|
Игорь Слонский
Оборудование для поверхностного монтажа
фирмы ESSEMTEC
Тенденции современной электронной промышленности к уменьшению габаритных размеров плат и увеличению плотности монтажа повышают требования к оборудованию, предназначенному для сборки и ремонта электронных изделий. В статьях, опубликованных в предыдущих номерах журнала, много внимания уделялось оборудованию для единичной сборки.
В настоящей статье мы хотим предложить вашему вниманию оборудование для мелкосерийного и среднесерийного производственного участка поверхностного монтажа.
Классическая схема построения такого участка подразумевает нанесение паяльной пасты, установку компонентов, а затем оплавление паяльной пасты. Очень большой интерес сегодня вызывает оборудование, предназначенное для всех этапов сборки платы. Одной из фирм-производителей подобных устройств является швейцарская компания ESSEMTEC. Производственная программа фирмы включает в себя:
устройства трафаретной печати, предназначенные для нанесения паяльной пасты;
манипуляторы и автоматические устройства для установки компонентов;
печи оплавления паяльной пасты, отвердения клея.
Ниже представлены краткие описания различных устройств, предназначенных для сборки печатных плат по технологии поверхностного монтажа.
Ручное устройство
трафаретной печати SP-002
 SP-002 при своей относительно низкой цене имеет большую рабочую зону и широкий спектр дополнительных принадлежностей, которые позволяют существенно усовершенствовать это ручное устройство и практически приблизить его по возможностям к полуавтомату.
Устройства трафаретной печати имеют четыре направляющих штыря (фиксирующие шарики), расположенные сверху рамки, для регулировки и обеспечения наилучшей повторяемости совмещения трафарета с рисунком платы (не хуже 0,02 мм); набор адаптеров для более точной и качественной настройки рамок и сеток; суппорт, расположенный выше рамки, для подачи инертного газа.
Диапазон смещения платы при совмещении с трафаретом по осям X/Y — ±5 мм, по углу поворота ±2,5°.
Таблица 1
Полуавтоматический принтер
трафаретной печати SP-006
 Полуавтомат SP-006 предназначен для нанесения паяльной пасты в полуавтоматическом режиме с контролем давления двойного ракеля на плату. Устойчивая, жесткая конструкция и автоматическая магнитная фиксация высоты рамки в течение процесса печати позволяют достигать высокой точности и воспроизводимости.
Базовые характеристики SP-006:
верхний стандартный стол;
нижний стол, оборудованный вакуумным насосом и контролирующими приборами;
ракель двойного действия, автоматически перемещающийся по направляющим с необходимыми регулирующими устройствами;
одинарный или двойной процесс печати (печать, чистка/печать, печать/печать);
точное базирование по 3 координатам
(X, Y, угол поворота);
cуппорт для подачи инертного газа;
магнитный замок, фиксирующий размещение рамки на время печати;
различные виды запуска процесса печати: ручной старт, автоматический старт при закрывании или автоматическая двойная печать;
набор адаптеров для более точной и качественной настройки рамок и сеток;
крепкая стальная конструкция.
Технические параметры SP-006:
максимальный размер печатающей рамки (мм) — 500ґ400; модель L — 600ґ500;
производительность — 10…120 мм/с
погрешность — ±0,025 мм
габаритные размеры — 750ґ550ґ360 мм, без учета консоли.
Автомат трафаретной печати SP-100
 Автомат трафаретной печати SP-100 предназначен для автоматического нанесения
паяльной пасты в условиях серийного и крупносерийного производства. Автомат работает под управлением встроенной микропроцессорной системы. Все контролируемые параметры отображаются на дисплее. Память объемом до 99 программ, учитывающих различные параметры и режимы работы, — это позволяет вести технологический процесс с высоким качеством без присутствия оператора.
Базовые характеристики:
исполнение настольное или напольное;
микропроцессорное управление, память на 99 программ, контролируемые параметры выводятся на дисплей;
автоматический контроль/отключение высоты подъема и скорости движения ракеля;
программирование стартовой позиции и хода ракеля;
электропривод для двойного ракеля (с резиновым или металлическим лезвием);
магнитная фиксация односторонних или двухсторонних плат;
размеры плат до 583ґ583 мм (23» х 23»);
точное базирование по 3 координатам
(X, Y, угол поворота);
магнитный замок, фиксирующий размещение рамки на время печати;
автоматическое включение или отключение процесса печати в зависимости от наличия плат;
автоматическая загрузка/выгрузка печатной платы.
