Новая линия «Абрис-Технолоджи»: гибкость, как важнейший элемент контрактного производства

Фото: ЭЛИНФОРМ

В ноябре 2008 г. в Санкт-Петербурге на производственном участке ООО «Абрис-Технолоджи», входящего в холдинг RCM Group, состоялся запуск третьей по счету линии сборки электроники на основе технологии поверхностного монтажа компонентов. Новость об этом событии появилась на портале ЭЛИНФОРМ 26 ноября, а через два дня представители портала были приглашены в Санкт-Петербург для ознакомления с производством компании «Абрис-Технолоджи» и освещения ввода этой линии в эксплуатацию.

С производственным участком представителей проекта ЭЛИНФОРМ знакомил главный технолог ООО «Абрис-Технолоджи» Сергей Федоров.

Новая линия поверхностного монтажа

Конечно, в первую очередь внимание было обращено на только что введенную в эксплуатацию третью сборочную линию.

Поскольку важнейшим элементом контрактного производителя является его способность изготавливать как можно более широкий спектр изделий, новая линия была построена по принципу максимальной гибкости и универсальности при достаточно высоких объемах производства.

В состав линии вошли устройство автоматической трафаретной печати MPM Momentum, два установленных последовательно сборочных автоматов SIPLACE D2 и D1, конвейерный модуль NUTEK, печь оплавления паяльной пасты Rehm, загрузчик плат Asys и разгрузчик плат NUTEK. По словам представителей компании, при выборе оборудования основным приоритетом было соответствие его технических характеристик поставленным перед производством задачам. В первую очередь исходя из этого осуществлялся выбор, как производителя оборудования, так и поставщика.

После краткого знакомства с трафаретным принтером MPM Momentum, обладающего, в частности, развитыми возможностями по 2D-контролю качества нанесения пасты, а также системой очистки трафаретов с расширенными возможностями, главный технолог компании «Абрис-Технолоджи» уделил особое внимание входящим в состав линии автоматам установки компонентов SIPLACE моделей D2 и D1.

Участок установки компонентов в новой линии построен по традиционному принципу: высокопроизводительный автомат для установки небольших простых компонентов, затем менее производительный, но более точный и универсальный автомат для установки сложных и крупных компонентов. Однако в данной линии оба автомата выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась высокая гибкость за счет большой базы питателей и способности оборудования работать с различными типами упаковки.

Приобретение дорогих и сложных автоматов установки компонентов в сочетании с полным отсутствием полуавтоматов на производстве в компании аргументируют тем, что сборка сложных плат с разнообразной номенклатурой устанавливаемых компонентов предусматривает использование большой базы питателей и наличие точных приводов у оборудования, что, в конечном итоге, неизбежно приведет к необходимости применения полноценного автомата.

Автомат установки компонентов SIPLACE D2

Данный автомат ориентирован на установку достаточно широкого спектра компонентов с высокой производительностью. В конфигурации, установленной на предприятии «Абрис-Технолоджи», он оснащен двумя револьверными головками типа "Collect&Place" с вертикальным расположением турели, на каждой из которых установлено по 12 вакуумных насадок. Привод автомата по оси X – линейный, по оси Y – ременной; оптическое центрирование осуществляется с помощью камеры, установленной на головке. Автомат способен устанавливать компоненты вплоть до типоразмера 01005 при производительности до 27000 ЭК/час согласно стандарту IPC-9850.

На автоматы D-серии устанавливаются трехдорожечные питатели 3х8 мм с электроприводами. Конечно, присутствуют и питатели из пеналов с виброподачей. Групповая смена питателей производится с помощью тележек, что позволяет экономить производственное время при переходе на новое изделие.

Автомат установки компонентов SIPLACE D1

Данный автомат отличается меньшей по сравнению с моделью D2 производительностью, но при этом обладает более высокой точностью и гибкостью. Он оснащен устройством автоматической смены поддонов с настройкой координат захвата под стандартный поддон; при этом, на базе автомата, со стороны установки устройства автоматической смены поддонов, остается и место под обычные питатели – до 15 позиций компонентов в лентах 8 мм. Даже если заказчик поставляет компоненты в обрезках поддонов, можно зафиксировать и их, настроив вручную координаты захвата компонентов.

