13 kwietnia 2024

 

(artykuł reklamowy)

Linia montażowa SMT

Wstęp

Obwód drukowany (PCB) jest głównym elementem konstrukcyjnym większości urządzeń elektronicznych, takich jak komputery, smartfony, elektronika użytkowa, elektronika medyczna i urządzenia przemysłowe. Obwody drukowane umożliwiają funkcjonowanie urządzeń poprzez sygnały elektryczne przepływające ścieżkami na różnych warstwach PCB. Zapewniają one podparcie mechaniczne i połączenie elektryczne pomiędzy różnymi komponentami elektronicznymi.

Poszczególne etapy obróbki obwodu drukowanego, zanim zostanie na nim zamontowany ostateczny układ elektroniczny (wiercenie, lutowanie, montaż komponentów, nakładanie powłok wykończeniowych itp.) mają kluczowe znaczenie i często są przeprowadzane w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak wysokie temperatury, obecność strumieni agresywnych substancji lub kwaśnych środków czyszczących. Z tego powodu producenci PCB muszą zapewnić długoterminową ich identyfikowalność, zarówno podczas różnych etapów produkcji, jak i na rynku wtórnym.

Skuteczne znakowanie, zapewniające długotrwałą czytelność dzięki zastosowaniu specjalnych etykiet na PCB, pomaga producentom sprzętu elektronicznego śledzić PCB podczas produkcji, przechowywania i instalacji. Etykiety PCB to wysokiej jakości etykiety samoprzylepne, które zawierają najważniejsze informacje w łatwo dostępnym formacie, obejmujące pochodzenie PCB, numer partii produkcyjnej, datę produkcji, temperaturę lutu, gęstość topnika itp.

Rysunek 1 przedstawia przykład etykiety PCB zawierającej informacje o partii i dacie produkcji. W tym przypadku na etykiecie znajduje się kod QR, choć bardzo popularnym rozwiązaniem jest tradycyjny kod kreskowy.

Etykieta PCB
Rys. 1 Etykieta PCB

Zalety etykiet

Etykiety PCB są niezbędne do zapewnienia identyfikowalności.

Ułatwiają one identyfikowalność PCB podczas produkcji, montażu i dystrybucji posprzedażowej, pokazują komponenty na kolejnych etapach cyklu produkcyjnego i umożliwiają producentom integrowanie właściwych jednostek w produktach. Ogólnie rzecz biorąc, etykietowanie PCB poprawia możliwości zarządzania, poprawiając wydajność produkcji, zarządzanie zasobami, konserwację i serwis części zamiennych.

Dane dotyczące identyfikowalności wydrukowane na etykietach PCB muszą pozostać dostępne, aby umożliwić monitorowanie procesu produkcji, identyfikację wadliwych części, logistykę dystrybucji, obsługę klienta i utylizację komponentów elektronicznych.

Identyfikowalność staje się nieodzownym wymogiem w wysoce zautomatyzowanych i zdigitalizowanych przedsiębiorstwach (tzw. „inteligentnych zakładach”), funkcjonujących w duchu Przemysłu 4.0.

W „inteligentnej” produkcji maszyny generują, analizują i wykorzystują dane do optymalizacji, zwiększając wydajność i tworząc elastyczne procesy produkcyjne, które szybko i efektywnie reagują na zmiany popytu. Firma działająca zgodnie z ideą Przemysłu 4.0 korzysta wyłącznie z połączonych systemów, które umożliwiają wysyłanie danych do innych systemów w łańcuchu dostaw i ich odbieranie.

Dzięki etykietom, które pozostają czytelne w całym cyklu produkcyjnym, każdy obwód drukowany staje się aktywną częścią inteligentnego zakładu, ponieważ jest w stanie wysyłać dane i informacje do systemu zarządzania produkcją, innych maszyn lub łańcucha dostaw.

Kolejną zaletą jest możliwość analizowania danych. Ponieważ w linii produkcyjnej gromadzona jest bezpośrednio duża ilość informacji, możliwe jest ich przetwarzanie i analizowanie (również za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji, takich jak uczenie maszynowe) w celu poprawy efektywności procesu produkcyjnego.

Zalety etykietowania PCB można podsumować następująco:

  • lepsza kontrola jakości;

  • zwiększona niezawodność produktu końcowego;

  • lepsza obrona przed podrabianiem komponentów elektronicznych i obwodów drukowanych;

  • optymalizacja procesu produkcyjnego, skutkująca obniżeniem kosztów;

  • integracja z systemem „inteligentnego zakładu”, z dodatkową możliwością wykorzystania analiz danych do ekstrapolacji przydatnych informacji na temat poprawy procesu produkcyjnego i jakości produktu.

Technologia i produkty

Wprowadzenie komponentów SMD w technologii montażu powierzchniowego pozwoliło na zautomatyzowany montaż obwodu drukowanego przy użyciu linii montażowych SMT (Surface Mount Technology).

