Некоторые особенности внедрения автоматизированного оборудования для монтажа печатных плат

№ 5’2013
PDF версия
Основная деятельность ФГУП СПб ОКБ «Электроавтоматика» им. П. А. Ефимова, основанного в 1946 году, — это разработка авионики для военной и гражданской авиации. Также на предприятии налажен полный цикл разработки и изготовления навигационных, навигационно-пилотажных и специальных комплексов, бортовых цифровых вычислительных машин и их модулей.

Поставленные перед производством задачи требуют внедрения нового оборудования, которое позволяет повысить эффективность работы предприятия. Так, в цехе № 2, на участке «Поверхностный монтаж» были внедрены полуавтоматический ремонтный центр BGA-MASTER и тестовая система с подвижными пробниками для внутрисхемного и функционального тестирования Pilot V8.

Полуавтоматический ремонтный центр BGA-MASTER (рис. 1) сочетает широкие функциональные возможности, эффективные рабочие характеристики, качественные узлы, надежную конструкцию при доступной стоимости машины и низких эксплуатационных расходах. BGA-MASTER [1] — это полноценная промышленная система, которая способна обеспечить выполнение всех требований, предъявляемых к процессу установки и пайки современных компонентов в корпусе BGA и SMD-компонентов. Благодаря своим функциональным особенностям, BGA-MASTER делает операцию по монтажу BGA легкой с практически 100%-ным повторяемым качеством и минимальным влиянием оператора на результат процесса.

Полуавтоматический ремонтный центр BGA-MASTER

Рис. 1. Полуавтоматический ремонтный центр BGA-MASTER

BGA-MASTER оснащен призменной видеосистемой совмещения выводов компонента и контактных площадок платы. Видеокамера способна перемещаться по двум осям (Х/Y), благодаря чему оператор может видеть на мониторе весь компонент целиком или проверять точность совмещения по углам микросхемы путем пошагового просмотра увеличенного изображения углов. Изображения результатов совмещения могут быть сохранены в памяти компьютера.

Захват, установка и пайка компонента выполняются автоматически по заданной программе. Пайка осуществляется методом принудительной конвекции, поскольку сегодня абсолютно очевидны преимущества конвекционного метода нагрева по сравнению с более дешевым, но гораздо менее эффективным методом — инфракрасным. Специальная конструкция паяльных сопел обеспечивает эффективный и равномерный прогрев микросхемы, при этом температурное воздействие на соседние компоненты не оказывается. Для предотвращения возможного смещения компонента в процессе оплавления интенсивность воздушного потока можно регулировать.

Применяется два типа нижнего подогрева платы: инфракрасный — для предварительного разогрева всей платы и конвекционный — для подогрева платы в месте монтажа или демонтажа микросхемы, что особенно актуально при бессвинцовой технологии. Нижний конвекционный нагреватель имеет возможность регулировки интенсивности воздушного потока.

После выполнения операции по монтажу или демонтажу микросхемы автоматически включается охлаждение платы с верхней и нижней сторон, что значительно ускоряет процесс охлаждения.

Универсальные держатели позволяют надежно фиксировать любые типы плат, в том числе платы нестандартной формы, а также гибкие подложки.

Управление работой центра, программирование и контроль всех параметров осуществляются с помощью промышленного компьютера с операционной системой Windows XP. Термопрофиль программируется по шести стадиям, что дает широкие возможности для создания самых сложных программ пайки. Количество программ пайки не ограничено.

Помимо встроенного контроля температуры верхнего нагревателя BGA-MASTER имеет встроенный профайлер для независимого измерения реальной температуры в любой точке монтируемого компонента или платы с помощью трех внешних термопар, с выводом полученных показаний на монитор и возможностью их сохранения в памяти.

Тестовая система с подвижными пробниками Pilot V8 (рис. 2) — это решение для тех, кому необходима максимальная производительность, высокая скорость тестирования, гибкость при создании тестовых программ (опытные образцы или серийное производство). Она также предназначена для локализации дефектов при ремонте изделий любой сложности [2].

Тестовая система с подвижными пробниками для внутрисхемного и функционального тестирования Pilot V8

Рис. 2. Тестовая система с подвижными пробниками для внутрисхемного и функционального тестирования Pilot V8

Вертикальная архитектура расположения механизмов и тестируемого изделия оптимальна для одновременного тестирования изделий с двух сторон, что позволяет увеличить скорость и производительность теста, а также точность позиционирования пробников. Это решение является важной технологической инновацией в двустороннем тестировании подвижными пробниками, в отличие от горизонтальных систем, имеющих конструктивные ограничения.

