CC BY
74Оборудование для поверхностного монтажа
фирмы ЕББЕМТЕС
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.
Игорь Слонский
^ '^.рпЬо г.ги, pribor@spb.tsi.ru
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 БР-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 на-
Таблица 1
Броог-в Устройство трафаретной печати с плоским столом {435x355 мм)
5Р002-В1. Устройство трафаретной печати с плоским столом (500x410 мм)
броо2-у Устройство трафаретной печати (435x355 мм) оборудованное вакуумным прижимом для гибких или искривленных плат
5Р002-У1. Устройство трафаретной печати (500x410 мм) оборудованное вакуумным прижимом для гибких или искривленных плат
БР002-М Устройство трафаретной печати оборудованное магнитными держателями для двухсторонних печатных плат (435x355 мм)
стройки 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°.
Полуавтоматический принтер трафаретной печати БР-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, У, угол поворота);
• суппорт 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 $Р-006:
• максимальный размер печатающей рамки (мм) — 500x400; модель Ь — 600x500;
• производительность— 10...120 мм/с
• погрешность — ±0,025 мм
• габаритные размеры — 750x550x360 мм, без учета консоли.
Автомат трафаретной печати БР-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 583x583 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-1GG
• максимальный размер печатающей рамки (мм) — 383x383;
• максимальная высота над платой (мм) — 24 мм;
• точность коррекции по осям — X/Y: ±10 мм; t: 30;
• 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 — ±0,023 мм;
• размеры — 780x840x790 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 манипу-
лятора 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 ЕХРЕИТ-БР предназначен для установки поверхностно монтируемых компонентов с малым шагом. Производительность — до 600 компонентов в час. Система ручного монтажа ЕХРЕИТ-БР отличается от модели ЕХРЕИТ-М добавочными элементами:
• функцией блокировки для лучшего выравнивания перемещения компонента по осям х, у, г;
• автоматически опускающейся установочной насадкой для размещения компонентов с мелким шагом (Ипе-РйсЬ);
• улучшенной регулировкой фиксации плат для размещения Ипе-РйсЬ или компонентов типа 0201, 0402;
• визуальным контролем установки и микрометрической настройкой монтажного стола.
1 Р
Полуавтоматический манипулятор ЕХРЕИТ^А предназначен для установки поверхностно монтируемых компонентов с производительностью до 1000 компонентов в час. Система полуавтоматического монтажа ЕХ-РЕИТ^А создана на базе модели ЕХРЕИТ-М добавлением персонального компьютера (РС). Это позволяет повысить производительность
Таблица 2
Технические характеристики EXPERT-M EXPERT-SA. EXPERT-FP EXPERT-FPSA
Стандартный фиксатор плат + +
Осевая блокировка + +
Полуавтоматическая модель + +
Точность измерения (мм) 0,1 0,1
Диапазон устанавливаемых компонентов 0805-0,6 мм 0201-0,4 мм
Наличие дисплея и программного обеспечения (язык) Английский, французский, немецкий
Дозатор Опция Опция Опция Опция
Система пайки горячим воздухом* Опция Опция Опция Опция
Система установки корпусов ВСА/СБР* Опция Опция Опция Опция
Поворотный стол с электроприводом Опция Рекоменд. Опция Рекоменд.
Оптическая система контроля (призма) Опция Опция Рекоменд. Рекоменд.
Размеры (мм) 750 x 710 x 310
Размеры с комплектом оснастки 750x1040x310
Максим, размер монтируемой платы (мм) 510 х 255 с подставкой 510 х 280 без подставки 455 х 255 с подставкой 455 х 280 без подставки
Вес (кг) 20 20 25 25
Источник питания 230 В 50 Гц (Опции: 110В 60 Гц,100В 50/60 Гц)
Требуемый воздух высокого давления (бар) 4,5 - 6, без примесей масла, сухая фильтрация, потребление воздуха - макс. 10 л/мин
* Невозможно одновременное использование данных опций.
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 EX-PERT-FPSA.
Система микроустановочного монтажа MPL31GG
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 EXPERT-LINE.
Автомат установки компонентов С1М9000
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 СЬМ 901) обеспечивается нанесение на плату клея, а при наличии опции СЬМ 902 — нанесение паяльной пасты.
Автомат имеет следующие характеристики:
• система лазерного центрирования монтажной головки СуЬегор11с8 ТМ, обеспечивающая постоянный контроль за точностью наведения головки с компонентом (размером от 0402 до 30x30 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 (Ь-модель);
• управляющий компьютер работает в среде Windows 95/98/ЭТ (пакет по программиро-
ванию процесса монтажа и текущей эксплуатации в режиме «реального времени» автомата СЬМ 9000 удобен и прост в освоении, имеет обширную библиотеку, включающую 120 типов корпусов SMD-компонентов).
• специальные визуальные системы для монтажа особо сложных компонентов (БОЛ, микро-БОЛ-корпуса);
• конвейерная система SMEMA, минимизирующая время перемещения и позиционирования печатных плат.
Печи оплавления паяльной пасты
Печь конвекционного нагрева И0-06Е, 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 И0-260Е обеспечивают профессиональную пайку SMD-компонентов методом оплавления и полимеризацию клея для печатных плат в объемах малых серий.
Одна из важных особенностей И0-260Е — 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 КО 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 И0-400 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 па-
мяти 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 КО 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 К^-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 ЕББЕМТЕС в России было организовано обучение персонала трех крупных предприятий Санкт-Петербурга. Обучение
проходило в Швейцарии, на базе завода-изго-товителя. Участники программы по достоинству оценили отличную организацию производственного процесса на швейцарском заводе, контроль качества на каждом этапе сборки и высокий профессионализм персонала.
