При современной тенденции к миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры соответственно ужесточаются требования к технологическим параметрам процесса нанесения паяльной пасты – скорости, точности и повторяемости результатов. Ответственность операции трафаретной печати сложно переоценить, так как известно, что до 70% дефектов сборки возникает именно на этом этапе техпроцесса.
Сегодня, когда начался долгожданный экономический подъем электронной промышленности России, производители печатных узлов заинтересованы в приобретении прогрессивного технологического оборудования. Поэтому современный автомат трафаретной печати должен проектироваться с ориентацией на технологии будущего, иметь модульную структуру, обеспечивающую возможность наращивания и модернизации. Важными качествами являются также комфортность работы и технического обслуживания, быстрая переналадка на новый тип изделий.
Безусловный лидер в разработке и производстве автоматов трафаретной печати – компания DEK (Великобритания), продукция которой составляет 40% мирового и 80% европейского рынка данного оборудования. Компания предлагает широкий модельный ряд оборудования, отвечающего по высокой точности и производительности самым взыскательным требованиям производителей печатных узлов. Наиболее популярен в России автомат трафаретной печати Horizon 03i (рис.1). Успех этого автомата объясняется возможностью его применения в условиях производства с различной серийностью и номенклатурой выпускаемых изделий. Безукоризненное качество нанесения паяльной пасты гарантируется надежной механической конструкцией и отработанным ПО. Основные технические особенности автомата DEK Horizon 03i
Уникальная конструкция рамы принтера. Высокая заявленная точность совмещения трафарета с печатной платой и повторяемость нанесения отпечатков (точность расположения их на контактных площадках и максимально одинаковый объем пасты от образца к образцу) при работе с высокими скоростями и ускорениями в первую очередь обеспечивается за счет конструкции. Патентованная виброгасящая конструкция рамы автомата Horizon 03i работает в широком температурном диапазоне и не требует создания специальных условий для функционирования принтера.
Надежная система фиксации плат. Принтер оснащен автоматической конвейерной системой с программируемой установкой ширины, позволяющей минимизировать время переналадки на другой тип продукции. Печатные платы (ПП) с максимальными размерами 508х508 мм могут фиксироваться по базовым отверстиям и по торцам, что позволяет работать с печатными узлами, требующими установки компонентов близко к краям.
Система технического зрения. Новейшая система технического зрения на основе камеры, оснащенной системой с раздельной оптикой, позволяет одновременно получать изображение с трафарета и ПП. Это исключает взаимное смещение и, как следствие, потерю точности. В системе используются телецентрические линзы (рис.2) для того, чтобы деформация ПП, расстояние между камерой и платой и действительное расположение реперных знаков в поле зрения не влияли на точность совмещения.
Возможно использование ПП без реперных знаков, тогда при помощи видеомодели используется сопоставление изображения определенной области трафарета с изображением соответствующей ей области печатной платы для их совмещения.
Встраиваемая функция 2D инспекции (с использованием штатной системы технического зрения) позволяет контролировать процент заполнения пастой контактных площадок и точность позиционирования отпечатков. Данная функция обеспечивает раннее диагностирование технологических дефектов, связанных с нанесением пасты, что особенно важно при производстве печатных узлов с паяными соединениями под корпусами компонентов (BGA, µBGA, CSP, LLP, Flip Chip). Накапливаемая в процессе инспекции статистика позволяет проводить обоснованные корректирующие действия и предупреждать появление дефектов.
Поставляемая по специальному заказу высокопроизводительная система технического зрения Hawk Eye (рис.3) позволяет максимально быстро и точно производить оценку качества нанесения паяльной пасты на контактные площадки сложных компонентов. К примеру, для контроля контактных площадок BGA с 2025 шариковыми выводами (размер матрицы 45х45 мм, выводы расположены в 23 ряда) ей требуется 1,4 с.
