Когда переходить с ручной сборки на автоматическую?


Наша фирма - молодой стартап, занимается сборкой беспроводных датчиков. Вся сборка только ручная. Сейчас мы подошли к точке, когда стали проявляться серьезные процентные отклонения в качестве монтажа из-за ручной пайки компонентов. Печатная плата - двухслойная, самые маленькие компоненты - корпуса 0805.

Раздумываем, следует ли приобрести более профессиональные инструменты для пайки или перейти на работу с трафаретом или на печать с позиционированием и пайкой оплавлением? Объемы - от десяти до пятнадцати плат в день. Так новое паяльное оборудование или автоматизация?

Это классический опыт. Ручная сборка — это то, что обычно делается, когда начинаете свой бизнес. Но ручной монтаж не очень повторяем, он неоднороден по сути. Чем больше объемы производства, чем больше плат вы монтируете, чем дольше работаете, тем чаще вы начинаете замечать дефекты, потому что ручные операции, выполняемые людьми, не повторяются и ошибки, разумеется, тоже.

Так что да, идея перехода на автоматизацию совершенно правильная и безальтернативная. Вопрос в том, сколько это будет стоить и когда переходить. Для начала стоило бы подумать над трафаретной печатью, это значительно уменьшит объемы расходуемой паяльной пасты. Ручная сборка… сложно даже представить, на сколько больше припоя в ней используется. Наилучшим первым шагом было бы нанесение только необходимого количества пасты во всех нужных местах. Уже после этого можно задуматься о позиционировании компонентов и автоматическом монтаже.

При ручной сборке точность повторения операций всегда под вопросом, особенно при наличии сквозных отверстий, а когда вы переходите на поверхностный монтаж, то картина, как группа товарищей сидит с пинцетами и шприцами с паяльной пастой, пытаясь установить 0805, может вызывать только сочувствие. После внедрения трафаретов можно переходить к позиционирования элементов, подобрать что-то вроде станции для повторного оплавления. Эти последовательные шаги по автоматизации не надо затягивать во времени.

Для начала желательно вложиться в приличный ручной принтер, лучше, конечно в полуавтоматический или даже в автомат. У них большой потенциал и много возможностей. Они могут прослужить достаточно долго, и ценность их со временем не так уж и падает. Может стоит подумать и о небольшой машине для подачи и позиционирования компонентов, а также над приобретением печи для оплавления. С печкой повнимательней, есть весьма странные приспособления с вентилятором, только выдающие себя за конвекционные печи, можно брать и подержанные, но «правильные».

Еще, что значит, не используем корпуса меньше 0805? А планируете использовать? Какие микросхемы придется паять потом? А если это будут массивы шариков? Как вы вручную будете паять корпуса BGA, CSP, BTC?

Скорее всего, для этого придется использовать какую-то систему подачи горячего воздуха. Тогда, видимо, чтобы добиться правильного результата оплавления, вам нужно иметь четкий контроля подачи воздуха в область шариков. В противном случае, избежать появления дефектов не удастся, а переделывать и восстанавливать сборку таких элементов очень сложно.

Конечно, если плата простая и при достаточной аккуратности результат может быть вполне приемлемым. Вряд ли речь идет о больших платах или панелях.

Общий вывод всех этих рассуждений — начните хотя бы с какой-то простенькой линии для сборки. Поищите недорогое оборудование или присмотритесь к уже бывшему в употреблении, можете изрядно сэкономить. Обращайте внимание на производителя, он должен быть действующим, чтобы к нему всегда можно было обратиться с рекламацией, за техподдержкой или обновлением софта.

Последний момент. На какой рост объемов в дальнейшем вы рассчитываете? Какие ваши ожидания? Сколько плат в месяц, в полугодие, в год вы собираетесь выпускать? От этого и зависит «степень» автоматизации. Вероятно, вам и не стоит планировать покупку полностью автоматической системы сборки, но уж если приобретать что-то, так стоящую вещь, с которой можно жить и работать длительное время. Хотя это всегда вопрос вкуса и финансовых возможностей.

Короче, вперед, пусть эти советы хоть как-то помогут в вашем начинании!

Комментарии читателей блога

Имея 18-летний опыт пайки прототипов и приличный объем выпуска готовых печатных плат (с использованием корпусов 0603 и меньших), с рекламациями <1% из-за плохой пайки или неправильно размещенных элементов, я бы сказал, что самое дешевое решение - это хорошо обученный персонал, а не новое оборудование. Особенно, когда не используется ничего меньше 0805.

Brian Martel

10-15 плат в день — это до 200-300 сборок в месяц. Я бы рекомендовал присмотреться к какому-нибудь контрактному производителю в этих объемах. Тут, конечно, важно знать, сколько в работе вариантов плат (2, 5 или 10), или все одинаковы? Это может быть очень даже целесообразно и выгодно, если учитывать количество переделок, или, что еще хуже, отказов изделий при эксплуатации. Так может лучше все сделать качественно у проверенного производителя сразу?

Alan Ritter, MtRitter.com, LLC

Контрактный производитель — вот еще одно решение. Таким образом, вы не будете собирать новую автоматическую систему по частям и вам не придется проходить через все трудности, связанные с изменением техпроцесса каждый раз, когда добавляется в работу новое изделие. Позже, под разумную гарантию, купите подходящую систему с прохождением обучения и выделенным персоналом для ее запуска.

Paul Chyc, BI Inc.

Предложенный авторами блога план очень хороший! Тревожно только, что заявленный уровень дефектов высок. Вопрос — почему? Операторы понимают, что от них требуется? Существуют ли другие проблемы, такие как паяемость деталей или проблемы с конструкцией самой платы, приводящие к дефектам пайки? Если обнаруживаются дефекты неправильной полярности, смещения деталей из-за неправильного позиционирования при ручном размещении и т.п., то да, вам определенно следует автоматизировать процесс. Но если вы видите явные дефекты пайки только потому, что операторы не имеют ни малейшего представления о том, что является приемлемым, или дефекты пайки возникают из-за плохой паяемости компонентов, проблем с конструкцией печатной платы и т.п., то необходимо сначала решить эти проблемы. Если этого предварительно не сделать, то вы так и будет переделывать свои сборки.

Theodore Kleever, Wallace Grommet and Bushing, Inc.

По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *