Czy kiedykolwiek byłeś w środku malowania pokoju i poszedłeś znaleźć świeży pędzel, tylko odkryć, że nie masz żadnego? Ja tak – a konieczność zatrzymania tego, co robiłem i zamknięcia wszystkiego w połowie pracy, żebym mógł pobiec do sklepu doprowadzała mnie do szału. Od tamtej pory zawsze poświęcam czas, aby upewnić się, że mam wszystkie narzędzia, części i materiały, których potrzebuję, zanim zacznę projekt.
W ten sam sposób, Twój producent kontraktowy musi być w pełni przygotowany, gdy produkuje Twoje płytki drukowane z komponentami do montażu powierzchniowego. Oczywiście, przygotowanie to nie ogranicza się tylko do zebrania kilku dodatkowych pędzli. Surowe płytki muszą być przygotowane do montażu, a maszyny do automatycznego układania muszą być ustawione z częściami, zanim płytka będzie mogła przejść przez linię produkcyjną. Przyjrzyjmy się przez chwilę bliżej procesowi montażu SMT PCB i temu, jak może on wpłynąć na niektóre decyzje projektowe dotyczące płyt PCB.
Proces montażu SMT PCB od początku do końca w pigułce
Większość elementów technologii montażu powierzchniowego (SMT) na płycie PCB będzie montowana za pomocą automatycznych urządzeń pick-and-place. Aby się do tego przygotować, surowe płyty i komponenty muszą być przygotowane do produkcji. Zaczyna się to od zatwierdzenia obu elementów przez zespoły kontrolne CM. Po jej zakończeniu, płytki zostaną przygotowane do montażu przy użyciu następującego procesu:
- Nakładanie pasty lutowniczej: Używając szablonu, który został zaprojektowany na podstawie tych samych plików wyjściowych CAD, które zostały użyte do budowy surowej płytki PCB, pasta lutownicza jest nakładana na pady SMT na płytce. Pasta ta jest przechowywana w kontrolowanym, chłodnym środowisku, a po jej nałożeniu na płytę, istnieje ograniczenie czasowe, jak długo płyty mogą czekać na montaż.
- Kontrola pasty lutowniczej: Po nałożeniu pasty lutowniczej, płytki są poddawane inspekcji pasty lutowniczej (SPI). Podobnie jak narzędzia do automatycznej kontroli optycznej (AOI) używane po montażu, SPI ocenia położenie pasty, fizyczną objętość nałożonej pasty i inne kluczowe parametry.
- Powtórzenie procesu dla strony wtórnej: Jeśli płytka ma elementy SMT po obu stronach, proces zostanie powtórzony dla strony wtórnej. W tym momencie płyta jest również śledzona pod kątem czasu, przez jaki pasta lutownicza była wystawiona na działanie temperatury pokojowej.
Podczas gdy płytka jest przygotowywana do montażu, w innej części fabryki przygotowywane są również części. Zostaną one zorganizowane w zestawy, z których zostanie zbudowana płytka:
- Bill of materials (BOM) dla zestawów montażowych: CM pobierze Twoje dane BOM wraz z odpowiednimi informacjami o kodach kreskowych komponentów, aby stworzyć BOM zestawów montażowych.
- Zestawy są zaopatrywane w komponenty: Komponenty są pobierane z magazynu przy użyciu kodów kreskowych BOM zestawu montażowego i dodawane do zestawu montażowego. Po pełnym załadowaniu, zestaw ten jest przekazywany do maszyn pick-and-place na linii produkcyjnej SMT.
- Komponenty są przygotowywane do umieszczenia: Zautomatyzowane maszyny pick-and-place używają kasety do przechowywania każdego typu komponentu do montażu, które są teraz załadowane częściami z zestawu. Każda kaseta ma swój unikalny klucz, który jest dopasowany do listy BOM zestawu montażowego, dzięki czemu maszyna wie, która kaseta przechowuje poszczególne części.
