Небагато про процес виробництва електронних приладів
Доброго дня, шановні хабрачитачі.
Під катом дуже багато фото. Обережно! трафік.
Опущу нудні деталі процесу розробки самої плати. Автор вигадує схему, розводить у пікаді чи альтіумі, та замовляє плату на одному з українських заводів. З китайцями не працюємо, у зв'язку з постійними зривами термінів (через митницю) та одвірками плат (плати потім змінюють, але термін їх доставки стає від півроку та вище).
Потім платня мультиплікується. Тобто аркуш текстоліту заповнюється копіями плати те щоб підсумковий розмір був близький до максимального. Лінії поділу плат зазвичай просять скрайбувати (надрізати з двох сторін на невелику глибину). Незважаючи на надріз плати дуже складно зламати руками, вони ріжуться на спец верстаті.
Мультиплікувати плату необхідно зниження трудомісткості і підвищення швидкості виробництва, оскільки багато операцій робляться одночасно.
Виробництво поділяється на 2 частини. СМД ділянку та ділянку навісного монтажу.
Процес паяння СМД виглядає так. На плату наноситься спеціальна паста, яка є сумішшю дрібно змеленого припою і флюсу. Далі на цю пасту верстат розставляє деталі, і потім плата відправляється в грубку, звідки виходить з припаяними деталями.
А тепер докладно про процес. Для того, щоб намазати пасту тільки на потрібні місця, замовляється трафарет. Це тонкий лист жерсті, в якому лазером прорізане віконце, в місцях, де будуть припаяні елементи. Трафарет затискається у спеціальній рамці, яка розтягує його, щоб він був гладкий і не прогинався (трафарети дуже тонкі, від 0.18 мм). Розтягується пневматикою. По краю рамки прокладено повітропровід, начебто камери від колеса, який при подачі тиску розтягується сам ірозтягує рамку. Далі під трафарет кладеться плата, зверху видавлюється смужка пасти, і спеціальним скребком проводиться 1 раз, так щоб паста пройшла і заповнила всі отвори.
Намазування пасти є дуже відповідальним процесом. Важливо точно поєднати плату з отворами, і мазати з певним зусиллям, інакше паста продавлюється під трафарет і розпливається, а це замкнені сусідні ніжки та шлюб. Деякі плати мажуть по 2-3 рази (особливо якщо є мікросхеми з частим кроком), стирають, мажуть, стирають, мажуть, і так поки не вийде ідеальний варіант. На столі бардак тому що зараз рамка простоює. Але видно баночку пасти (ця крихітна банка важить півкіло), і пляшку спирту, яким стирають пасту, якщо погано намазали.
Малюнок 3. Верстат для намазування пасти.
Через величезні втрати часу при намазуванні пасти, був куплений ось цей верстат. Дадада, ця величезна махіна просто проводить трафаретом ракеллю ... і все =). Ну, чи майже все. У ній зроблено конвеєр, 2 плати у черзі на вході, 2 на виході. І система 2D контролю, яка аналізує, що паста намазана правильно і ніде немає порожніх місць.
Малюнок 4. Верстат для намазування пасти, вид усередині.
Ось його фотографія усередині. Видно рамку з трафаретом (вона витягується), синій шнурок трафарету, це повітря (для натягу). Перед рамкою валик зі спеціалізованою тканиною (другий кінець смуги тканини на валику десь внизу), цією тканиною верстат витирає трафарет знизу. У далечині верстата блищать 2 ракелі, якими він маже пасту. Паста вичавлюється на трафарет вручну. Знизу спеціалізована камера, що дивиться через напівпрозору призму одночасно вгору і вниз. Вона потрібна щоб поєднати реперні точки на трафареті та на платі (для тогощоб збіглися всі отвори на трафареті з місцями паяння на платі).
