Отечественная "Инициатива" на рынке оборудования для поверхностного монтажа - Клевер Электроникс
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Технологии в электронной промышленности, № 1’2021
Отечественная «Инициатива»
на рынке оборудования
для поверхностного монтажа
«Инициатива» — российский компактный комплекс оборудования для оснащения участка
поверхностного монтажа, ориентированный на мелкосерийное и опытное производство
электроники. Создатель комплекса — новосибирская инжиниринговая компания
«НСК Коммуникации Сибири», известная своими разработками в сфере телекоммуникаций
и противопожарной автоматики.
В
своем составе «Инициатива» объединила Станки ориентированы на средне- и мелкосерий-
Макс Жарников станки и устройства, необходимые для пере- ные высокоточные производства, опытные участки,
вода производственного процесса с ручного подразделения прототипирования, НИОКР и учеб-
mzh@placer.su или контрактного монтажа на автоматизированный ные лаборатории, где в первую очередь важны точ-
выпуск. В ее составе, прежде всего, автоматический ность и технологичность сборочных процессов,
Николай Васюнькин SMD-установщик «Сатурн» и построенный на его где специфика изделий предусматривает работу
базе автоматический дозатор «Атлас», трафаретный с малыми компонентами и востребована установ-
nikolay@clever.ru принтер «Феба» и печь оплавления «Меркурий». ка многовыводных и иных «непростых» микросхем
Комплекс оборудования позволяет выполнять весь и где выпуск изделий малыми партиями приводит
цикл операций на участке поверхностного монтажа: к необходимости частой перенастройки оборудова-
нанесение паяльной пасты на печатные платы (рис. 1), ния на новые производственные задачи.
монтаж SMD-компонентов и их пайку в печи.
В «Инициативе» сочетается простота и гибкость
SMD-установщик «Сатурн»
настройки компактного оборудования с высокой
точностью и повторяемостью профессиональных Автоматический установщик SMD-компонентов
технологических установок, благодаря чему обе- «Сатурн» (рис. 2) — это центральная разработка,
спечивается изготовление электронных изделий вокруг которой выстроено оснащение всего участка
на сложных печатных платах современного уровня. поверхностного монтажа.
За три года своего развития «Сатурн» проделал
путь от прототипа до серийно выпускаемого изделия,
вокруг которого сформировалась целая экосистема
устройств, образовавшая «Инициативу». Сегодня
более двух десятков таких машин работает по стране.
Состав комплекса постоянно дополняется новыми
востребованными устройствами и оснасткой.
Установщик «Сатурн» снабжен машинным зре-
нием и рассчитан на работу с одно- и двухсторон-
ними печатными платами, обеспечивает повторя-
емую точность установки ±35 мкм, что позволяет
устанавливать SMD-компоненты малых размеров
начиная с 0201 и крупные компоненты — многовы-
водные LQFP с шагом выводов от 0,3 мм и микро-
схемы BGA. Он оптимален для производственных
участков с малой площадью, прост в эксплуатации
и не требует специального обучения.
В качестве рабочего инструмента «Сатурн» ис-
пользует стандартизированные Juki-совместимые
вакуумные насадки. На станке предусмотрен мага-
зин на шесть насадок, где происходит автоматическая
Рис. 1. Нанесение паяльной пасты/клея на поверхность печатных плат смена инструмента в процессе выполнения расста-
новки компонентов.
www.teche.ru
32
Технология сборки
В основе конструкции станка — фрезеро-
ванная алюминиевая плита и прочный алю-
миниевый каркас с установленными на них
системой перемещения монтажной головки
по трем осям, электронным блоком управле-
ния, системами крепления питателей разных
видов. Станок поставляется на виброустой-
чивых колесных опорах и с прозрачным за-
щитным кожухом.
Защитный кожух предназначен для обе-
спечения безопасной работы с автоматиче-
ским установщиком. Применение кожуха
особенно актуально в помещениях с ограни-
ченным пространством, где есть риск задеть
работающее устройство, что может привести
не только к нарушению рабочего процесса
и повреждению станка, но и к травмам опера-
тора. Дополнительным преимуществом при-
менения кожуха является снижение влияния Рис. 2. Автоматический установщик SMD-компонентов «Сатурн»
внешнего освещения на работу камер станка.