Очистка трафарета. Базовая конфигурация автомата включает систему автоматической очистки трафарета с помощью рулонных полотенец (рис.4), в том числе и с добавлением растворителя. Возможна установка дополнительной высокоэффективной системы вакуумной очистки трафарета Vortex. Применение указанных систем автоматической очистки трафарета обеспечивает снижение технологических дефектов, связанных с операцией нанесения паяльной пасты, снижает трудоемкость и гарантирует высокое качество и надежность выпускаемых печатных узлов. Очистка трафарета может быть автоматически активирована на основании анализа статистики данных 2D-инспекции платы.
Система контроля и поддержания температуры. Система обеспечивает подачу кондиционированного воздуха с регулируемым уровнем температуры и скорости потока для поддержания оптимальных условий операции нанесения паяльной пасты методом трафаретной печати. Устройство создает дополнительные гарантии воспроизводимости отпечатков в расширенном диапазоне температур производственных помещений, позволяя поддерживать температуру в рабочей зоне автомата с точностью до 1°С (при разнице с температурой производственных помещений до 8°С). При этом воздушный поток управляется так, чтобы минимизировать поток воздуха над трафаретом для снижения высыхания и окисления пасты.
Контроль климата рабочей зоны принтера особенно актуален при сборке плат с высокой плотностью монтажа, малыми размерами корпусов компонентов (01005 и 0201), для микросхем с выводами под корпусом (BGA, Flip chip и т.д.) и малым шагом выводов (менее 0,65 мм).
В условиях крупносерийных производств, где сокращение числа дефектов лишь на несколько десятитысячных долей процента уже дает серьезный экономический эффект, система контроля климата просто незаменима.
Поддержка различных типов трафаретов. Одна из наиболее важных функций, которую должен иметь современный автоматический принтер – работа с трафаретами различных типов и размеров. Это объясняется следующими обстоятельствами:
* для крупносерийного производства предпочтительным является рамный трафарет вследствие большей долговечности и меньшей трудоемкости при переналадке;
* для многономенклатурного мелкосерийного производства чаще всего используются безрамные трафареты, так как они дешевле и требуют меньше места для хранения;
* контрактным сборщикам необходимо иметь возможность работы с различными типами и размерами трафаретов, так как заранее неизвестно, какой тип трафарета может принести заказчик;
* учитывая, что большинство изготовителей печатных узлов вынуждены заниматься контрактной сборкой для увеличения загрузки производства, возможность использования трафаретов различных типов и размеров является обязательным атрибутом выбираемого принтера.
Одной из отличительных особенностей принтера Horizon 03i является поддержка любых типов трафаретов: на раме различных размеров (регулируемый держатель трафарета) и безрамных для адаптера Vector Frame (рис.5). Регулируемый держатель позволяет использовать трафареты с размерами рам в диапазоне 305х305–736x736 мм и толщиной от 3 до 40 мм. Замена трафарета при переходе на другой тип печатных узлов не превышает, как правило, 2 мин.
Система ProFlow
Ускоренная окисляемость бессвинцовых паст, по сравнению с традиционными, требует принятия новых технологических решений по продлению их срока службы.
Многие предприятия по всему миру и в России оценили преимущества революционной системы реометрического нанесения паяльной пасты ProFlow. Данная технология – эффективная альтернатива традиционным ракелям в условиях перехода к бессвинцовым технологиям.
Система ProFlow (рис.6,a) работает следующим образом: паяльная паста заправляется с помощью специального пистолета в камеру, в которой она и находится до тех пор, пока не будет нанесена на плату. В момент нанесения паста выдавливается с помощью специального поршня, перемещающегося перпендикулярно плоскостям трафарета и платы (рис.6,б). Давление поршня – регулируемый параметр. Данная технология имеет ряд принципиальных преимуществ, которые делают ее незаменимой при производстве печатных узлов с высокой плотностью монтажа компонентов и с компонентами с малым шагом выводов:
* давление, прилагаемое к паяльной пасте, не зависит от объема пасты в валике;
* паста, находящаяся внутри головки, изолирована от влияния атмосферного воздуха, что препятствует испарению растворителей из пасты, ее окислению и загрязнению;
* обеспечивается постоянный объем пасты на трафарете;
* остатки пасты на трафарете минимальны, что исключает необходимость постоянной его очистки;
* уменьшаются потери пасты;
* используется легко заменяемый и заправляемый картридж;
* система ProFlow также обеспечивает качественное нанесение клея через трафарет.
