ההתקדמות הטכנולוגית במכונות ההרכבה האוטומטיות

הדור האחרון של ציוד ההרכבה לרכיבי SMT משלב טכנולוגיות מתקדמות רבות כדי לספק את הגמישות, את היצוריות ואת האיכות הצפויה על ידי משתמש הקצה והיצרן המייצר כרטיסים אלקטרוניים למגוון שווקים כגון תעשיית האלקטרוניקה, תאורה, רכב ועוד.

מבוא: שווקים יצרניים מגוונים מחפשים פתרונות ייצור היי-טק
תעשיות חשובות כגון אנרגייה חכמה, רכב, מקורות תאורה חדשניות, שירותי ענן ותקשורת דורשות אלקטרוניקה מתקדמת יותר ויותר כדי לעמוד בדרישות של לקוחות וחוקים בתחום. תעשיית האלקטרוניקה מגיבה בהתאם ונציין מספר חידושים בתחום כגון תהליכי ייצור שבבים כעת מתקדמים אל מתחת ל-20nm; התקני מוליכים למחצה חדשים ואריזתם מגבירים את יעילויות האנרגיה וצפיפות הזרם הנצרך. שבבים בגודל זעיר כגון 03015 (0.3mm x 0.15mm) מזער את גודלו הפיזי של הכרטיס PCB המכיל מספר רב של רכיבים פסיביים. התקדמות היא מהירה ורחבת היקף ויצרני האלקטרוניקה מאותגרים טכנית להרכבת מעגלים בצפיפות גבוהה, רכיבים קטנים מאוד ובדיוק גבוה. מעל כל זה נדרשת תפוקה גבוהה, איכות ויכולת הרכבה של רכיבים בגודל ראש סיכה. בנוסף לכל זה, תעשיות אלקטרוניקה מסוימות צריכות להתמודד עם אתגרים המיוחדים להם. תעשיית הרכב היא אחד השווקים המהירים ביותר בצריכת רכיבים וכרטיסים אלקטרוניים וגדלה ב-10 אחוזים רק בשנת 2014 על פי אנליסט IHS. תחומים עיקריים בתחום הרכב דורשים תכונות בטיחות חובה בכלי רכב כגון ניטור לחץ האוויר בצמיגים בזמן אמת, בקרת יציבות אלקטרונית, התראות על מצבי חירום, מערכות סיוע לנהג מתקדמות ויישומים מחוברי תקשורת לרכב. עיצוב וייצור אלקטרוני הוא תחום יחסית חדשני בתעשיית הרכב ורכיבים חשמליים מסורתיים עדיין בשימוש נרחב. למשל, מחברים רב פינים בצורות וגדלים שאינם מוכרים לתעשיית האלקטרוניקה הסטנדרטית ולכן דורשים טיפול מיוחד כדי להפוך את הרכבת כרטיסים אלה בצורה יעילה ומדיוקת ברמה של 100% – 0 תקלות. תחום התאורה גם הוא מגזר ההולך ומתיישר עם תעשית האלקטרוניקה המודרנית הכוללים עיצוב והרכבת רכיבים אוטומטית. משנקים, בקרים למנורות ניאון ונורות CFL לחיסכון באנרגיה וכמובן תאורה מבוססת LED. היתרונות של תאורת LED כוללים לא רק צריכת אנרגיה נמוכה יותר אלה זמן שימוש ארוך יותר, יכולות שימוש לאפקטים חדשניים ומערכות תאורה מודרנית ועכשווית. בניית בקרים אלקטרוניים רב ערוצים לתעשיית מנורות ה-LED הינה טכנולוגיה רגילה שמערכות ההרכבה יודעות לטפל באמצעים ובמכונות ההרכבה האוטומטיות של היום אך לעומת זאת תהליך ההרכבה של רכיבי ה-LED דורש יכולות חדשות שלא התמודדנו איתם עד היום. ולדוגמא: יכולת הרכבת ה-LED הכוללים טיפול ויישור קרינת ה-LED הספציפי בזמן הרמתו ועד להרכבתו על המעגל האלקטרוני, לוחות בעלי מימדים שונים (ארוכים במיוחד) מהמוכרים כיום והאתגר הגדול והמורכב ביותר כיום בטיפול בהרכבת LED הינו יכולת זיהוי המערכת של בהירות (עוצמה) של ה-LED ואבחנה של בהירות הרכיב עוד לפני הרכבתו הסופית על המעגל כך שבסופו של הרכבה כל הרכיבים (LED) שירוכבו בפועל יהיו אך ורק רכיבים בעלי עוצמה שווה.

טכנולוגיית הרכבה חדשניות
עבור יצרני מקור בתעשית האלקטרניקה OEM וקבלני המשנה לייצור אלקטרוני EMS נדרשת עמידה בדרישות הייצור בשוק, התמודדות עם אתגרי ייצור חדשים ויכולות “טיפול” ברכיבים אלקטרוניים חדשניים. הדורות החדשים של מערכות הייצור מציגה התקדמות משמעותית ביכולות בהשוואה לדורות הקודמים וכן מציגים יכולות גבוהות לעומת העבר כגון מהירות, איכות ובקרה אשר מאפשרות התמודדות מול האתגרים החדשים. בקרה מהירה ומדויקת למנועי סרוו ובשילוב טכנולוגית מנוע-שליטה גבוהים מאפשרים יכולות הרכבה שלא התאפשרו בעבר כגון הרכבה של רכיבי 03015 הדורש יכולת הרכבה מהירה ובדיוק גבוה מאוד. מספר שיפורים למנגנוני הבקרה נערכו בתתי מערכות ההרכבה כגון מערכות הצילום, בקרת תאוצות ויכולות השגת דיוק נדרש לטיפול ברכיבים אלה.