Диапазон устанавливаемых автоматом компонентов – от 01005 до 50х125 мм. Для центрирования применяется камера нижнего обзора. Автомат оснащен одиночной прецизионной головкой с одной насадкой для установки сложных компонентов, а также револьверной головкой с 6 насадками, которая при необходимости может быть заменена на 12-ти насадочную головку (что позволяет увеличить скорость установки компонентов). Производительность по IPC у такого автомата находится на уровне 13000 ЭК/час.
Компания Siemens по заказу оснащает автомат механическими захватами для установки компонентов сложной формы, но данные захваты не отличаются универсальностью. По словам Сергея Федорова, в гамме механических захватов, выпускаемых компанией Siemens, имеется набор базовых деталей для самостоятельной сборки соответствующего захвата.

Для обеспечения работы автоматов без остановки на перезарядку компонентов в лентах, а также если заказчик предоставляет комплектацию в виде обрезков лент, производится их сращивание, для чего в компании имеется специальные приспособления. Чтобы иметь возможность беспроблемно работать с любыми вариантами комплектации, в компании «Абрис-Технолоджи» самостоятельно изготовили и питатель из обрезков ленты.

Автоматы оснащены самым современным программным обеспечением от компании Siemens для подготовки производства и управления оборудованием. Тем не менее, для подготовки управляющих программ в компании «Абрис-Технолоджи» используется конвертер данных САПР собственной разработки. Данные поступают из файла, готового к производству. Обеспечивается избыточная программная точность – до 3 знаков после запятой.

Процедуры регулярного обслуживания автоматов установки компонентов включают в себя чистку, сбор потерянных компонентов. Один раз в неделю необходимо пылесосить оборудование, производить смазку осей и очистку воздушной системы. Частичную разборку головок на предприятии выполняют 1 раз в 4 месяца, а их полная разборка требуется 1 раз в год.

Автоматы обладают функцией калибровки по специальной плате размером 1х1 см. Такую процедуру на предприятии выполняют 1 раз в 4 месяца при проведении технического обслуживания головки, а так же всякий раз при снятии головок с автомата.

По словам Сергея Федорова, на данной линии принципиально возможна сборка плат с компонентами flip chip.

Отдельные рабочие места предназначены для осуществления подготовки производства и разработки управляющих программ. При их подготовке выполняется оптимизация расстановки питателей, эмуляция сборки, настройка параметров и глубины оптимизации.

Идеология, которой придерживается компания «Абрис-Технолоджи» при подготовке производства, заключается в том, чтобы уделять максимальное внимание и время решению всех вопросов до начала производства, чтобы непосредственно на линии никаких вопросов и проблем уже не возникало.

Транспортное оборудование

Линия укомплектована автоматизированным 2-х магазинным загрузчиком плат Asys и конвейерным инспекционным модулем NUTEK, работающим в трех режимах: транспортировки печатных плат, транспортировки печатных плат с определенным интервалом и контроля. Разгрузчик NUTEK оснащен 1 магазином на 50 печатных плат.

Печь оплавления

В качестве печи оплавления паяльной пасты в данной линии применяется установка Rehm с 11 зонами (не считая зон охлаждения). Пайка ведется по свинцовосодержащей, бессвинцовой и смешанной технологиям. На дисплее печи отображается заданная и фактическая температура в зонах. Регулярно производиться контроль термопрофилей печи с использованием беспроводного 6-ти канального регистратора температуры.

На вопрос представителей Элинформ, насколько целесообразно применять пайку в среде азота, главный технолог предприятия ответил, что, на данный момент, нет крайней необходимости в использовании азота при пайке. Имеющееся оборудование, качество используемых материалов и электронных компонентов и тщательно отработанные технологические процессы позволяют обеспечить высокое качество монтажа электронных блоков. Также следует отметить, что применение азота при пайке требует, помимо технической готовности оборудования, необходимости выработки азота или его хранения в достаточно больших объемах на предприятии. Что в свою очередь, при достаточно высоком расходе азота (в печь необходимо подать около 60 л азота единовременно + 30 л/ч) увеличивает себестоимость производства электронного блока.

Регламентные работы включают в себя мойку, которая проводится 1 раз в 2 недели в зависимости от применяемого флюса/пасты. Смазка направляющих цепи конвейера производится автоматически. 1 раз в год печь требует разборки с очисткой трубопроводов.

Все оборудование в составе линии связано между собой по интерфейсу SMEMA, что обеспечивает автоматическую синхронизацию работы оборудования в линии.

Другие линии и участки

Дальнейшая экскурсия по производственному участку позволила познакомиться и с прочими возможностями производства компании «Абрис-Технолоджи».

