Beültetési gyártástechnológia

Bevezető

Az Eurocircuits prototípusok és kis sorozatú nyomtatott áramkörök gyártására és beültetésére specializálódott. Ezúttal beültetési gyártástechnológia alapjait szeretnénk Önnel részletesebben megismertetni.

30 év tapasztalattal a hátunk mögött szereletlen nyomtatott áramköri lapok gyártásában, profilunkat kiegészítve beültetési szolgáltatást kínálunk. Mindezt a PCB gyártásnál már ismert gyors átfutási időkkel és kis mennyiségekre fókuszálva.

2017 negyedik negyedéve óta aktív beültetési szolgáltatásunk, és több mint 5 millió eurót fektettünk be magyarországi beültető üzemünkbe.

Ez az 5 perces videó teljes áttekintést ad az Eurocircuits beültetési gyártástechnológia folyamatáról, a beküldött adatoktól a kiszállított kártyákig.

Videó megtekintése – A beültetési folyamat

PCB beültetés áttekintése

Két fő szakasz szükséges, hogy a vevői dokumentációból beültett kártyákat kapjunk: az első a szereletlen PCB gyártása, a második pedig az amikor az alkatrészeket elhelyezzük a legyártott kártyákon.

A gyártási folyamat a megrendeléssel és a szükséges fájlok feltöltésével kezdődik az Eurocircuits weboldalán. Itt online eszközöket biztosítunk a mérnököknek, hogy segítsük tervük hitelesítésében.

BOM és CPL: Alkatrész adatok feltöltése és hitelesítése

A PCB beültetéséhez a CAD adatokon felül további két fájl szükséges, ezek a BOM (Bill of Materials = Anyagjegyzék) és a CPL (Component Placement List = Alkatrész elhelyezési lista), amelyeket mind egyszerre feltölthet.

A BOM tartalmazza az alkatrészinformációkat, mint például az MPN (Manufacturers Part Number = Gyártói cikkszám), melyik MPN melyik referenciajelöléshez tartozik (C1, C2, R1, R2, IC1, stb.), az alkatrész leírását, tokozását, stb.

Az Eurocircuits online eszközöket (PCBA Visualizer) biztosít a kiválasztott alkatrészek ellenőrzéséhez.
A CPL meghatározza az egyes referenciajelölők helyzetét a tényleges nyomtatott áramkörön.

Alkatrészek: Elérhetőség automatikus ellenőrzése és megrendelés

A BOM fájl feltöltésekor automatizált rendszerünk azonosítja a felsorolt alkatrészeket, és a beszerzési folyamat megkezdődik a több mint 205.000 alkatrészből álló, hitelesített adatbázisunk segítségével.

A raktáron nem elérhető alkatrészeket automatikusan beszerezzük a nagyobb alkatrész-beszállítók töbségével összekapcsolt API-rendszer segítségével.
Rendszerünk automatikusan ellenőrzi az elérhetőséget és az árakat, kiválasztva a legjobb árat minden alkatrészhez.

Készleten lévő alkatrészeink a leggyakrabban használt alkatrészek, az úgynevezett “Generic Parts” (Általános alkatrészek), amelyeket a Mycronic tornyokban tárolunk.

Gyártáeselőkészítési folyamat: Alkatrészek kiválasztása és ellenőrzése

Az előkészítési folyamat során ellenőrizzük, hogy vannak-e olyan alkatrészek, amelyeknek speciális szerelési követelményei vannak, vagy egyedi reflow profilra van szükségük.

Összehasonlítjuk az alkatrészek tokozását a nyomtatott áramköri lapon lévő láblenyomattal (footprint), és ellenőrizzük az alkatrészek orientációját és polaritását is.

Az előkészítési folyamat során a szükséges programokat és a fájlokat is előkészítjük a különböző gépek számára a beültetési folyamatban.

Miután az összes megrendelt alkatrész megérkezik raktárunkba, ellenőrzik őket (jelölések, mennyiség, stb.), és elérhetővé teszik a gyártás számára.

Az első gyártási lépés a Kitting (Alkatrész összeállítás), ahol az alkatrészeket az adagolókba helyezzük, és az adagolót egy kosárhoz rendeljük. Ezeket ezután be lehet tölteni a Pick & Place gépek tárába.

Forrasztópaszta: Direkt nyomtatás vagy SMD stencil nyomtatás

Következő lépésben fel kell vinnünk a forraszpasztát, ez történhet rozsdamentes acél stencillel vagy nyomtatással (jet printer).
Utóbbi olyan, mint egy tintasugaras nyomtató, csak sokkal kifinomultabb.