Gdy kartridże są załadowane odpowiednimi częściami, maszyna pick-and-place jest zaprogramowana z danymi umieszczania, a płyty z nałożoną pastą lutowniczą są gotowe, linia montażu SMT jest gotowa do rozpoczęcia.
Komponenty SMT, które nie pasują do zautomatyzowanego procesu montażu
Mimo, że większość komponentów będzie umieszczana za pomocą automatycznych maszyn pick-and-place, niektóre nie będą. Może to wynikać z wielu powodów:
- Zbyt lekkie: Niektóre komponenty nie są wystarczająco ciężkie i dlatego mają zły stosunek masy do przyczepności dla zautomatyzowanych urządzeń umieszczających, wymagających ręcznego lutowania.
- Stres termiczny: Inne komponenty mogą mieć zbyt dużą wrażliwość na ciepło i nie są dobrymi kandydatami do przejścia przez piec lutowniczy. Te komponenty muszą być montowane po normalnym procesie montażu, aby je chronić.
- Wytrzymałe połączenia lutowane: Niektóre komponenty, takie jak wyprowadzenia złączy, wymagają bardziej wytrzymałych połączeń lutowniczych. Te części będą lutowane ręcznie, aby to spełnić.
- Oddzielenie panelizacji: Niektóre komponenty mogą zostać uszkodzone, gdy poszczególne płyty są oddzielone od swoich paneli montażowych. W takich przypadkach, komponenty zostaną zmontowane po oddzieleniu płyt od panelu.
Aby obsłużyć większość tych ręcznych potrzeb montażowych, nie jest rzadkością dla CM mieć ręczną stację przeróbki wbudowaną w automatyczną linię montażową. Pozwala to na natychmiastową kontrolę i korektę części, które mogą być zagrożone naruszeniem zasad projektowania dla produkcji (DFM), zanim przejdą przez piec lutowniczy.
Dodatkowo, niektóre płyty są montowane w małych ilościach, które nie mają swoich komponentów dostępnych w pojemnikach transportowych zoptymalizowanych do zautomatyzowanego montażu. Niezależnie od tego, czy części te są nietypowo skonfigurowane, czy też są unikalne i drogie, muszą być umieszczone ręcznie, zanim płyta będzie mogła przejść przez lutowanie rozpływowe.
Gdy części zostaną umieszczone, płyta może przejść do pieca lutowniczego, aby zakończyć proces montażu.
Jak Twój zespół PCB skorzysta na użyciu wysokiej jakości CM
Są dwie rzeczy, które musisz zrobić, aby zapewnić, że Twoja płytka drukowana zostanie zmontowana tak, jak chcesz. Pierwszą z nich jest przekazanie producentowi kontraktowemu PCB pełnych i poprawnych danych projektowych, z którymi będzie mógł pracować. Należy wcześnie nawiązać z nim współpracę, aby zrozumieć, jakich danych potrzebuje, i zadawać pytania w przypadku niejasności co do któregokolwiek z tych wymagań.
Po drugie, należy poszukać producenta kontraktowego PCB, który dysponuje dopracowanym przebiegiem procesu, opartym na wieloletnim doświadczeniu w budowaniu obwodów drukowanych. Na przykład firma CM, która specjalizuje się w montażach niskonakładowych, powinna posiadać regularne punkty kontrolne ustanowione na linii produkcyjnej, aby zapobiec przekazywaniu problemów do kolejnych etapów montażu.
W VSE rozumiemy produkcję niskonakładową i potrzebę tworzenia złotych płytek pierwszego montażu. Jeśli podczas montażu wystąpią jakiekolwiek problemy, zostaną one wychwycone i skorygowane w naszych punktach kontrolnych, zanim przejdą do następnego etapu produkcji.
Dodatkowo, procesy, które wdrożyliśmy i sprzęt, którego używamy, zostały zaprojektowane z myślą o działalności równoległej. Na przykład, następne zadanie może być ustawione na maszynie pick-and-place, podczas gdy bieżące zadanie jest nadal w toku. Może to pomóc w skróceniu czasu i kosztów, które inne firmy CM PCB naliczają za wykonanie płyty.