To bardzo złożone i zaawansowane urządzenie autonomicznie zarządza całą linią montażową. Pobiera ono komponenty z odpowiednich podajników, na których umieszczane są zwoje z komponentami, i pozycjonuje je z niezwykłą precyzją na płytce drukowanej za pomocą maszyn typu pick and place. Choć proces produkcji PCB obejmuje także inne etapy (wiercenie, lutowanie, wypalanie, kontrolę optyczną i ręczną itp.), pozycjonowanie komponentów z pewnością należy do najważniejszych.

Etykietowanie PCB musi być w pełni zintegrowane z linią produkcyjną SMT obsługującą etykiety tak jak zwykłe komponenty (rezystory, kondensatory, układy scalone lub tranzystory). I tak właśnie się dzieje.

Zasadniczo można wyróżnić dwa typy etykietowania PCB: „na zimno” i „na gorąco”'.

W przypadku pierwszej techniki, etykietowania „na zimno”, maszyna przygotowuje i drukuje etykiety.

Następnie tworzony jest z nich zwój (tak jak w przypadku zwykłych elementów SMD), który umieszcza się w jednym z podajników używanych przez maszyny pick and place. Niezależnie od przeznaczenia etykiety są traktowane jako standardowy komponent elektroniczny. Ich pozycja i orientacja na PCB musi być odpowiednio zaprogramowana w systemie CNC.

Rysunek 2 przedstawia linię SMT z serią podajników zawierających zwoje komponentów elektronicznych (na pierwszym planie). Każdy komponent, w tym etykiety, jest pobierany przez maszynę pick and place i umieszczany dokładnie w przypisanym miejscu na płytce PCB, która przesuwa się wzdłuż taśmy produkcyjnej.

Linia montażowa SMT
Rys. 2  Linia montażowa SMT

W przypadku techniki „na gorąco” drukarka jest umieszczana bezpośrednio na linii SMT i drukuje oraz nakłada etykiety na płytkę drukowaną w czasie rzeczywistym (jest to tzw. technika print and apply). Drukarki te charakteryzują się wyjątkowo wysokim poziomem wydajności, ponieważ oprócz precyzji, z jaką drukują i pozycjonują etykiety, muszą mieć prędkość zgodną z prędkością posuwu PCB na linii SMT. Oprócz sprzętu istotną rolę odgrywają materiały używane do produkcji etykiet.

Głównymi czynnikami decydującymi o wyborze materiałów do etykietowania PCB są możliwość zadruku oraz odporność termiczna i chemiczna. Etykiety te zawierają informacje kluczowe dla procesu produkcyjnego, których utrata
może spowodować zakłócenia negatywnie wpływające na rentowność. Aby etykiety umieszczone na obwodach drukowanych były odporne na wahania temperatury, ścieranie mechaniczne i środki chemiczne stosowane w procesie produkcji PCB, potrzebne są specjalne materiały etykiet.

W przypadku takich etykiet najczęściej stosowanym materiałem jest poliimid. Na etykietach poliimidowych można umieszczać kody kreskowe o dużej gęstości, kody matrycowe, kody QR oraz alfanumeryczne oznaczenia obwodów drukowanych. Dzięki wysokiej stabilności w szerokim zakresie temperatur (nawet powyżej 300 °C) materiał ten umożliwia drukowanie w rozdzielczości do 600 dpi przy minimalnych rozmiarach etykiet 4 x 4 mm.

Rozwiązania Brady

Brady Corporation należy do światowej czołówki dostawców systemów drukowania, identyfikacji i śledzenia płytek drukowanych. Brady Corporation, z siedzibą w Milwaukee w stanie Wisconsin w USA, jest międzynarodową firmą zatrudniającą ponad sześć tysięcy pracowników na całym świecie i obsługującą ponad milion klientów.

Pobierz bezpłatną broszurę: Automatyczne etykietowanie płytek drukowanych (w języku angielskim)

Witryna Fare Elettronica miała okazję przeprowadzić wywiad z Markiem Minottim, lokalnym ekspertem ds. produktów Brady Corporation, który pracuje we włoskiej siedzibie tej międzynarodowej firmy, zapewniając wsparcie sprzedaży. Zadaliśmy Marcowi Minottiemu kilka pytań na temat wykorzystania etykietowania PCB w branży elektronicznej oraz rozwiązań oferowanych przez Brady Corporation w tym obszarze.

Fare Elettronica: „Jakie są korzyści z etykietowania PCB dla producenta układów elektronicznych?”
Marco Minotti (Brady): „Linie produkcyjne PCB są coraz bardziej zaawansowane i połączone z systemami planowania produkcji, zaopatrzenia w materiały i komponenty oraz zarządzania zasobami”. Celem firm, zwłaszcza jeśli działają w ramach programu Przemysł 4.0, jest osiągnięcie wysokiego stopnia elastyczności w procesie produkcyjnym przy maksymalnym zwiększeniu wydajności. Etykietowanie pozwala na pełną identyfikowalność PCB na poszczególnych etapach produkcji, podczas składowania w magazynie oraz po sprzedaży.