תמונה 1. ראש השמה רב תכליתי

תמונה 1. ראש השמה רב תכליתי

ימאהה הציגה לאחרונה את המערכת YSM20 (תמונה 2) היעילה והמודולרית המשפרת משמעותית את ביצועי ההשמה וזאת ע”י שילוב מנוע לינארי בציר האנכי Z, ראש השמה ממוזער קל משקל המשפר משמעותית את יכולות ההרכבה. ראש ההרכבה היחודי של ימאהה המכיל 10 ראשים אנכיים מאפשר טיפול בו זמנית גם ברכיבי 03015 ועד 45mmx100mx15mm בו זמנית המאפשר פעולה מהירה מתמשכת, הימנעות עיכובים בטיפול ברכיבים שונים ומיוחדים ובדיוקים גבוהיים. (תמונה 1)

בנוסף ניתן להוסיף ראש נוסף המכיל 5 ראשי הרכבה לטיפול ברכבים אף גדולים יותר מרכיב 03015 ועד רכיבים של-55mmx100mmx28mm. בנוסף לכל אלה ניתן לציין כי לבחירת היצרן מערכת YSM20 בעלת זרוע השמה אחת או 2 זרועות הרכבה בו זמנית המאפשר יצירת מערכת הרכבה בעלת יכולות טיפול בכרטיס גדול במיוחד או בו זמנית ב-2 כרטיסים שונים או לחילופין הזנה כפולה של 2 כרטיסים שונים במקביל והיוצרים אפשרות הרכבה משולבת של רכיבים שונים ואף גדולים במיוחד בקצב הרכבה גבוה במיוחד. בנוסף לכל אלה החברה כוללת בכל מערכות ההרכבה יכולות ניקוי אוטמטי של פיות הווקום, איתור רכיב מהצד על ראש ההרכבה וטיפול וזיהוי חכם אף של רכיבים השונים מהסטנדרט וכל אלה בעזרת הפלטפורמה המודולרית YSM20 המאפשרת גמישות, יעילות ואף יכולת שדרוג עתידית לקבלת תפוקת ייצור גבוהה יותר בעתיד.

יכולות מקדימות לפני הרכבה
שיפורים ביכולות ההרכבה ע”י מכונות ההשמה חייבות להיות מותאמות להתקדמות הטכנולוגיה בהדפסת משחת ההלחמה בשלב המקדים. מערכת YSP ומערכת 10 YSP של החברה משלבת טכנולוגיות חדשות במנגנון מריחת משחת ההלחמה כגון ראש 3S Swing Single Squeegee mechanism (תמונה 3) ייחודי לחברה הינו ראש דינמי המאפשר שינוי זווית ההדפסה ON LINE ללא צורך בעצירת המכונה או שימוש במגב כפול. שימוש בראש זה מצמצם אופטימלית את השימוש בחומר ההלחמה ומבטל את חוסר העיקביות הבלתי נמנעת במערכות האחרות בתחום ואשר משפיועות לאורך זמן על איכות ההדפסה של משחת ההלחמה ובמיוחד במעגלים הכוללים רכיבים קטנים במיוחד או גדולים הדורשים דיוקי הרכבה בהמשך גבוהים.  התאמה מלאה בין הכרטיס ומסכת ההדפסה הינו פרמטר נוסף חשוב במיוחד באיכות ההדפסה הסופית. בחברה מערכת הצילום והניתוח הגרפית (ציור 4) של ההתאמה המלאה בין הכרטיס למסכה מאפשרת את שיפור הדיוק למפעילי המערכת וללא המתנה וניתוח תוצאות ה-SPC שרק אז יאפשרו למפעיל לבצע תיקוני דיוק על גבי המדפסת. תכונות נוספות כגון בקרת יציבות הדפסה שמאפשר שמירה יציבה על כמות החומר על משטח ההדפסה מאפשר שיפור הייצוריות וחיסוכון בזמן הנדרש להדפסה מיקדמית ראשונית של מספר כרטיסים לייצוב המערכת.

סיכום
יצרנים אלקטרוניים מצפים כל הזמן לייצר יותר מהר, לקבל יכולת דיוקי הרכבה גבוהים יותר ואבחון איכות היצור בזמן אמת מתהליך היצור שלהם למעגלי SMT. דרישה זו מתעשיית הייצור מגיעה מהיצרנים המובילים של התעשיות בתחום מערכות תיקשורת, אוטומציה תעשייתית, מוצרים אלקטרוניים, תעשיית הרכב והתאורה החדשנית הביאה לכך שיצרני הכרטיסים האלקטרניים חייבים להמשיך ולתת פתרונות מלאים, זמינים, חדשניים ומגוונים המאפשרים שימוש ביכולות המיזעור הנדרשות מכלל תעשיית האלקטרוניקה. שימשו ברכיבים אלה שחלקם גם אינם סטנדרטיים מאפשרים ליצרני האלקטרוניקה להקטין, למזער ובו זמנית להגדיל ולשפר את יכולות המוצר שלהם וכל זה בעזרת יכולות היצור המתקדמות של מערכות ההרכבה האוטומטיות.

Amir Kaplan D.K.R. & Yamaha Motor IM Europe

תגובות סגורות