Оплавление в условиях ассортиментного и массового производства сегодня

Оплавление в условиях ассортиментного и массового производства сегодня

Вице-президент компании «NuValEMS» г-н Хосе де Валь

Президент компании «KIC» г-н Бьорн Даль, Сан-Диего, Калифорния — 

Многие производственные линии печатных плат (PCB) на рынках поверхностного монтажа (SMT) США и Европы могут быть представлены как ассортиментные, с объёмом выпуска от малого до среднего. Многие из этих линий больше простаивают, чем работают, создавая серьёзный вызов: как увеличить объём при одновременной эффективности этих SMT PCB производственных линий?

Простой вызван, в основном, продолжительной настройкой и временем изменения параметров из-за большого ассортимента компонентов на SMT платах. Одна из критичных установок, которая вызывает значительный простой и/или потенциальный успех производственной линии SMT, — печь оплавления. Время настройки печи оплавления может быть очень продолжительным для новой сборки на печатной плате, часто самой замедленной в переналадке любой установки в производственной линии. Продолжительное время подготовки печи оплавления может влиять на время поставки и прибыль. Тогда, как многие технологии разработаны для мелко ассортиментных, массовых производственных линий, мало внимания уделено производству с ассортиментными сборками плат; сокращая время настройки печи оплавления можно увеличить эффективность любой производственной линии плат широкого ассортимента при небольшом выпуске.

Производители и поставщики припойных паст, материалов подложек и электронных компонентов дают диапазон или производственное окно для безопасного использования их продукции. Надёжная производственная практика включает установку термопар на каждую особенную плату для гарантии того, что каждая выпущенная плата находится в рамках допустимого в процессе, а пределы печи определяют оптимум для этих плат. Профиль по спецификации создаётся замером времени относительно температуры, который рассматривает границы между многочисленных окон процесса:

• Характеристика припойной пасты или характеристики других материалов таких, как наполнители.

• Допуски для различных электронных компонентов.

• Допуски на подложки и требования процесса.

• Усилия разработки по сужению производственного окна, создавая эффективный тепловой слой такой, как расположение компонентов с большим тепловыделением вблизи малых компонентов поверхностного монтажа.

Рассмотрение подложек платы и их места в процессе оплавления в печи включает выбор температуры стеклования (Tg), температуры разложения (Td) и других факторов таких, как толщина меди и количество схемных слоёв. Другим фактором является тип защиты поверхности, использованный для выбранного материала, так как сборка платы может требовать нескольких оплавлений и очистки.

Вице-президент контрактного производства компании «NuVal EMS» (Тастин, Калифорния) г-н Хосе де Валь верит, что недостаточно обработки БОЛЬШИНСТВА компонентов в рамках спецификации. Скорее, ВСЕ компоненты должны быть в пределах подходящего окна процесса. Это наиболее трудно для большинства компонентов, смонтированных на обычных платах. Относительное размещение компонентов, их тепловые массы и требования тепловых процессов могут также определять тепловые характеристики обособленной платы.

Наилучшие производственные практики

Такие компании, как «NuVal EMS», пытаются использовать наилучший производственный опыт в процессе оплавления припоя: тепловое профилирование, прослеживаемость, контроль процесса и результата, которые находятся среди инструментария, помогающего улучшить качество и продуктивность при одновременном снижении производственных затрат. Коммерческий инструментарий программного обеспечения настройки печи такой, как KIC Navigator и KIC Auto-Focus, может существенно сократить время настройки печи оплавления. KIC Navigator может создавать оптимальные профили печи, базируясь на одном имеющемся профиле. KIC Auto-Focus работает с базой данных, как вид KIC Navigator‵а, выискивая наилучший профиль печи для конкретной платы. С этим программным обеспечением технологи просто вносят длину, ширину и вес печатной платы, а система рекомендует оптимальный режим печи оплавления за несколько секунд, без снятия профиля. Это — успех на основе программного обеспечения, преодолевшего угадывание, какой профиль печи использовать для конкретной платы, и проверочный профиль, чтобы быть уверенным в том, что параметры печи — наилучшие для этой печатной платы.

Программное обеспечение настройки печи

Программное обеспечение печи оплавления оценивает большое количество данных, представленных из многих тепловых профилей многочисленных компонентов, смонтированных на печатной плате для обработки. Оно также может определить влияние скорости конвейера печи в поиске оптимальной настройки. Такое программное обеспечение может быть использовано для выявления общей настройки для оплавления группы различных плат. Одним из методов является простое приложение большой и малой платы к тому же профилю. Программное обеспечение будет искать настройку, при которой можно оплавить обе платы в пределах спецификации так, чтобы платы между двумя пределами оказались в спецификации. В зависимости от печи оплавления одна настройка может подойти ко всем платам. Программное обеспечение может также помочь при проработке вручную настроек для маленьких, средних и крупных печатных плат. Использование термопар может удостоверить эффективность этих настроек печи оплавления.