Система поддержки плат снизу
Для гарантии точного и качественного нанесения паяльной пасты необходимо обеспечить плотное прилегание трафарета к ПП. Для компенсации коробления, как правило, используются поддерживающие штыри на магнитных подставках. Но как этого достичь при плотном двухстороннем монтаже, если на нижней стороне уже имеются компоненты? Даже при небольшом смещении печатного узла поддерживающий штырь может упереться в установленный с обратной стороны компонент. При этом возможно повреждение хрупкого компонента. О плотном прилегании платы к трафарету и, соответственно, о качестве нанесения пасты говорить не приходится.
Компания DEK предлагает свое решение этой проблемы – систему поддержки плат Grid Lock (рис.7). Это универсальная адаптивная автоматическая система поддержки плат, используемая для всех типов печатных узлов. Пневматические штырьки системы автоматически адаптируются под высоту нижней поверхности печатного узла, обеспечивая тем самым горизонтальность его верхней поверхности. Система Grid Lock не требует предварительного программирования и серьезной настройки.
Программное обеспечение DEK Instinctiv
DEK Instinctiv – новый пользовательский интерфейс компании DEK (рис.8), обеспечивающий постоянные наглядные инструкции по управлению автоматом, позволяющий повысить эффективность использования автомата, улучшить управление технологическим процессом и упростить работу оператора.
DEK Instinctiv включает:
* встроенную систему устранения неисправностей, позволяющую минимизировать время простоя оборудования;
* функцию помощи в настройке автомата, обеспечивающую оператора подробной информацией с иллюстрациями и диаграммами;
* функцию контроля и визуализации производственного процесса в реальном времени, включая статистическое управление процессом;
* систему индикации TimeToGo, показывающую время, по прошествии которого необходимо пополнение расходных материалов.
Время переналадки на новый тип продукции не более двух минут.
Минимизация ошибок оператора и отслеживание состояния изделия
В процессе переналадки очень важно обеспечить контроль значений устанавливаемых технологических параметров: код трафарета и его правильную установку в автомат, код платы и ее правильную загрузку, типы материалов (паяльная паста, клей, растворители) и т.д. В предлагаемой системе при переналадке автомата оператор с помощью ручного сканера (рис.9) считывает информацию со штрихкодовых этикеток (рис.10), имеющихся на трафарете, плате и емкостях с материалами. ПО сравнивает их с текущими установками автомата. При обнаружении несоответствий система информирует об этом оператора. Кроме того, установив датчики температуры и влажности, можно контролировать климатические параметры внутри автомата, что особенно важно для бессвинцовых паяльных паст, подверженных повышенному окислению. Считанные данные используются также для последующего их анализа на автомате или вне линии.
Дополнительно предлагается сканер штрихового кода, монтируемый над конвейером для отслеживания прохождения плат по технологическому маршруту. Считанная данным устройством информация позволяет вести статистику с точностью до каждой групповой заготовки, поступающей на вход автомата. Полученные записи могут быть преобразованы в удобную форму (например, электронную таблицу) для удобства проведения мониторинга качества производства.
Заключение
Компания DEK не останавливается на достигнутом, постоянно совершенствуя свою продукцию, выводя ее на все более высокий уровень качества.
Сегодня принтеры фирмы DEK успешно используются на производствах известных компаний: Siemens, Alcatel, Tyco, Continental, JABIL Circuit, Thomson, Celestica, Bosch, Flextronics, Nokia, Elcoteq и многих других. В России принтеры DEK Horizon 03i также получили широкое распространение и применяются на производствах самых динамично развивающихся компаний, таких как FASTWEL, “Альтоника”, ЛВС, “Болид”, “Штрих-М” (Москва), Новосибирская электронная компания (НЭК), Нижегородский завод им. Фрунзе, “Автоприбор” (Владимир), ТЕКО (Казань), “Элара” (Чебоксары), АЛСиТЕК (Саратов), Государственный Рязанский Приборный завод (ГРПЗ) и многих других предприятий, работающих в отраслях автоэлектроники и систем безопасности, специальной, промышленной и бытовой техники, медицинской электроники и контрактной сборки.
Безусловный лидер в разработке и производстве автоматов трафаретной печати – компания DEK (Великобритания), продукция которой составляет 40% мирового и 80% европейского рынка данного оборудования. Компания предлагает широкий модельный ряд оборудования, отвечающего по высокой точности и производительности самым взыскательным требованиям производителей печатных узлов. Наиболее популярен в России автомат трафаретной печати Horizon 03i (рис.1). Успех этого автомата объясняется возможностью его применения в условиях производства с различной серийностью и номенклатурой выпускаемых изделий. Безукоризненное качество нанесения паяльной пасты гарантируется надежной механической конструкцией и отработанным ПО. Основные технические особенности автомата DEK Horizon 03i
Уникальная конструкция рамы принтера. Высокая заявленная точность совмещения трафарета с печатной платой и повторяемость нанесения отпечатков (точность расположения их на контактных площадках и максимально одинаковый объем пасты от образца к образцу) при работе с высокими скоростями и ускорениями в первую очередь обеспечивается за счет конструкции. Патентованная виброгасящая конструкция рамы автомата Horizon 03i работает в широком температурном диапазоне и не требует создания специальных условий для функционирования принтера.
Надежная система фиксации плат. Принтер оснащен автоматической конвейерной системой с программируемой установкой ширины, позволяющей минимизировать время переналадки на другой тип продукции. Печатные платы (ПП) с максимальными размерами 508х508 мм могут фиксироваться по базовым отверстиям и по торцам, что позволяет работать с печатными узлами, требующими установки компонентов близко к краям.
Система технического зрения. Новейшая система технического зрения на основе камеры, оснащенной системой с раздельной оптикой, позволяет одновременно получать изображение с трафарета и ПП. Это исключает взаимное смещение и, как следствие, потерю точности. В системе используются телецентрические линзы (рис.2) для того, чтобы деформация ПП, расстояние между камерой и платой и действительное расположение реперных знаков в поле зрения не влияли на точность совмещения.
Возможно использование ПП без реперных знаков, тогда при помощи видеомодели используется сопоставление изображения определенной области трафарета с изображением соответствующей ей области печатной платы для их совмещения.
Встраиваемая функция 2D инспекции (с использованием штатной системы технического зрения) позволяет контролировать процент заполнения пастой контактных площадок и точность позиционирования отпечатков. Данная функция обеспечивает раннее диагностирование технологических дефектов, связанных с нанесением пасты, что особенно важно при производстве печатных узлов с паяными соединениями под корпусами компонентов (BGA, µBGA, CSP, LLP, Flip Chip). Накапливаемая в процессе инспекции статистика позволяет проводить обоснованные корректирующие действия и предупреждать появление дефектов.
Поставляемая по специальному заказу высокопроизводительная система технического зрения Hawk Eye (рис.3) позволяет максимально быстро и точно производить оценку качества нанесения паяльной пасты на контактные площадки сложных компонентов. К примеру, для контроля контактных площадок BGA с 2025 шариковыми выводами (размер матрицы 45х45 мм, выводы расположены в 23 ряда) ей требуется 1,4 с.
Очистка трафарета. Базовая конфигурация автомата включает систему автоматической очистки трафарета с помощью рулонных полотенец (рис.4), в том числе и с добавлением растворителя. Возможна установка дополнительной высокоэффективной системы вакуумной очистки трафарета Vortex. Применение указанных систем автоматической очистки трафарета обеспечивает снижение технологических дефектов, связанных с операцией нанесения паяльной пасты, снижает трудоемкость и гарантирует высокое качество и надежность выпускаемых печатных узлов. Очистка трафарета может быть автоматически активирована на основании анализа статистики данных 2D-инспекции платы.