Для реализации технического зрения и т. д. В библиотеке компонентов можно на- Виброплощадка, расположенная в правой
в «Сатурне» используются две цифровые ка- строить все необходимые параметры (разме- передней части установщика, позволяет уста-
меры черно-белого изображения с КМОП- ры и форму корпуса, футпринт, параметры новить до шести пенальных питателей произ-
матрицей на 5 Мп. Высокая разрешающая спо- питателей с компонентами, тип используемой вольной ширины.
собность камер обеспечивает надежный процесс насадки, алгоритм распознавания), достаточ- В «Сатурне» реализована возможность под-
установки компонентов, требующий высокой ные для корректной установки компонентов бора компонентов из россыпи, станок сам на-
точности распознавания и центрирования ком- на печатную плату. ходит нужный компонент в заданной зоне
понентов, таких как BGA, µBGA и прочих. В комплекте с установщиком поставля- по его данным из библиотеки и выбирает его.
Программное обеспечение получает изо- ется рабочее место оператора — персональ- Компоненты на поддоне для россыпи должны
бражения компонентов с камер, обрабатыва- ный компьютер с клиентским ПО под ОС располагаться в один слой, идентификацион-
ет их специальными алгоритмами и выдает Linux (под заказ — Windows 10) с монитором ными маркировками вверх и не касаться друг
команды управляющим механизмам на кор- 21,5 дюйма. В настоящий момент и само про- друга. Компоненты, требующие определенной
ректировку положения компонента в случае граммное обеспечение «Сатурна», и его даль- ориентации, следует располагать на поддоне
необходимости. нейшие апгрейды бесплатны для покупателей для россыпи, приблизительно соблюдая ори-
Реализованные математические алгоритмы оборудования. ентацию в соответствии с заданным поворо-
распознавания являются одними из главных том в библиотеке компонентов.
ноу-хау станка. Искусственный интеллект, Широкий выбор типов питателей дает воз-
Питатели для установщика «Сатурн»
анализирующий изображение, полученное ма- можность использовать компоненты в различ-
шинным зрением, позволил достичь высокой А в т о м ат и ч е с к и й у с т а н о в щ и к S M D - ной упаковке и для сборки небольших серий
точности в позиционировании и повторяемо- компонентов «Сатурн» может оснащаться располагать в питателях одновременно свыше
сти установки компонентов на сравнительно питателями различных типов, что позволяет 100 номиналов компонентов.
недорогом аппаратном конструктиве станка. обеспечить необходимую гибкость в выборе Применение индивидуальных ленточных
способов подачи компонентов при мелко- питателей вместо единого подающего блока
серийном и единичном производстве — обеспечивает возможность подготовки запу-
Программное обеспечение
из лент на катушках, из отрезков лент, из под- ска последующих изделий в офлайне благодаря
Программное обеспечение «Сатурна» — донов, пеналов и из россыпи. заблаговременной заправке в питатели кату-
полностью отечественная разработка, которая На конструктиве установщика предусмотре- шек с нужными компонентами, без необходи-
поддерживается и обновляется активно рабо- на база для установки: мости останавливать при этом работу станка.
тающей командой новосибирских программи- • ленточных питателей для компонентов Индивидуальные ленточные питатели придают
стов. Поэтому на серийной аппаратной базе из лент шириной 8, 12, 16 и 24 мм на стан- станку гибкость в конфигурировании базы пи-
планомерно реализуются новые программные дартных катушках 7 и 13 дюймов; тателей, позволяют сократить время переосна-
возможности, в том числе и благодаря тесному • групповых обрезкодержателей для лент щения автомата под новый продукт.
взаимодействию с заказчиками, эксплуатиру- шириной 8–44 мм; Для оперативного хранения питателей с за-
ющими станок. • держателей стандартных поддонов ранее установленными катушками могут ис-
Программное обеспечение, с которым ра- 136316 мм (JEDEC IC Matrix Tray); пользоваться мобильные стеллажи емкостью
ботает оператор установщика, имеет русско- • поддонов для россыпи; до 116 питателей для 8‑мм лент.
язычный интерфейс и обеспечивает простой • виброплощадки для подачи компонентов
и наглядный процесс подготовки автоматизи- из пеналов.
