологозахист;
- упаковка.
Також обладнання сертифікованого виробничої дільниці, відповідного сучасним стандартам (ISO 9000), має на увазі цілий ряд заходів по обладнанню виробничих приміщень системою антистатики, вентиляції, димоулавлі- вання і т. Д.)