Личный кабинет

Регистрация
* Логин
* Пароль

Регистрация на сайте

Вы получаете полный доступ к материалам Aкадемии технологий
* Фамилия:
* Имя:
* Отчество:
* Должность:
* Организация
Город
* Телефон:
* E-mail:
* Пароль:
Укажите технологические направления, входящие в зону вашей ответственности и интересов: Технологии для производств радиоэлектроники
Промышленная 3D-печать и неразрушающий контроль
Другое
* Код: CAPTCHA

Восстановление пароля

Электронная почта

Создание производства от А до Я. Часть 1: производство сборки печатных плат

13.06.24 |
Автор: Сергей Морозов, директор по реализации проектов Остек-СМТ
Издание: Академия технологий Остек-СМТ
Как же выглядит производство сборки печатных плат и из каких необходимых элементов оно состоит? Давайте вкратце рассмотрим этот вопрос.

Склад

Любое производство начинается со склада и им же заканчивается. Правильная организация работы склада позволяет исключить простои производства из-за неправильного хранения материалов, некорректного учета и планирования закупок и является очень важным элементом цепочки.

После того как продукция со склада взята, начинается сам процесс производства. Он включает в себя множество этапов и каждый этап требует определенных ресурсов и времени, а также контроля качества на всех стадиях. В конце производства готовое изделие возвращается на склад, где он хранится до момента отгрузки. Здесь проводится финальный контроль качества и упаковка продукции, после чего она отправляется к потребителю.

Таким образом, склад является связующим звеном между всеми этапами производства и конечным заказчиком. От его работы зависит эффективность всего технологического процесса.

Склад является также и отправной точкой для организации процесса прослеживаемости. Организация процесса прослеживаемости нужна для возможности установления происхождения материалов, комплектующих и готовых изделий, а также определения истории их обработки, транспортировки и хранения. Фактически должна быть построена система контроля и учета за движением продукции на всех этапах производства.

Цель организации прослеживаемости на производстве заключается в обеспечении качества и безопасности продукции, установлении ответственности за брак и несоответствующую продукцию, а также оптимизации процессов производства и логистики.

Прослеживаемость обычно реализуется через внедрение информационных систем, которые связывают все этапы производства и обеспечивают возможность отслеживания продукции с помощью уникальных идентификаторов. Применительно к производству радиоэлектроники – это серийные номера и иная кодировка, нанесенные физически с помощью оборудования для маркировки (например, штрихкоды, QR-коды, метки RFID).

Процесс прослеживаемости на предприятии начинается с приемки комплектующих. При массовом производстве к вопросу о требованиях пролеживаемости добавляется еще и скорость работы склада. Чем быстрее комплектующие поступают на производство, тем быстрее будет готов продукт. В помощь складскому персоналу служат автоматизированные станции для регистрации компонентов. Эти станции обеспечивают быстрое поступление компонентов благодаря машинному распознаванию заводской маркировки на упаковке. Обычно информация о производителе и компоненте, номер партии и количество компонентов на упаковке представлена в виде штрих-кодов.

Автоматизированная станция регистрации компонентов взаимодействует с интеллектуальными системами хранения и ERP-системой предприятия. Каждая оприходованная катушка сразу же регистрируется в ERP-системе и готова к выдаче на производство. Интеллектуальные склады способны автоматически организовывать внутреннее хранение, определяя оптимальное расположение поддонов. Персонал осуществляет погрузку и разгрузку единиц хранения через специальное окно, а все перемещения по складу автоматизированы. Система управления позволяет эффективно управлять дополнительными складскими площадями, такими как шкафы ячеистого хранения, а также контролировать площади существующих стеллажей, обеспечивая оптимальное использование всей площади склада.

Автоматизированное хранение компонентов, организованное данным образом, позволяет производству оперативно получать информацию об остатках компонентов, хранить их в соответствии с рекомендованными производителем условиями, соблюдая в том числе требования к температуре и влажности, отслеживать наличие комплектации для выполнения заказов, а автоматически формировать ведомости закупки или доставки комплектующих с основного склада.

Учет комплектующих в автоматизированных системах хранения интегрируется с ERP-системой предприятия. Умные склады также связаны с автоматами установки компонентов. У этой связи три основные функции. Первая — в режиме реального времени происходит учет расхода компонентов в каждой катушке на установщике. В случае, когда частично использованная катушка вновь возвращается на хранение, у склада уже есть информация об остатке в этой катушке. Вторая — когда в катушке заканчиваются компоненты, установщик может заранее подать складу команду на выгрузку новой катушки. В таком случае оператор заранее заряжает питатель, полностью исключая возможность простоя установщиков из-за доставки компонентов и зарядки питателей. Третья — интеграция интеллектуальных систем хранения и установщиков создает привязку установленных компонентов к плате и обеспечивает их прослеживаемость.