Jak podkreśla Minotti, firma Brady wytwarza etykiety, które spełniają najbardziej rygorystyczne wymogi produkcji PCB. Przy minimalnym rozmiarze zaledwie 4 x 4 mm etykiety (dostępne również w innych typowych formatach PCB, prostokątnych lub kwadratowych, w rozmiarze wymaganym dla konkretnego zastosowania) mają rozdzielczość do 600 dpi i mogą zawierać informacje alfanumeryczne, dwuwymiarowe kody kreskowe
i kody QR.

Rozwiązania firmy Brady obejmują również etykiety grawerowane laserowo. Charakteryzują się one wysokim kontrastem, dzięki czemu są łatwiejsze do odczytania przez skanery umieszczone na liniach produkcyjnych.

Fare Elettronica: „Czy może Pan podsumować dla nas produkty do drukowania i naklejania etykiet na PCB dostępne w ofercie firmy Brady?”
Marco Minotti (Brady): „Firma Brady jest wysoko ceniona przez klientów, ponieważ oferuje zarówno ręczne, jak i zautomatyzowane systemy drukujące, które można zintegrować z urządzeniami pick and place oraz liniami do montażu SMT. Do drukowania na zimno oferujemy BradyPrinter i7100, przemysłowe rozwiązanie do drukowania etykiet”.

Przy rozdzielczości 300 lub 600 pi drukarka ta (Rysunek 3) obsługuje ponad 70 typów materiałów, osiąga prędkość druku do 30 cm na sekundę i może drukować etykiety w rozmiarach od 4 mm do 11 cm. Wstępnie wydrukowane etykiety mogą być następnie wykorzystane w liniach montażowych SMT za pomocą podajnika, który zasila maszynę pick and place przez specjalne ramię adaptera.

Drukarka etykiet i7100

Rys. 3  Drukarka etykiet i7100

Seria automatycznych podajników etykiet ALF (Automated Label Feeder) firmy Brady obejmuje szeroki zakres podajników, które mogą zautomatyzować etykietowanie PCB dzięki połączeniu z maszynami typu pick and place. Oprócz podajników (Rysunek 4), które obsługują zadrukowane etykiety, seria ALF obejmuje ramiona adapterów dla głównych modeli urządzeń pick and place (Fuji, Panasonic, Juki, Siplace)” – dodaje Minotti.

Podajnik z serii ALF zintegrowany z linią SMT
Rys. 4  Podajnik z serii ALF zintegrowany z linią SMT

„Jeśli chodzi o drukowanie na gorąco, oferujemy drukarki A8500 i A8500 FlexCell. Rozwiązania te automatycznie drukują i nakładają etykiety na dowolną standardową płytkę elektroniczną, pojedynczą lub wielokrotną, w ciągu 3 sekund i z dokładnością do 0,1 mm”.

Jak podkreślił Minotti, model FlexCell (rys. 5) został zaprojektowany specjalnie do zajmowania komórki w linii SMT. Umożliwia on wytwarzanie i nakładanie etykiet zawierających informacje generowane w czasie rzeczywistym (np. godzinę produkcji) nawet w przypadku małych partii produkcyjnych. Drukarki serii A8500 drukują dane na żądanie z systemu ERP i łatwo integrują się z każdą linią produkcyjną płytek elektronicznych zgodną ze standardem SMEMA.

Drukarka A8500 FlexCell w użyciu na linii SMT
Rys. 5  Drukarka A8500 FlexCell w użyciu na linii SMT

Podsumowanie

Etykietowanie PCB jest niezbędne do zapewnienia identyfikowalności. Etykiety usprawniają identyfikowalność PCB podczas operacji produkcyjnych, montażowych i dystrybucyjnych. Pomagają zapewnić, by komponenty przechodziły przez cały cykl produkcyjny i aby można było zidentyfikować każdy pojedynczy produkt, nawet po opuszczeniu zakładu. Integrując etykietowanie z innymi procesami biznesowymi, można również poprawić zarządzanie firmą i zwiększyć wydajność produkcji.

W artykule zostały przedstawione rozwiązania oferowane przez firmę Brady w zakresie etykietowania PCB. Firma Brady, wiodący dostawca rozwiązań w zakresie identyfikacji i śledzenia, oferuje kompletną linię produktów do drukowania i nakładania etykiet na obwody drukowane, które można w pełni zintegrować z najnowocześniejszymi liniami produkcyjnymi SMT.

Skontaktuj się z Brady:
BRADY Polska
Tel: +48 22 104 6262
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
www.brady.pl