Прогноз программного обеспечения для печей оплавления может выявить новую настройку, изменив только скорость конвейера и выдержав ту же температурную зону. Изменение настроек печи оплавления через скорость конвейера почти мгновенно. Но, если температуры настройки печи оплавления изменятся, то печи потребуется от 30 до 45 минут для стабилизации новых температур, особенно при охлаждении от высоких до низких температур. Печи оплавления нагреваются гораздо быстрее, чем охлаждаются, а некоторые производственники могут создать график производства в течение дня, начиная с настройки самой холодной печи и кончая самой горячей. Это требует организации большего планирования производства, но позволяет работать с сильно перемешанным окружением для крупного выпуска, улучшая эффективность — заметил г-н Дель Валь.

Высоконадёжная электроника

Многие производители электроники, особенно связанные с высоконадёжной и автомобильной электроникой, требуют использования наилучшего производственного опыта. Печь оплавления должна быть настроена корректно, а проверочные профили — демонстрировать соответствующую отработку. По такой продукции клиенты и производители постоянно дискутируют относительно частоты профилирования. Варианты могут значительно различаться в отношении того, как много профилей будет достаточным, тогда как некоторые склонны к современным печам оплавления, как стабильным и требующим меньше профилирования, а другие считают, что никогда не может быть достаточным точное знание характеристик печи оплавления и процесса пайки оплавлением.

Общие отклонения такие, как система вытяжки, тепловая нагрузка, изменение давления и человеческие ошибки, могут существенно влиять на тепловой процесс. Автоматическое и непрерывное профилирование, снимающее профиль в реальном времени для каждой оплавляемой платы, становится популярным среди многих производителей, благодаря технологической прослеживаемости, снятии проблемы заглубления между контрольными точками и простоев, связанных с периодическим ручным профилированием. Системы будут и дальше снижать простои, контролируя печь при переналадке, и сигнализировать технологам о моменте, когда печь готова к работе. Другим источником простоя может быть время, необходимое для решения производственных проблем, связанных с производительностью. Хотя, обычно, с этим связано 5−10% дефектов процесса оплавления, многие производства снимают профиль для решения проблемы выпуска годных. Это — из-за плохой информированности о печи оплавления. Автоматическое профилирование будет немедленно информировать технолога о проблеме или её отсутствии в процессе оплавления, снижая время поиска причин. Если проблема находится в тепловом процессе, то система выдаёт информацию для обнаружения проблемы в печи.

Автоматическое профилирование

Для производственных линий поверхностного монтажа нет большего времени на установку и настройку, чем это необходимо. Кроме этого, следуя наилучшему опыту в процессах оплавления, может быть невозможно или недопустимо на таких производствах. Сегодня, технологи и инженеры делают самое наилучшее из того, что имеют. Они могут применять приём пропуска партий в охлаждённой печи утром, повышая постепенно температуру к концу дня. Однако, для значительного улучшения прибыльности производственники в ассортиментном и мелкосерийном процессе имеют преимущество с новыми технологиями программного обеспечения, как прогнозирование. Программное обеспечение настройки и оптимизации может улучшить как продуктивность, так и — качество, привнося больше научных знаний и тщательности в оплавлении сборок при таких трудных обстоятельствах.

Компания «NuVal EMS» достигла высокого выхода и снизила стоимость, благодаря уверенности в том, что каждый, выпускаемый ими продукт, хорошо отработан, правильно запущен в производство и удовлетворяет клиента. Каждый продукт тщательно протестирован перед запуском в производство. Поскольку важны обслуживание клиента и профессиональность решений, компания сфокусировалась на обеспечении клиентов с самым высоким уровнем качества и производительности. Как признал г-н Дель Валь: — «есть сотни контрактных производителей для выбора, но только несколько делают то, что мы: фокусируясь исключительно на клиенте». Он добавил: — «В компании мы не хотим выпускать продукцию только клиентам, которых может быть никогда не увидим. Наша цель в долговременном развитии отношений с клиентами, в которых мы становимся расширением их инженерной группы. Мы хотим получить от клиентов самые сложные вызовы и обратить их намётки в оригинальные инновации».

******************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» ООО — коммерческий партнёр компании «KIC» в России.

По всем вопросам продукции компании «KIC», связанной с производством электроники,

следует использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллинское ш., д.206

Тел. +7 (921) 895−14−22

Эл.почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов