Когда слышишь про оптовую SMD-плагинную установку, первое, что приходит в голову — это конвейерные линии с роботами-манипуляторами. Но на практике всё упирается в совместимость компонентов и тонкости пайки. Многие думают, что достаточно купить оборудование — и процесс налажен. А потом сталкиваются с тем, что планарные компоненты 'плывут' при пайке волной, а плагинные ножки не становятся в посадочные места из-за разницы в тепловых расширениях. Я сам через это проходил, когда запускал первую линию сборки контроллеров для промышленной автоматики.
В 2019-м мы закупили китайскую линию автоматический принтер для нанесения паяльной пасты — тогда это казалось удачным решением. Но столкнулись с тем, что дозирование пасты на платы с mixed-компонентами (и SMD, и плагинные) требовало постоянной перенастройки. Особенно проблемными были участки, где планарные компоненты соседствовали с разъёмами D-Sub — зазоры в 0.3 мм превращались в 'минное поле' для паяльной пасты.
Помню, как инженеры Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd предлагали кастомное решение — доработать ракель с пружинной компенсацией. Но тогда пришлось бы останавливать линию на две недели. В итоге нашли компромисс: стали использовать трафареты с локальным утончением до 100 мкм в зонах риска. Не идеально, но снизило брак на 18%.
Сейчас на их сайте https://www.gdk-smt.ru вижу, что они уже предлагают системы с автоматическим контролем вязкости пасты — жаль, что тогда такого не было. Хотя, если честно, для массового производства их оборудование показало себя лучше европейских аналогов в плане ремонтопригодности. Запчасти на тот же автоматический принтер шли всего 5 дней вместо трёх недель у конкурентов.
Главный парадокс оптовой SMD-плагинной установки — чем выше автоматизация, тем критичнее становятся 'мелочи'. Например, влажность плагинных компонентов. Однажды получили партию конденсаторов, которые пролежали на складе поставщика при 80% влажности. При прохождении печи пайки волной они буквально взрывались — микротрещины в корпусе давали о себе знать. Пришлось внедрять дополнительную камеру предварительного прогрева с контролем точки росы.
Ещё один нюанс — последовательность операций. Сначала ставим SMD-компоненты, потом — плагинные? Не всегда. Для плат с двусторонним монтажом иногда эффективнее сначала запаять SMD на одной стороне, затем установить плагинку, и только потом — вторую сторону SMD. Но это требует особых креплений при пайке волной, чтобы не посыпались уже установленные компоненты.
Кстати, про пайку волной — многие недооценивают важность профиля температуры для смешанного монтажа. Слишком крутой подъём (более 2°C/сек) приводит к отслоению медных дорожек под SMD-компонентами, а слишком пологий (менее 1°C/сек) — к перегреву плагинных контактов. Идеальный вариант — трёхступенчатый нагрев с зоной стабилизации перед пиком.
В 2021-м мы полностью пересобрали производственный участок, взяв за основу оборудование от HTGD. Примечательно, что их инженеры сами предложили проанализировать наши техпроцессы перед поставкой. Выяснилось, что для наших плат с высокими разъёмами PCI-E нужны специальные держатели при пайке волной — стандартные прижимные пластины не подходили.
Самым сложным оказалось синхронизировать работу автоматический принтер для нанесения паяльной пасты с установщиком плагинных компонентов. Из-за разной скорости работы возникали простои. Пришлось разрабатывать буферную зону на 5 плат — простое, но гениальное решение, которое предложили техники с линии, а не инженеры-технологи.
Результат: через полгода эксплуатации процент брака упал с 4.7% до 1.2%. При этом производительность выросла на 30% — во многом благодаря тому, что Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd предусмотрела возможность апгрейда конвейерной ленты без замены всего оборудования. Мало кто из производителей закладывает такую модульность в бюджетные линии.
Самая распространённая ошибка при организации оптовой SMD-плагинной установки — экономия на системе оптического контроля. Мы в своё время попытались обойтись дешёвой камерой для проверки паяльной пасты — и получили 'эффект домино': невыявленный брак на ранней стадии приводил к лавинообразному накоплению дефектов после пайки волной. Ремонт таких плат обходился дороже, чем стоимость хорошей AOI-системы.
Другая проблема — унификация компонентов. Казалось бы, проще закупать чип-резисторы 0603 у одного поставщика. Но когда обнаружилось, что их термостойкость на 15°C ниже заявленной, пришлось экстренно менять профиль печи для 12 типов плат. Теперь всегда тестируем термостойкость каждой партии, даже если это 'стандартные' компоненты.
И да, никогда не используйте один и тот же трафарет для прототипирования и серийного производства. На одной из плат для медицинского оборудования микроскопический износ ракеля привёл к недоливу пасты под BGA-компонентами. Дефект проявился только через 200 циклов работы — хорошо, что успели отозвать опытную партию.
Сейчас многие переходят на оптовую SMD-плагинную установку с полностью безотходными технологиями. Но это работает только для крупносерийного производства. Для мелких серий (до 1000 плат в месяц) рентабельнее использовать гибридные решения — например, ручную установку плагинных компонентов с последующей автоматической пайкой.
Интересно, что Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd в последних моделях принтеров для паяльной пасты реализовала функцию адаптивного дозирования. Система анализирует плотность компонентов на плате и автоматически корректирует количество пасты — особенно актуально для плат с mixed-монтажом, где сложно выдержать единый профиль.
Из объективных ограничений — такие линии плохо подходят для плат с компонентами разной высоты более 40 мм. Приходится либо разбивать процесс на два этапа, либо использовать специальные экраны для защиты низких компонентов при пайке высоких. Но это уже тема для отдельного разговора про тонкости техпроцесса.