Оператор заправляє трафарет, вичавлює на нього товсту смужку пасти. Завантажує програму для потрібної плати (верстат при цьому змінює ширину конвеєра і дізнається, де шукати реперні точки) закриває кришку, і починає подавати на вхід конвеєра плати. На виході отримує намазані рівно і акуратно плати і ставить їх у спеціальний контейнер.
Далі необхідно розставити на плату СМД компоненти. Цим займається окремий верстат, який ми розглянемо докладніше.
СМД компоненти поставляються у стрічках. Стрічка ставиться в живильник, спеціальний пристрій, який розпаковує компонент, і дозволяє верстату його зручно взяти. Оскільки заправляти стрічку в живильник досить довго, то живильників набагато більше, ніж влазить на верстат, і у вільний час вони лежать у такій полиці.
Малюнок 5. Живильники на полиці.
Малюнок 6. Живильник вид зверху.
Окремо хотілося б розглянути мікросхеми. Вони поставляються в упаковці 2 видів, палетах (багатоніжні, з ногами по 4 сторонах), та у пластикових лінійках.
Малюнок 7. Палети з мікросхемами.
Для палет є спеціальний столик, куди вона кріпиться затискачами. Для пластикової лінійки, ставиться спеціальний хитрий живильник. Лінійка в ньому закріплюється в напрямних, внизу ставиться обмежувач, який дозволяє виїхати тільки одній мікросхемі, і вся ця конструкція вібрує, щоб мікросхеми автоматично сповзали вниз. Знизу видно ручку включення вібрації та налаштування інтенсивності.
Малюнок 8. Живильник для мікросхем.
Верстат пневматичний і вимагає величезний обсяг понад чисте повітря. Його живить медичний компресор, який коштує в 3 рази дорожче за мою машину.
Малюнок 9. Загальний вигляд СМД верстата.
Перейдемо до самого верстата. У верстат завантажується «програма» (локальна назва файлу з параметрами плати), в ній прописані розміри плати, де який елемент знаходиться, якою його брати, і з якою швидкістю.
Малюнок 10. Головка СМД верстата.
Елементи розставляє головка, де знаходяться 6 пневматичних присосок. Присоски мають змінні насадки, їх видно на фотографії, вони праворуч від головки. За головкою видно шматочок столу для палети з мікросхемами і живильники на задній стороні верстата. За столом з насадками видно квадратне віконце, усередині нього підсвічування та камера. Там верстат вирівнює мікросхеми (вони не завжди лежать рівно). Кількість пневматики і кабелів вселяє трепет.
Малюнок 11. Підведення повітря до голівки.
Живильники підключаються на місця позначені цифрами. Усередині стоїть електроніка, яка детектує заклинювання та закінчення стрічки.
Малюнок 12. Живильники у верстаті.
Це попередник великого верстата (їх у нас 3 штуки), використовується рідко, оскільки новий верстат працює приблизно в 4 рази швидше. Плату зі 170-200 компонентів старий верстат обробляє за 20-30 хвилин, новий за 5-8.
Малюнок 13. Маленький СМД верстат.
Після того, як всі елементи встановлені верстатом, оператор візуально перевіряє, що немає зрушених або повернутих деталей, і відправляє плату в піч.
Малюнок 14. Піч, загальний вигляд.
У ній 7 зон, у кожному з яких встановлюється необхідна температура. Зони розділені повітряними ножами (за принципом схоже теплову завісу на виході в торгових центрах). Профіль печі складається з температур зон і швидкості конвеєра. Пекти автоматично вважає скільки плат вонаспаяла, і показує положення плат на конвеєрі. Неправильно налаштований профіль загрожує непропайкою (якщо масивні компоненти вони не встигають прогрітися), або зсувом елементів.
Малюнок 15. Піч, екран налаштування.
Сподіваюся одного прекрасного дня я знайду роботу на великому виробництві. Ну а поки що радію від наявності цього обладнання. Сподіваюся, вам сподобалася моя міні екскурсія.