На производстве также работают еще две линии: полуавтоматическая, производительностью до 30 тыс. компонентов в час, ориентированная на среднесерийное производство, состоящая из: полуавтоматического трафаретного принтера EKRA Е1, автомата установки компонентов Siemens SIPLACE CS, автомата установки компонентов Siemens SIPLACE CF и 8-зонной печи Rehm. А также предназначенная для изготовления опытных образцов линия состоящая из: полуавтоматического трафаретного принтера EKRA Х1, автомата SIPLACE CF и 5-зонной печи Rehm.

Компоненты BGA на предприятии традиционно устанавливаются на пасту, наносимую с помощью трафаретов. Также при ремонте электронных блоков применяется установка на флюс-гель. Осуществляется и реболлинг BGA-компонентов.

АОИ выполняется на установке Orbotech Vantage S22, причем для крупных заказов производится статистическая обработка и анализ тенденций возникновения дефектов.

Рентгеновский контроль сборок осуществляется на установке Phoenix X-RAY pcba|analyser.

Участок ручной пайки оснащен паяльными станциями HAKKO. Разделение групповых панелей производится при помощи оборудования Maestro cab, ремонт сборок – с помощью ремонтных станций ERSA.

Размышляют на предприятии и об автоматизации установки компонентов, монтируемых в отверстия. Основным препятствием, по словам Сергея Федорова, является недостаточная гибкость предлагаемого оборудования с точки зрения типоразмеров устанавливаемых компонентов.

Отмывка проводится в отдельном помещении на полуавоматической линии включающей в себя следующие этапы: отмывка в ультразвуковой ванне, барботаж, финишная отмывка в деионизированной воде и сушка горячим воздухом.

При этом средняя доля плат, пайка которых осуществлялась с применением паст с не требующими отмывки флюсами, составляет около 20%, с водосмываемыми флюсами – 80%.

Оборудование для струйной отмывки, по словам главного технолога, так же рассматривается как возможный вариант при покупке нового оборудования. Но при закупке имеющегося на производстве оборудования, выбор был сделан в пользу ультразвуковой отмывки. Причинами принятия такого решения стали оценка положительных и отрицательных сторон представленного на тот момент на рынке оборудования, как по техническим характеристикам, так и стоимости. Так решающими недостатками струйной технологии стали: наличие теневых эффектов снижающих качество отмывки электронных блоков имеющих сильные загрязнения, ограничения по применению отмывочных жидкостей и пропускной способности. Отмывка корзины плат по ультразвуковой технологии занимает в среднем 30 мин., струйной – 45 мин. Стоимость полуавтоматической линии значительно ниже. Тем не менее, при применении ультразвуковой технологии необходимо следить за концентрацией отмывочной жидкости, ее чистотой и временем процесса. Несомненным плюсом струйной технологии является полная автоматизация процесса, снижающая влияние человеческого фактора на процесс отмывки.

На производственном участке компании «Абрис-Технолоджи» используются тесты Zestron на остатки флюса и концентрацию отмывочных жидкостей.

Однако подходить к использованию отмывочных жидкостей необходимо с определенной долей осторожности: были отмечены случаи разрушения пластиковых деталей корпусов некоторых компонентов. Это связано с несовместимостью отмывочных жидкостей с рядом материалов применяемых при изготовлении корпусов электронных компонентов.
Для своих заказчиков компания «Абрис-Технолоджи» проводит специальные семинары, целью которых является разъяснение причин возникновения технических требований и рекомендаций компании разработчикам оборудования, проведение консультаций заказчиков по различным вопросам, а так же улучшение взаимодействия между техническими подразделениями компании «Абрис-Технолоджи» со своими заказчиками.

Заключение

С вводом в производство новой линии суммарная производительность автоматического поверхностного монтажа компонентов в компании «Абрис-Технолоджи» достигла почти 90 тыс. компонентов в час. При этом подбор оборудования и проектирование линии, а также обеспеченность производства специализированной оснасткой позволяют компании при таких мощностях решать основную для российских контрактных производителей задачу: обеспечивать высокую гибкость производства, совмещая это с необходимостью сборки различных по объему серий и возможностью работы с широким спектром компонентов.

Сайт компании «Абрис-Технолоджи»: www.rcmgroup.ru/Montazh-pechatnykh-plat.53.0.html

Ноябрь 2008 г.

При перепечатке и цитировании ссылка на ЭЛИНФОРМ (www.elinform.ru) обязательна