Дозатор паяльной пасты «Атлас»
рованного SMD-монтажа. Исходными данны- Оригинальные механические ленточные
ми для работы «Сатурна» служат стандартные питатели устанавливаются по бокам стан- В 2020 году для нужд заказчиков, кото-
файлы gerber и pick-and-place, подготовленные ка, по 26 питателей для 8‑мм лент с каждой рые бы хотели иметь альтернативу трафа-
на предыдущих этапах работы над создавае- стороны. Более широкие питатели для лент ретному способу нанесения паяльной пасты,
мым изделием в таких конструкторских про- 12 и 16 мм занимают по два слота, а питатель в составе линии «Инициатива» появился
граммах, как Altium Designer, KiCad, P‑CAD, на 24-мм ленты — три слота на установщике. автоматический дозатор «Атлас» (рис. 3).
Mentor Xpedition и другие. ПО позволяет под- Питатели из обрезков, россыпи и держате- Он построен на шасси, успешно применяе-
готавливать новые проекты и работать с уже ли стандартных поддонов находятся в единой мом в автоматическом установщике «Сатурн»,
имеющимися, выбирать печатные платы для зоне подбора, занимающей часть рабочего использует аналогичные алгоритмы машин-
сборки, проводить калибровку питателей, поля установщика, на котором размещаются ного зрения и управляется единым для обоих
указывать расположение сменных насадок собираемые печатные платы. станков программным обеспечением.
www.teche.ru
33
Технологии в электронной промышленности, № 1’2021
С принтером допускается использовать ракели из любого матери-
ала (из нержавеющей стали, полиуретана, пластмассы). Чем тверже
материал ракеля, тем удобнее проводить печать на площадки мелких
компонентов. «Феба» штатно комплектуется металлическим ракелем,
магнитным столом и произвольно размещаемыми магнитными под-
ставками для предотвращения прогиба крупноформатных печатных
плат при нанесении пасты.
Трафаретный принтер «Феба» обеспечивает высокую повторяе-
мость при нанесении паяльной пасты на печатные платы благодаря
технологическим преимуществам: пневматическому преднатяжению
трафарета, фиксаторам печатной платы, вертикальному отделению
трафарета и вспомогательной системе позиционирования и визуаль-
ной инспекции МАТИ, упрощающей совмещение апертур трафарета
и контактных площадок печатной платы.
Система визуальной инспекции МАТИ, которой может быть оснащен
трафаретный принтер «Феба», служит для удобного совмещения трафа-
рета с печатной платой перед нанесением паяльной пасты, а также для
визуальной инспекции качества нанесения паяльной пасты. Конструкция
представляет собой два компьютеризированных видеомодуля, установ-
ленных на подвижных реечных штативах, которые могут быть опера-
тивно размещены над рабочей зоной принтера и выводят на монитор
Рис. 3. Автоматический дозатор «Атлас» увеличенное изображение с цифровых камер, оснащенных кольцевой
Дозатор предназначен для нанесения паяльной пасты/клея на по-
верхность печатных плат для последующей установки компонентов без
использования трафаретов. «Атлас» способен наносить точки размером
до 0,3 мм с точностью 50 мкм с темпом свыше 3200 доз/ч и оптимален
для отделов прототипирования, опытных производств и мелкосерий-
ного выпуска.
В ближайшее время в продаже появится комбинированный станок
«Сатурн-Атлас», сочетающий функции установщика компонентов
и дозатора пасты.
Трафаретный принтер «Феба»
Для этапа нанесения паяльной пасты или клея на печатные платы,
предшествующего собственно расстановке SMD-компонентов, создате-
лями «Инициативы» разработан ручной трафаретный принтер «Феба»
с пневмонатяжением трафарета (рис. 4).
Принтер рассчитан на сравнительно большие трафареты стандарта
Alpha Tetra 20 с печатной областью до 478364 мм, позволяющие разме-
стить на одном трафарете верх и низ печатной платы либо использовать
мультизаготовки, что повышает продуктивность при серийном выпуске.
Пневмомеханическая конструкция держателей позволяет равно-
мерно натягивать трафарет по четырем сторонам, чтобы добиться
меньших искажений, чем при натяжении трафарета только по двум Рис. 4. Ручной трафаретный принтер «Феба» с пневмонатяжением трафарета
сторонам.
светодиодной подсветкой и нацеленных вниз. Таким образом облегча-
ется контроль совмещения площадок на плате с апертурами трафарета.
МАТИ также может использоваться для тщательной визуальной инспек-
ции изделий после этапа оплавления как цифровой микроскоп.
Камерная печь оплавления «Меркурий»
Для завершающего этапа поверхностного монтажа в линейке обо-
рудования новосибирскими инженерами разработана камерная печь
«Меркурий» (рис. 5). Использование комбинированной системы нагре-
ва из верхнего и нижнего трубчатых электронагревателей, инфракрас-
ных ламп и конвекции позволяет достигать высокой равномерности
и скорости нагрева печатной платы.
Печь может быть предназначена и для отверждения клея, применя-
емого для фиксации поверхностно-монтируемых компонентов к по-
верхности печатной платы при смешанном монтаже с последующей
пайкой волной расплавленного припоя.
Микропроцессорное управление полностью контролирует процесс
нагрева, обеспечивает надежные результаты и высокую повторяемость.
Установка параметров режима пайки осуществляется стилусом в интер-
Рис. 5. Камерная печь «Меркурий» фейсе сенсорной панели. Все данные, введенные пользователем, и необ-
ходимая информация о процессе пайки отображаются на ЖК-дисплее.
www.teche.ru
34
Технология сборки
Рис. 6. Счетчик компонентов «Скади» Рис. 7. Сушильный шкаф «Логи»
Системное меню позволяет быстро и просто тает по принципу подсчета отверстий в ленте и трафаретного принтера «Феба» необходима
осуществлять настройку и контроль работы с соотнесением шага компонентов в ленте подача сжатого воздуха. Требования станков
печи. Может быть создано неограниченное ко- с шагом перфорационных отверстий. Счетчик к пневмопитанию: сжатый воздух чистотой
личество программ пайки. компонентов представляет собой настольную 2‑го класса (рекомендуется использовать без-
Встроенное программное обеспечение конструкцию. масляный компрессор), давление — 6 бар,
предусматривает управление печью, состав- Для сушки печатных плат выпускается су- потребление — 20 л/мин. Производитель
ление произвольно сложных программ пайки, шильный шкаф «Логи» с принудительной воз- по желанию заказчика комплектует оборудо-
а также одновременное ведение записи темпе- душной конвекцией (рис. 7). вание лабораторными компрессорами Remeza
ратурного профиля, который отображается Для компактного размещения нескольких в звукоизолирующем исполнении.
в виде диаграммы. печей «Меркурий» на производственном
В конструкции печи есть возможность сня- участке и упрощения их подключения к систе-
Продажи и сервис
тия температурного профиля на конкретном ме вытяжной вентиляции выпускается трех-
участке печатной платы с помощью дополни- секционный сборный вытяжной шкаф, в две П р од а ж и о б о р удо в а н и я ко м п л е к с а
тельного контрольного измерителя. верхние секции которого можно установить «Инициатива» ведутся через собственный
Мощность печи ограничена 3,5 кВт, что по- печи «Меркурий», а нижнюю — использовать отдел продаж в Екатеринбурге (ресурс https://
зволяет использовать ее в электросетях общего для сушильного шкафа «Логи» (рис. 8). PLACER.SU) и через партнеров, в частности
назначения, без необходимости монтажа от- Для хранения ленточных питателей, не раз- компанию «Клевер Электроникс», по единым
дельной линии электропитания. мещенных на установщике, разработаны вы- ценам. Сервисная техническая поддержка осу-
сокий (на 116 мест) и низкий (на 58 мест) ществляется дистанционно через Интернет,
стеллажи, оборудованные фиксирующими- консультациями по телефону или с выездом
Дополнительное оборудование
ся роликами и эргономичными ручками для специалистов к заказчику. Наши инженеры
Помимо основного оборудования для ос- перемещения в рабочей зоне (рис. 9). Высокий проведут шеф-монтаж, пусконаладку обо-
нащения участка поверхностного монтажа, стеллаж может быть укомплектован боковой рудования, обучат персонал заказчика, про-
разработано и дополнительное. полкой для зарядки ленточных питателей. ведут инструктаж по обслуживанию машин,
Счетчик компонентов «Скади» (рис. 6) Для работы установщика SMD-компонентов а при необходимости проведут техническое
предназначен для подсчета компонентов по- «Сатурн», автоматического дозатора «Атлас» обслуживание или ремонт.
верхностного монтажа на катушках с лента-
ми-носителями с автоматической перемоткой.
Счетчик основан на микрокомпьютере и рабо-
Рис. 8. Трехсекционный сборный вытяжной шкаф Рис. 9. Стеллажи для хранения ленточных питателей
www.teche.ru
35
Вы также можете почитать