Система контроля и поддержания температуры. Система обеспечивает подачу кондиционированного воздуха с регулируемым уровнем температуры и скорости потока для поддержания оптимальных условий операции нанесения паяльной пасты методом трафаретной печати. Устройство создает дополнительные гарантии воспроизводимости отпечатков в расширенном диапазоне температур производственных помещений, позволяя поддерживать температуру в рабочей зоне автомата с точностью до 1°С (при разнице с температурой производственных помещений до 8°С). При этом воздушный поток управляется так, чтобы минимизировать поток воздуха над трафаретом для снижения высыхания и окисления пасты.
Контроль климата рабочей зоны принтера особенно актуален при сборке плат с высокой плотностью монтажа, малыми размерами корпусов компонентов (01005 и 0201), для микросхем с выводами под корпусом (BGA, Flip chip и т.д.) и малым шагом выводов (менее 0,65 мм).
В условиях крупносерийных производств, где сокращение числа дефектов лишь на несколько десятитысячных долей процента уже дает серьезный экономический эффект, система контроля климата просто незаменима.
Поддержка различных типов трафаретов. Одна из наиболее важных функций, которую должен иметь современный автоматический принтер – работа с трафаретами различных типов и размеров. Это объясняется следующими обстоятельствами:
* для крупносерийного производства предпочтительным является рамный трафарет вследствие большей долговечности и меньшей трудоемкости при переналадке;
* для многономенклатурного мелкосерийного производства чаще всего используются безрамные трафареты, так как они дешевле и требуют меньше места для хранения;
* контрактным сборщикам необходимо иметь возможность работы с различными типами и размерами трафаретов, так как заранее неизвестно, какой тип трафарета может принести заказчик;
* учитывая, что большинство изготовителей печатных узлов вынуждены заниматься контрактной сборкой для увеличения загрузки производства, возможность использования трафаретов различных типов и размеров является обязательным атрибутом выбираемого принтера.
Одной из отличительных особенностей принтера Horizon 03i является поддержка любых типов трафаретов: на раме различных размеров (регулируемый держатель трафарета) и безрамных для адаптера Vector Frame (рис.5). Регулируемый держатель позволяет использовать трафареты с размерами рам в диапазоне 305х305–736x736 мм и толщиной от 3 до 40 мм. Замена трафарета при переходе на другой тип печатных узлов не превышает, как правило, 2 мин.
Система ProFlow
Ускоренная окисляемость бессвинцовых паст, по сравнению с традиционными, требует принятия новых технологических решений по продлению их срока службы.
Многие предприятия по всему миру и в России оценили преимущества революционной системы реометрического нанесения паяльной пасты ProFlow. Данная технология – эффективная альтернатива традиционным ракелям в условиях перехода к бессвинцовым технологиям.
Система ProFlow (рис.6,a) работает следующим образом: паяльная паста заправляется с помощью специального пистолета в камеру, в которой она и находится до тех пор, пока не будет нанесена на плату. В момент нанесения паста выдавливается с помощью специального поршня, перемещающегося перпендикулярно плоскостям трафарета и платы (рис.6,б). Давление поршня – регулируемый параметр. Данная технология имеет ряд принципиальных преимуществ, которые делают ее незаменимой при производстве печатных узлов с высокой плотностью монтажа компонентов и с компонентами с малым шагом выводов:
* давление, прилагаемое к паяльной пасте, не зависит от объема пасты в валике;
* паста, находящаяся внутри головки, изолирована от влияния атмосферного воздуха, что препятствует испарению растворителей из пасты, ее окислению и загрязнению;
* обеспечивается постоянный объем пасты на трафарете;
* остатки пасты на трафарете минимальны, что исключает необходимость постоянной его очистки;
* уменьшаются потери пасты;
* используется легко заменяемый и заправляемый картридж;
* система ProFlow также обеспечивает качественное нанесение клея через трафарет.
Система поддержки плат снизу
Для гарантии точного и качественного нанесения паяльной пасты необходимо обеспечить плотное прилегание трафарета к ПП. Для компенсации коробления, как правило, используются поддерживающие штыри на магнитных подставках. Но как этого достичь при плотном двухстороннем монтаже, если на нижней стороне уже имеются компоненты? Даже при небольшом смещении печатного узла поддерживающий штырь может упереться в установленный с обратной стороны компонент. При этом возможно повреждение хрупкого компонента. О плотном прилегании платы к трафарету и, соответственно, о качестве нанесения пасты говорить не приходится.
Компания DEK предлагает свое решение этой проблемы – систему поддержки плат Grid Lock (рис.7). Это универсальная адаптивная автоматическая система поддержки плат, используемая для всех типов печатных узлов. Пневматические штырьки системы автоматически адаптируются под высоту нижней поверхности печатного узла, обеспечивая тем самым горизонтальность его верхней поверхности. Система Grid Lock не требует предварительного программирования и серьезной настройки.
Программное обеспечение DEK Instinctiv
DEK Instinctiv – новый пользовательский интерфейс компании DEK (рис.8), обеспечивающий постоянные наглядные инструкции по управлению автоматом, позволяющий повысить эффективность использования автомата, улучшить управление технологическим процессом и упростить работу оператора.
DEK Instinctiv включает:
* встроенную систему устранения неисправностей, позволяющую минимизировать время простоя оборудования;
* функцию помощи в настройке автомата, обеспечивающую оператора подробной информацией с иллюстрациями и диаграммами;
* функцию контроля и визуализации производственного процесса в реальном времени, включая статистическое управление процессом;
* систему индикации TimeToGo, показывающую время, по прошествии которого необходимо пополнение расходных материалов.
Время переналадки на новый тип продукции не более двух минут.
Минимизация ошибок оператора и отслеживание состояния изделия
В процессе переналадки очень важно обеспечить контроль значений устанавливаемых технологических параметров: код трафарета и его правильную установку в автомат, код платы и ее правильную загрузку, типы материалов (паяльная паста, клей, растворители) и т.д. В предлагаемой системе при переналадке автомата оператор с помощью ручного сканера (рис.9) считывает информацию со штрихкодовых этикеток (рис.10), имеющихся на трафарете, плате и емкостях с материалами. ПО сравнивает их с текущими установками автомата. При обнаружении несоответствий система информирует об этом оператора. Кроме того, установив датчики температуры и влажности, можно контролировать климатические параметры внутри автомата, что особенно важно для бессвинцовых паяльных паст, подверженных повышенному окислению. Считанные данные используются также для последующего их анализа на автомате или вне линии.
Дополнительно предлагается сканер штрихового кода, монтируемый над конвейером для отслеживания прохождения плат по технологическому маршруту. Считанная данным устройством информация позволяет вести статистику с точностью до каждой групповой заготовки, поступающей на вход автомата. Полученные записи могут быть преобразованы в удобную форму (например, электронную таблицу) для удобства проведения мониторинга качества производства.
Заключение
Компания DEK не останавливается на достигнутом, постоянно совершенствуя свою продукцию, выводя ее на все более высокий уровень качества.
Сегодня принтеры фирмы DEK успешно используются на производствах известных компаний: Siemens, Alcatel, Tyco, Continental, JABIL Circuit, Thomson, Celestica, Bosch, Flextronics, Nokia, Elcoteq и многих других. В России принтеры DEK Horizon 03i также получили широкое распространение и применяются на производствах самых динамично развивающихся компаний, таких как FASTWEL, “Альтоника”, ЛВС, “Болид”, “Штрих-М” (Москва), Новосибирская электронная компания (НЭК), Нижегородский завод им. Фрунзе, “Автоприбор” (Владимир), ТЕКО (Казань), “Элара” (Чебоксары), АЛСиТЕК (Саратов), Государственный Рязанский Приборный завод (ГРПЗ) и многих других предприятий, работающих в отраслях автоэлектроники и систем безопасности, специальной, промышленной и бытовой техники, медицинской электроники и контрактной сборки.
Отзывы читателей
