Технологии в электронной промышленности №4'2009

Типовое техническое задание при подборе автомата поверхностного монтажа

Алексей Василенко

Работа по оснащению или переоснащению участка поверхностного монтажа SMD-компонентов всегда начинается с составления технического задания, и в большинстве случаев уже на этом этапе технологи и руководители производств обращаются за консультацией к поставщикам оборудования. Технические задания бывают разные и встречаются уникальные, однако, многие технические задачи можно отнести к ряду типовых. В данной статье описано одно из самых распространенных технических заданий по подбору автомата установки поверхностного монтажа.

Перед руководителями предприятий, в задачи которых входят приобретение оборудования, модернизация и развитие производства, встает вопрос: как при минимальных затратах получить машины, соответствующие потребностям производства, способные работать длительное время и приносить максимально возможную прибыль. Особенно актуально это в текущих сложных экономических условиях. Помимо оптимизации затрат на развитие собственного производства многие компании озадачены вопросом полной максимальной загрузки. Не всегда удается решить эту проблему, производя только собственные изделия, поэтому все более актуальна задача загрузки производства изделиями сторонних заказчиков. И, соответственно, появляется цель: предприятие должно быть оборудовано так, чтобы, помимо своих изделий, без особых дополнительных затрат производить изделия большей части потенциальных заказчиков.

Естественно, выигрывая в одном, проигрываем в другом. Например, чем более универсальное оборудование, тем оно дороже, медленней или проигрывает по каким-то другим параметрам.

Рассмотрим вариант, когда установщик должен работать в объемах среднесерийного производства — это тот уровень, который наиболее распространен и востребован в условиях России.

Сформулируем основные требования, которым должен соответствовать автомат поверхностного монтажа для решения универсальных задач в рамках выпуска изделий средней серии и контрактного производства:

  • Широкий диапазон устанавливаемых компонентов.
  • Широкий диапазон размеров заготовки (печатной платы).
  • Требуемая производительность (желательно с запасом).
  • Возможность работать одновременно с большим количеством питателей (компонентов).
  • Высокая точность и повторяемость процесса сборки (минимизация брака).
  • Совместимость имеющегося оборудования, как между собой, так и с оборудованием, которое будет приобретено впоследствии.
  • Минимальные затраты на приобретение и содержание оборудования.
  • Гибкость, то есть возможность переналадки автомата с одного изделия на другое с минимальными потерями времени.
  • Качественное и надежное исполнение, долговечность в работе.

Так как все эти параметры совместить невозможно, то производители пытаются подобрать оборудование, которое будет оптимально решать поставленные задачи.

Составим техническое задание для подбора автомата установки компонентов для контрактного производства.

Прежде всего, необходимо решить, какие параметры из перечисленных важны, а чем можно в большей или меньшей степени пожертвовать:

  • Стоимость оборудования является одним из критических параметров, поэтому жертвовать им, приобретая оборудование дорогое, но «умеющее ставить все на любую плату», многие не готовы. Окупить такое оборудование будет трудно из-за того, что себестоимость одной пайки будет высока. Большинству заказчиков не нужно ставить эксклюзивные корпуса гигантских размеров, поэтому они в данном случае предпочтут другого контрактника.
  • Широкий диапазон устанавливаемых компонентов.

Проанализировав элементную базу, можно выяснить оптимальный диапазон размеров корпусов. Сегодня в 99,8% случаев размеры компонентов, устанавливаемых на платы, не более 44 мм в квадрате. Возьмем с запасом «на будущее» и «на всякий случай» 50–55 мм по сторонам. Так как в последнее время довольно часто встречаются SMD-разъемы, то анализ показал, какими размерами они ограничены. В 99,8% случаев это 74×24 мм. Поэтому с запасом принимаем значение 80–90 мм в длину и 26–30 мм в ширину.

Таким же образом проанализировав высоту компонентов, увидим, что 16 мм достаточно для тех же 99,8% случаев. С запасом запишем 18–20 мм.

Самый маленький чип — в корпусе 01005, что составляет 0,4×0,2 мм. В России такие компоненты используются крайне редко и, может быть, будут использоваться еще не скоро, а опция эта требует дополнительных финансовых затрат. (Даже если эта опция включена в базовую конфигурацию, значит, ее цена уже учтена.) Но еще пару лет назад и компоненты в корпусах 0201 (0,6×0,3 мм) тоже были в диковинку, а теперь довольно часто встречаются. Поэтому примем, что минимальный типоразмер компонента — чип в корпусе 0201, и учтем, что при необходимости в будущем можно модернизировать установщик для работы с компонентами 01005.

Довольно часто ставятся микросхемы с шагом в 0,4 мм, но желательно иметь возможность ставить микросхемы с шагом до 0,3 мм. Также нет необходимости говорить, что машина должна работать с ИМС в корпусах типа BGA, с шагом (хотя бы) в 0,5 мм.

  • Широкий диапазон размеров заготовки (печатной платы).

Все понимают, что печатные платы размером «с входную дверь» встретить очень трудно, но все же есть на рынке оборудование, которому это под силу. Один заказчик озадачил подобрать оборудование для линии SMD-монтажа с максимальным размером платы «хотя бы 600×600 мм». Выбор пал на оборудование, способное работать с размерами платы 680×610 мм. Стоимость такой линии оказалась в 2 раза дороже, чем аналогичная, но с размерами платы 680×460 мм, и в 3 раза дороже, чем линия с размерами платы 410×460 мм. Проанализировав эту информацию, заказчик понял, что выгодней отказаться от 1–2 заказов в год, и предпочел последний вариант. Из опыта друзей и партнеров, работающих в сфере контрактного производства, можно сделать вывод, что 99,8% случаев размеры плат не больше альбомного формата A4 (материнские платы компьютеров). Так же редко встретишь платы с толщиной более 3–4 мм.

  • Производительность.

Значение этого параметра каждый определяет индивидуально, исходя из производственных соображений, но стремится к понятию «чтобы было быстрее». Некоторым достаточно и 2000 компонентов в час, другим и 2 000 000 мало (например, контрактникам в Китае). Но в России чаще всего линии работают с производительностью от 10 000 до 40 000 комп./ч согласно стандарту IPC9850, и лишь единицы имеют одну или несколько линий, производительность которых 50 000 – 150 000 комп./ч. Так как расчет ориентирован на массового заказчика, который редко заказывает партию более 5000 плат в месяц, то за основу возьмем автомат производительностью от 20 000 до 30 000 компонентов в час.

  • Возможность работать одновременно с большим количеством питателей (компонентов).

Количество типономиналов компонентов на плате бывает настолько разнообразным, что в некоторых случаях в автомат загружается 4 вида компонентов, а иногда — до 200 и более. Как правило, 80–100 питателей — достаточное количество, но в последнее время может потребоваться и 130–150. Учтем и эти данные.

  • Высокая точность и повторяемость процесса сборки (минимизация брака).

Эти параметры определяются точностью механики, оптики и программным обеспечением. Чаще всего эта характеристика описывается попаданием в область (в микронах) с определенной вероятностью ±nσ (±3σ = 99,72% , ±4σ = 99,98%). Точность и повторяемость указывается на 3σ, например, 50 микрон на ±3σ означает, что автомат ставит компонент со смещением не более 50 микрон от указанного центра с вероятностью в 99,72%. Естественно, чем лучше механика, оптика и алгоритмы ПО, тем меньше область, указанная на 3σ. Чем меньше это число, тем лучше автомат устанавливает компоненты.

  • Совместимость.

Сегодня практически все оборудование соединяется межу собой по стандарту SMEMA. Это обеспечивает согласованную работу линии. Кроме этого, необходимо подобрать оборудование таким образом, чтобы все согласовывалось по габаритам печатной платы, высоте устанавливаемых компонентов, технологическим зазорам кромки платы и производительности. К последнему параметру надо отнестись особо внимательно, так как «заторы», узкие места в линии, могут значительно снизить производительность.

  • Цена.

Цена определяется производителями оборудования и их дистрибьюторами. Желательно, чтобы все вышеперечисленные составляющие были лучше, а цена ниже. Выбрать лучшее из недорогого или недорогое из лучшего — это и есть самое сложное.

  • Остальные параметры.

Такие параметры, как гибкость, затраты на техобслуживание и надежное исполнение, оценить сложно. Все поставщики убеждают, что именно их оборудование самое гибкое, надежное и с минимальной ценой владения. Все зависит от поставщика оборудования и от доскональности и прозорливости будущего пользователя. Можно посоветовать обратить внимание на гарантийные обязательства и связаться с коллегами, которые уже приобрели данное оборудование и готовы поделиться впечатлениями и опытом эксплуатации.

Подведем итог технического задания:

  • Максимальный размер квадратного корпуса компонента: 50–55 мм по сторонам.
  • Максимальный размер длинного компонента (разъема): 80–90 мм в длину и 26–30 мм в ширину.
  • Максимальная высота компонента: 18–20 мм.
  • Минимальный размер корпуса компонента: 0201 (0,6×0,3 мм) с возможностью модернизации до 01005 (0,4×0,2 мм).
  • Минимальный шаг выводов микросхем: до 0,3 мм.
  • Возможность устанавливать BGA с шагом шариковых выводов в 0,5 мм.
  • Размер печатной платы: до 300×400 мм или больше.
  • Толщина печатной платы: от 0,5 до 3–4 мм или больше.
  • Производительность: 20–30 тыс. компонентов в час.
  • Количество питателей: 80–100, лучше до 150.
  • Точность: 30–50 микрон на ±3σ или лучше.
  • Интерфейс SMEMA.

Машина должна быть максимально гибкая, надежная, относительно недорогая, как при покупке, так и в обслуживании.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо

Душевые кабины челябинск
Запорная арматура, санфаянс, смесители, комплектующие, душевые кабины и др
dushevaya.com