Технические характеристики SP-100
максимальный размер печатающей рам-
ки (мм) — 583ґ583;
максимальная высота над платой (мм) — 24 мм;
точность коррекции по осям — X/Y:
±10 мм; t: 3°;
программируемый ход — 0…1,0 мм, шаг 0,1 мм;
программируемое давление ракеля —
1…3 Н/см, шаг 0,1 Н/см (10–120 Н );
производительность — 30…100 мм/с;
погрешность — ±0,025 мм;
размеры — 780ґ840ґ790 мм.
Ручные манипуляторы
и автоматические устройства для
установки компонентов серии EXPERT
 Манипулятор EXPERT-M предназначен для установки стандартных, поверхностно монтируемых компонентов. Производительность — до 600 компонентов в час. Система ручного монтажа EXPERT-M скомплектована из манипулятора, обеспечивающего плавный захват и перемещение компонента по любой координате (включая вращение) и установку на плату. Легкое перемещение рукоятки манипулятора обеспечивается применением подшипников высокого качества. В комплект входят: встроенный микропроцессор с ЖКИ для контроля, удобный фиксатор, обеспечивающий быструю и легкую замену плат, и плавно перемещающаяся подставка под руку оператора для работы с манипулятором.
Манипулятор EXPERT-FP предназначен для установки поверхностно монтируемых компонентов c малым шагом. Производительность — до 600 компонентов в час. Система ручного монтажа EXPERT-FP отличается от модели EXPERT-M добавочными элементами:
функцией блокировки для лучшего выравнивания перемещения компонента по осям x, y, z;
автоматически опускающейся установочной насадкой для размещения компонентов с мелким шагом (Fine-Pitch);
улучшенной регулировкой фиксации плат для размещения Fine-Pitch или компонентов типа 0201, 0402;
визуальным контролем установки и микрометрической настройкой монтажного стола.
 Полуавтоматический манипулятор
EXPERT-SA предназначен для установки поверхностно монтируемых компонентов с производительностью до 1000 компонентов в час. Система полуавтоматического монтажа EXPERT-SA создана на базе модели EXPERT-M добавлением персонального компьютера (РС). Это позволяет повысить производительность монтажа и значительно снижает вероятность ошибки оператора при некорректной установке компонентов. Высокое разрешение системы (0,1 мм) позволяет работать с платами высокой плотности компонентов.
Полуавтоматический манипулятор
EXPERT-FPSA предназначен для установки поверхностно монтируемых компонентов c малым шагом. Производительность — до 600 компонентов в час. Система полуавтоматического монтажа EXPERT-FPSA создана на базе модели EXPERT-FP и усилена функциями полуавтомата системы EXPERT-SA.
В табл. 2 представлены основные технические характеристики манипуляторов
EXPERT-M, EXPERT-FP, EXPERT-SA и EXPERT-FPSA.
Таблица 2
Система микроустановочного
монтажа MPL3100
 Предназначена для установки компонентов с корпусами BGA, CSP, Flip Chip, которые требует система точного оптического совмещения. Специальная видеосистема в комплексе с микрометрической настройкой позволяет осуществить точное совмещение выводов компонента с контактными площадками на плате. В случае с BGA-корпусами эта система позволяет, говоря не техническим языком, «заглянуть под микросхему».
Система микроустановочного монтажа MPL3000 завершает собой ряд станций серии ЕXPERT-LINE.
Автомат установки компонентов CLM9000
 Предназначен для поверхностного монтажа на печатную плату в условиях серийных и массовых производств. Устройство обеспечивает установку компонентов поверхностного монтажа с расчетной производительностью 3600 компонентов в час. При наличии дозатора (опция CLM 901) обеспечивается нанесение на плату клея, а при наличии опции CLM 902 — нанесение паяльной пасты.
Автомат имеет следующие характеристики:
система лазерного центрирования монтажной головки Cyberoptics ТМ, обеспечивающая постоянный контроль за точностью наведения головки с компонентом (размером от 0402 до 30ґ30 мм) на посадочное место с точностью 0,6 мм;
серводвигатели перемещения по осям X и Y, гарантирующие точное и плавное перемещение монтажной головки;
универсальный держатель печатных плат, обеспечивающий работу как с односторонними, так и с двухсторонними печатными платами, как ровными, так и деформированными;
камера «технического зрения», которая обеспечивает точное позиционирование компонентов и проверку правильности монтажа;
автоматическая смена инструментов (вакуумных захватов для работы с различными корпусами компонентов);
количество питателей от 190 (стандартная модель) до 300 (L-модель);
управляющий компьютер работает в среде Windows 95/98/NT (пакет по программированию процесса монтажа и текущей эксплуатации в режиме «реального времени»
автомата CLM 9000 удобен и прост в освоении, имеет обширную библиотеку, включающую 120 типов корпусов SMD-компонентов).