Входной контроль

Перед началом производства, компоненты, печатные платы, материалы, поступившие на склад, проходят входной контроль. Как правило, этим занимается служба качества.

При получении печатных плат осуществляется их визуальный осмотр, контроль толщины и состава покрытий с помощью специализированных инструментов, проверка на целостность цепей с помощью установки электрического контроля, оценка паяемости с помощью специального тестера.

При получении комплектующих выполняется их визуальный контроль по внешнему виду, проверка на соответствие параметров. Материалы, которые будут использоваться в производственном процессе, должны быть проверены на наличие дефектов.

Объем и вид контроля в основном зависит от вида готового изделия. Если это штучное изделие для космического применения, то контроль может быть близок к 100%.

Перед поступлением на производство комплектующие должны распаковываться, поскольку их упаковочные материалы не должны попадать на производственную площадку. Все эти материалы должны собираться и вывозиться на переработку непосредственно из складского помещения.

Маркировка

Цифровая трансформация предприятий сегодня перестала быть просто модным трендом. Это крайняя необходимость с жесткими требованиями к процессам сбора, хранения и использования информации. Одно из этих требований — наличие читаемой маркировки на каждой единице цифрового сборочно-монтажного производства. Маркировке подлежат комплектующие, печатные платы, оснастка, инструмент и сами станки. У каждого элемента, подлежащего учету и контролю, должен быть собственный уникальный код или отметка.

Участок сборки печатных узлов на фоне других производственных и особенно складских зон предприятия выглядит небольшим. Производство на линии поверхностного монтажа начинается с автоматического загрузчика. Печатные платы из автоматического загрузчика поступают в лазерный гравировщик, который гравирует код (QR-код или иной код) на каждой плате. Это необходимое условие для заводской системы прослеживаемости, c помощью которой в последующем можно узнать всю "историю жизни" изделия на технологических этапах производства.

В зависимости от вида собираемого изделия и соответствующего технологического процесса по его сборке, далее оно может проходить через следующие участки производства: участок поверхностного монтажа, участок выводного монтажа, рентгеновский контроль, функциональный контроль, участок депанелинга и т.д.

Остановимся чуть подробнее только на описании участка поверхностного монтажа.

Участок поверхностного монтажа

Создание производства от А до Я_3.jpg

Печать паяльной пастой

Критический важный этап в процессе, на котором принтер наносит паяльную пасту, используя заготовленный ракель и трафарет. Паяльная паста представляет собой схожую с замазкой смесь порошкообразного металлического припоя и липкого флюса. Для удержания компонентов поверхностного монтажа на месте флюс служит временным клеем, а также используется для очистки поверхностей пайки от загрязнений и окисления. Каждая площадка должна быть покрыта правильным количеством пасты иначе соединение будет некорректно установлено при расплавлении припоя в печи для оплавления.

Установки трафаретной печати высокого качества обеспечивают высокую повторяемостью процесса благодаря контролю параметров нанесения пасты: давления ракеля, его угла, скорости перемещения и влажности воздуха в зоне печати, которая контролируется датчиками в составе установки.

Контроль нанесения паяльной пасты

Установка автоматической оптической инспекции (SPI) контролирует Качество нанесения паяльной пасты. Если дефект нанесения пасты обнаружен на SPI, плата отправляется на отмывку. Если качество допустимое, то после этого этапа плата отправляется в установщик компонентов.

Размещение компонентов

Используются специальные установщики для монтажа компонентов на печатной плате. Из упаковки каждый компонент извлекается тем или иным способом. Так для катушек с SMD-компонентами – с помощью вакуума захватывающей насадкой, и машина установки помещает компонент в предусмотренное место на плате. Плата перемещается по конвейерной ленте, в то время как электронные компоненты размещаются на ней быстрыми и точными машинами.

В таком процессе требуется точность, так как каждое ошибочное размещение компонента может оказаться дорогостоящим и занять большое количество времени на ремонт.

Помимо высокой производительности, современные установщики компонентов способны достаточно быстро выполнять переналадку – где-то в течение получаса. Это время, необходимое, чтобы загрузить новые рабочие программы, пристыковать к автоматам уже подготовленные подкатные тележки с питателями, и запустить саму сборку.

Зарядка питателей и подготовка программ осуществляется вне линии и без необходимости ее остановки. Управляющие программы для автоматов готовятся в специализированном ПО. Данные программы включают в том числе инструменты для анализа сборочного процесса, что позволяет своевременно его корректировать, минимизировать брак и сокращать количество и время простоев.

Машины заранее предупреждают, что компоненты в конкретном питателе в скором времени подойдут к концу. При этом заправленный питатель может быть заранее установлен в свободный слот, и когда в питателе закончится лента с компонентами, машина начнет использовать новый. Такая функция значительно оптимизирует время.

Пайка оплавлением

Когда компоненты размещены, печатная плата отправляется по конвейеру в печь для пайки оплавлением в соответствии с настроенным температурным профилем. Пайка осуществляется в азотной среде. Это позволяет достигать более высокого качества пайки плат с миниатюрными компонентами и высокой плотностью их расположения. Азотными генераторами вырабатывается инертный газ. Желательно предусматривать два отдельных генератора, если вдруг один из них выйдет из строя.

Процесс пайки компонентов проходит следующие этапы:

  • Зона предварительного нагрева
  • Зона стабилизации
  • Зона пайки
  • Зона охлаждения

Если печатная плата двусторонняя, то этот процесс может повториться.

Следует отметить, что платы современной вычислительной техники имеют достаточно много слоев: у типичного изделия их 12–14. Такие платы обладают большой теплоемкостью и подчас нагреваются медленнее сложных компонентов, которые очень критичны к тепловым воздействиям, несмотря на то, что такие компоненты часто сами по себе достаточно массивные. Поэтому термопрофилированию на этапе отладки должно уделяться большое внимание.

Контроль наличия дефектов в готовом изделии

После пайки проверяется наличие дефектов платы с помощью системы Автоматической оптической инспекции (АОИ). Одним из основных преимуществ применения АОИ является возможность выявлять систематические ошибки. Система позволяет собирать статистику дефектов, анализировать полученные за большой промежуток времени данные и на основе этой информации корректировать процесс сборки. Платы сортируются в зависимости от прошедшего автоматического контроля. При обнаружении дефектов, плата попадает в буфер «BAD». В случае, если дефектов нет – в буфер «GOOD». Платы с дефектами отправляются на участок ремонта.


Академия технологий
Видео
Публикации
Мероприятия

Запросить информацию

* Фамилия
* Имя
Отчество
* Организация
Должность
* E-mail
* Телефон
* Уточните категорию вашего запроса
Текст вопроса

Запросить информацию

* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
Город
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран
Текст вопроса

Записаться в демозал

* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
Город
* E-mail
* Телефон
* Уточните категорию вашего запроса
Текст вопроса

Запрос на услугу

Выберите интересующие вас услуги:
Приложите файл/фото:
Файл не выбран
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон

Запрос на услугу

Материал изделия, сплав
Количество изделий
Технические требования
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail

Запрос на услугу

Выберите услугу:
Материал изделия
Максимальные габариты (ДхШхВ или Диаметр х Высота)
Вес изделия
Количество изделий
Файл: 3D-модель, чертеж, изображение:
Файл не выбран
Краткое ТЗ
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail

Запрос на услугу

Тематика обучения:
Другая тематика обучения
Количество обучаемых
Файл: 3D-модель, чертеж, изображение:
Файл не выбран
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail

Запрос на услугу

Выберите услугу:
Материал изделия (сплав)
Масса оптимизированного изделия (в кг или % от массы исходной модели)
Функциональное назначение изделий
Файл: 3D-модель, чертеж, изображение:
Файл не выбран
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail

Запрос на услугу

Выберите услугу:
Функциональное назначение изделий
Файл: 3D-модель, чертеж, изображение:
Файл не выбран
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail

Запрос на решение

Выберите интересующий Вас тип решения или услуги для связи с профильным специалистом: Неразрушающий контроль Системы 3D-печати металлом Программное обеспечение Услуги Центра Развития Технологий
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО: Неразрушающий контроль Минимальный размер дефекта Количество изделий в смену (8 часов)
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО: Минимальный размер дефекта Количество изделий в смену (8 часов)
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО: Минимальный размер дефекта Количество изделий в смену (8 часов)
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО: Укажите необходимые опции
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО: Укажите необходимые опции
Материал изделий (сплав)
Функциональное назначение изделий
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон
Приложите файл/фото:
Файл не выбран

Запрос на решение

Уточните параметры запроса, чтобы мы могли оперативно подготовить для Вас необходимую конфигурацию оборудования и ПО:
Количество лицензий
Комментарий
* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* E-mail
* Телефон

Запросить материалы

* Фамилия
* Имя
Отчество
Должность
* Организация
* Телефон
* E-mail