Másodpercenként 300 forraszpaszta-pontot képes nyomtatni, és optikai regisztrációt használ. Ez jó megoldás prototípusok készítéséhez, mivel nincs szükség stencilre, és rugalmasságot biztosít a gyártás során.

Amennyiben sablonokkal dolgozunk, ezeket le kell gyártani, és ami lézervágással történik a pontosság és a sebesség érdekében. A legjobb nyomtatási minőség elérése érdekében 70, 100 vagy 127 mikron vastagságú stencileket használunk.

Forrasztópaszta nyomtatás: A pontos mennyiség nyomtatása

Az egyes padekre nyomtatandó forraszpaszta tényleges mennyiségét a gyártáselőkészítési folyamat során határozzuk meg, és ezt az információt felhasználva készíthetjük el a stencilt vagy programozzuk a jettert.

A nyomtatási folyamat után következik a forraszpaszta-ellenőrzés (SPI). A gép 3D-s képet készít, hogy helyesen mérje a paden lévő forraszpaszta mennyiségét. A beültetési folyamatot csak a tökéletesen pasztázott panelen kezdjük el.

SMD beültetés: Pick & Place géppel

A Mycronic MY300 típusú Pick & Place gépeket használjuk az SMD alkatrészek PCB-re történő felrakásához.

Az alkatrészek többsége szalagos csomagolásban érkezik, de a gép képes kezelni a csöves vagy tálcás kiszerelést is.

A Pick & Place fejeknek két típusa van. A nagy sebességű fej egyszerre akár 8 kisebb és könnyebb alkatrészt is fel tud venni és fel tud helyezni. A szimpla fejet pedig nagyobb és nehezebb alkatrészek felhelyezésére tervezték.

A MY300 látókamerás rendszere minden alkatrészt ellenőriz, és összehasonlítja a méreteit az adatbázisunkban szereplő méretekkel. Rendelkezik egy elektromos ellenőrző rendszerrel is, amely méri a tranzisztorok, ellenállások, kondenzátorok, diódák értékét és a polarizált alkatrészek orientációját.

Reflow (újraömlesztéses) forrasztás: Helyes forrasztási profil az optimális forrasztási kötésekhez

Az alkatrészek felhelyezése után a kártyák reflow kemencébe kerülnek a forrasztási folyamathoz, amely 4 szakaszból áll: előmelegítés, nedvesítés, ömlesztés, hűtés.

Alapvetően a kemence felmelegíti a panelt, aktiválja a folyasztószert és megömleszti a pasztát, hogy olvadt forraszanyagot hozzon létre, amely ezután az alkatrész kivezetéseit a PCB padjeihez rögzíti, amely lehülve és megszilárdulva, szilárd mechanikai és elektromos kötést hoz létre.

Optikai ellenőrzés: Ellenőrzés és összehasonlítás a referenciaképekkel

Saját optikai ellenőrző rendszert fejlesztettünk ki, amelyet a gyártás különböző fázisaiban használunk. A neve PixPect.
Például a PCB ellenőrzésére használjuk a reflow előtt és után, a végellenőrzésre, stb. A nyomtatott áramköri lapokról készített digitális képeket összehasonlítjuk a Visualizerünkben lévő képekkel.

A rejtett forrasztási kötések ellenőrzésére egy Nikon 3D röntgenberendezést használunk, ami folyamatellenőrzéshez és a hibaelemzéshez is

Kiváló és gyors megoldás a BGA/LGA alkatrészek és csatlakozók ellenőrzésére, ha a forrasztási kötések fedettek. A gép laminográfiára is képes, és könnyen értelmezhető képeket készít, bár ez a fajta vizsgálat néhány órát igénybe vesz.

THT technológia: Szelektív forrasztás

A furatszerelt alkatrészeket forrasztása történhet szelektív forrasztógépünkkel vagy kézzel tapasztalt kezelő által. Bár a kézi forrasztás elavultnak tűnhet, egyes alkatrészek esetében még mindig hasznos megoldás.

A legtöbb esetben szelektív forrasztógépet használunk, mivel az eljárás megbízhatóbb. Ez 3 fő lépésből áll, a folyékony folyasztószer felhordásából, a PCB előmelegítéséből és a forrasztásból egy speciális forrasztófúvókával.

Végül, de nem utolsósorban következik a tisztítás, a végellenőrzés és a beültetett PCB szállítása. A végellenőrzés során összehasonlítjuk a beültetett kártyákat a Visualizerrel, hogy ellenőrizzük a rendelés részleteit.