специальные визуальные системы для монтажа особо сложных компонентов (BGA, микро-BGA-корпуса);
конвейерная система SMEMA, минимизирующая время перемещения и позиционирования печатных плат.
Печи оплавления паяльной пасты
 Печь конвекционного нагрева RO-06E, оплавление в которой обеспечивается постоянной циркуляцией двойного потока горячего воздуха. Применение дополнительного кварцевого излучателя обеспечивает стабилизацию температуры, полный прогрев печатной платы и точное соблюдение температурного профиля пайки. Все функции системы контролируются микропроцессором.
Температура и время предварительного и основного нагрева выводятся на лицевую панель, где расположен жидкокристаллический дисплей.
Для наблюдения за процессом пайки имеется большое окно со стеклом и двойной изоляцией.
Для загрузки и выгрузки плат используется механизированная платформа. С началом пайки платформа закрывается крышкой. По окончании пайки платформа перемещается в зону усиленного охлаждения (имеются два вентилятора), после чего, по программе, крышка платформы автоматически открывается.
 Конвейерные печи RO-260E обеспечивают профессиональную пайку SMD-компонентов методом оплавления и полимеризацию клея для печатных плат в объемах малых серий. Одна из важных особенностей RO-260E — это комбинация инфракрасного излучения и
конвекционного нагрева горячим воздухом. Встроенный микропроцессор контролирует воспроизводство до 50 имеющихся в памяти температурных профилей. С помощью клавиатуры и жидкокристаллического дисплея дополнительно можно запрограммировать еще 8 программ пайки.
Для фиксации параметров пайки в соответствии с требованиями стандарта ISO 9000 имеется возможность подключения ПК (ПО — Windows 95).
Ширина конвейера — 260 мм, ширина зоны пайки — 250 мм. Быстрый доступ к зоне пайки обеспечивается поднятием верхней крышки.
Конвейерная печь RO-400 обеспечивает профессиональную пайку SMD-компонентов методом оплавления и полимеризацию клея для печатных плат любых размеров. Наличие мощных нагревательных элементов в совокупности с конвекционным нагревом обеспечивают отличный результат.
Общие параметры печи:
6 зон пайки и зона охлаждения;
встроенный микропроцессор контролирует воспроизводство до 50 имеющихся в памяти температурных профилей; с помощью клавиатуры и жидкокристаллического дисплея (или монитора) дополнительно можно запрограммировать еще 8 программ пайки;
для фиксации параметров пайки в соответствии с требованиями стандарта ISO 9000 имеется возможность подключения ПК (ПО — Windows 95);
ширина конвейера — 400 мм;
плавное (без вибраций) перемещение конвейера;
программируемое движение конвейера, включая паузы для отработки на прототипах индивидуальных температурных профилей;
исполнение или настольное, или на станине (напольное);
возможность подключения наружного воздуха;
возможность легкого доступа в зону пайки.
 Все предложенные печи имеют следующие дополнительные опции:
для непосредственного контроля за температурой на поверхности платы могут использоваться две встроенные термопары;
для программирования режимов пайки можно использовать как клавиатуру печи, так и ПК с ПО Windows 95, в этом случае устанавливается разъем RS-232.
Наиболее простым и недорогим набором оборудования для оснащения производственного участка поверхностного монтажа являются: ручное устройство трафаретной печати, один или несколько ручных или полуавтоматических манипуляторов для установки компонентов, а также печь оплавления припоя.
Стоимость такого набора оборудования — от $15 тыс.
Приводимый перечень оборудования далеко не полный, но в некоторых случаях вполне достаточный для начала переоснащения производства или для создания нового участка.
Полноценное же производство включает в себя следующие этапы:
входной контроль плат, компонентов, материалов;
подготовка компонентов, материалов;
нанесение клея/паяльной пасты;
установка компонентов;
отвердевание клея;
оплавление припоя с помощью печей или в машинах пайки волной;
отмывка;
выходной контроль;
ремонт;
влагозащита;
упаковка.
Отметим, что в феврале 2001 г. официальным представителем ESSEMTEC в России было организовано обучение персонала трех крупных предприятий Санкт-Петербурга. Обучение проходило в Швейцарии, на базе завода-изготовителя. Участники программы по достоинству оценили отличную организацию производственного процесса на швейцарском заводе, контроль качества на каждом этапе сборки и высокий профессионализм персонала.
pribor@spb.tsi.ru,www.pribor.ru
|