Система Pilot V8 оснащена восемью электрическими подвижными пробниками (по четыре с каждой стороны), двумя подвижными пробниками Openfix (по одному с каждой стороны), двумя подвижными пробниками питания (по одному с каждой стороны), двумя пирометрами (по одному с каждой стороны) и двумя CCD-камерами (по одной с каждой стороны), в общей сложности — шестнадцатью мобильными ресурсами, доступными при тестировании изделия. Подвижные силовые пробники представляют собой еще одно важное новшество, что позволяет подавать питающее напряжение на изделие без каких-либо дополнительных фиксированных кабелей и обеспечивает реализацию функциональных тестов.

Для эксплуатации ремонтного центра BGA-MASTER и тестовой системы с подвижными пробниками Pilot V8 было необходимо подготовить помещение: провести цепи питания, обустроить вентиляцию и антистатическое кольцо.

На рис. 3 видно, что ремонтный центр BGA-MASTER и тестовая система с подвижными пробниками Pilot V8 размещены в соответствии с нормами и стандартами [4–6]. Соблюдены расстояния между оборудованием и обеспечен легкий доступ к любой части оборудования. Это позволяет оператору быстро и эффективно справляться со своими задачами. Эффективное расположение оборудования снижает время перестановки плат и повышает производительность участка.

План помещения и размещение оборудования

Рис. 3. План помещения и размещение оборудования

Для соблюдения норм чистоты воздуха в рабочей зоне по производству и ремонту печатных плат была установлена передвижная фильтровентиляционная установка ФВУ-1200. Она предназначена для удаления вредных выбросов, образующихся при проведении сварочных, газорезательных, шлифовальных и других видов работ, сопряженных с запылением и выбросом аэрозолей, и очистки воздуха от них.

Особенностью установки ФВУ-1200 является возможность сухой чистки электростатического фильтра. Конструктивно установка состоит из воздухозаборного устройства, вентилятора, фильтра грубой очистки, электростатического и химического фильтров, выполненных в едином корпусе. Воздухозаборное устройство закреплено на шарнирно-поворотном механизме и вращается вокруг своей оси на 360°, что позволяет зафиксировать воздухозаборную воронку в любом пространственном положении в обслуживаемой зоне. Установка оборудована автоматической системой контроля запыленности фильтрующих элементов с подачей светового сигнала. Смена фильтра происходит примерно раз в месяц при производительности установки 1200 кубических метров в час. ФВУ-1200 работает бесшумно и с незначительной вибрацией.

На рис. 4 видно, что питание оборудования осуществляется от трехфазной сети. Возможно запитывать оборудование как напряжением переменного тока 380 В с частотой 50–60 Гц, так и напряжением 220 В с такой же частотой. Общая потребляемая мощность составляет 5,5 кВт.

Схема подключения оборудования

Рис. 4. Схема подключения оборудования

Следует учитывать, что при перевозке ремонтного центра BGA-MASTER велика вероятность его раскалибровки. Для успешной калибровки были приняты следующие меры. Ремонтный центр BGA-MASTER был смонтирован на специальном столе-основании (рис. 5), что позволило исключить вибрации, исходящие от посторонних источников. Затем были установлены и подключены все элементы системы.

Для выполнения калибровки был вызван специалист из компании «Совтест АТЕ», занимающейся пуском и наладкой поставленного оборудования, после чего было проведено обучение персонала эксплуатации, обслуживанию и ремонту установки.

Таким образом, можно сделать вывод о следующих моментах установки оборудования на участке поверхностного монтажа. Несмотря на высокую готовность поставляемых аппаратных средств, следует тщательно спланировать производственный участок и так им же образом относиться к его подготовке. Особое внимание следует уделить размещению вспомогательного оборудования. В рассматриваемом случае на участке поверхностного монтажа ОКБ «Электроавтоматика» важными факторами были установка стола-основания и системы очистки воздуха в рабочей зоне, что позволило обеспечить исправную работу оборудования.

Отметим, что сейчас ремонтный центр BGA-MASTER и тестовая система с подвижными пробниками Pilot V8 настроены и откалиброваны, что позволяет успешно производить работы и обеспечивать контроль и доработку изделий.

Литература
  1. Инструкция по эксплуатации ремонтного центра BGA-MASTER.
  2. Инструкция по эксплуатации тестовой системы с подвижными пробниками для внутрисхемного и функционального тестирования PILOT V8.
  3. sovtest.ru
  4. ПУЭ-7. Правила устройства электроустановок. 2009 — http://www/elec.ru/library/direction/pue.html /ссылка утеряна/
  5. Юдин Е. Я., Борисов Л. А. Борьба с шумом на производстве: Справочник. М.: Машиностроение, 1985.
  6. СанПиН 2.2.2.548-96. Физические факторы производственной среды. Технические требования к микроклимату производственных помещений. М.: Рид Групп, 2011.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *