Производство
С 2018 года ООО «СНЭМА-СЕРВИС» выпускает продукцию собственной разработки и производства: универсальный промышленный контроллер BRIC, модули расширения BRIC и преобразователь интерфейсов «USB-HART/RS-485».
Производство продукции сочетает современные технологии поверхностного монтажа (SMD) с традиционным технологическим циклом пайки выводных компонентов (DIP).
Производственный процесс условно разделён на два этапа: разработку и внедрение.
- Разработка: включает в себя монтажно-производственный участок, разработку аппаратного и программного обеспечения.
- Внедрение: включает диагностику и тестирование готовой продукции, а также разработку прикладного ПО (ППО).
1 этап. Подготовка печатных плат и компонентов
Приём и инспекция печатных плат
При поступлении партию печатных плат проверяем на соответствие чертежам, спецификациям и отсутствию механических дефектов (царапин, пробоин, коротких замыканий).
Подготовка компонентов
- SMD-компоненты (резисторы, конденсаторы, микросхемы) поступают в лентах или катушках, что упрощает автоматическую подачу в расстановщик.
- DIP-компоненты (разъёмы, переключатели, выводные элементы и т. д.) проверяют на соответствие маркировке и целостность выводов.
- Все электронные компоненты хранятся в соответствии с требованиями ESD-защиты, обычно это стеллажи или зоны с антистатическими покрытиями, а также антистатические контейнеры.
2 этап. Нанесение паяльной пасты
Трафаретный принтер
- Для нанесения паяльной пасты на контактные площадки SMD-компонентов применяется трафарет, изготовленный из нержавеющей стали или никелированной фольги. Толщина трафарета и конфигурация окон рассчитываются исходя из размеров и количества контактов.
- Паяльная паста состоит из смеси металлического припоя (в большинстве случаев безсвинцового, соответствующего стандартам RoHS) и флюса, обеспечивающего смачивание и защиту контактных поверхностей от окисления.
- Принтер обеспечивает точное совмещение контактных площадок на печатной плате с вырезами в трафарете.
- Процесс контролируется параметрами вязкости пасты, скоростью ракелей и давлением для равномерного распределения пасты по всем площадкам.
Контроль нанесения
- После прохождения платы через трафаретный принтер оператор проверяет качество нанесения пасты: отсутствие пропусков на контактных площадках, равномерность толщины и отсутствие мостов.
- При обнаружении дефектов паяльная паста удаляется, и плата повторно запускается через процесс печати.
3 этап. Автоматический монтаж SMD-компонентов
Автоматический расстановщик
- Плата после нанесения паяльной пасты подаётся на установку автоматической расстановки, где роботизированное захватное устройство (или несколько устройств) фиксирует компоненты из подающих устройств (фидеров) и устанавливает их на соответствующие площадки.
- Позиционирование компонентов контролируется системой машинного зрения, которая сверяет реальное положение и ориентацию компонента с данными из CAD/гербер-файлов.
- Некоторые особо сложные или крупногабаритные компоненты могут устанавливаться с использованием расширенных алгоритмов контроля, учитывающих высоту, полярность и другие факторы.
Настройки параметров и калибровка
- При смене серии печатных плат или при постановке новой партии компонентов оператор перенастраивает фидеры и таблицу координат для правильной подачи и установки.
- Важное значение имеет регулярная калибровка оборудования, чтобы поддерживать высокую точность позиционирования (обычно в пределах нескольких десятков микрон).
4 этап. Оплавление
Процесс оплавления
- После расстановки SMD-компонентов плата перемещается в конвейерную печь
- Температурный профиль печи настраивается согласно рекомендациям производителя паяльной пасты и требованиям к компонентам. Типовой профиль включает:
- Предварительный нагрев— для плавного увеличения температуры.
- Замачивание— для выравнивания температуры по всей плате и активации флюса.
- Оплавление— припой достигает температуры плавления, формируя соединения между выводами SMD-компонентов и площадками.
- Охлаждение — обеспечивает постепенное снижение температуры для уменьшения внутренних напряжений и предотвращения термоудара.
Контроль качества пайки
- При корректном подборе профиля оплавления формируется равномерный и блестящий (или матовый — для бессвинцовых припоев) слой припоя вокруг каждого вывода.
- В случае неисправности или несоответствия профиля возможны дефекты: неполное проплавление, холодные пайки, шарики припоя и т. д.
5 этап. Визуальный оптический контроль
Ручная проверка:
- Каждую плату проверяет специалист вручную для финальной оценки качества пайки с использованием микроскопа. Особое внимание уделяется критическим элементам, полярным компонентам (конденсаторы, диоды, IC с определёнными ключами).
- При обнаружении дефектов возможна локальная корректировка пайки с помощью паяльной станции или горячего воздуха.
6 этап. Ручной монтаж DIP-компонентов
Подготовка компонентов
- Для DIP или других корпусных решений с выводами необходимо выпрямить выводы и, при необходимости, придать им правильную длину.
- Компоненты (разъёмы, переключатели, силовые элементы, крупные электролитические конденсаторы) чаще всего устанавливаются вручную, поскольку автоматическая вставка THT применяется реже и рентабельна на больших сериях.
Процесс пайки THT
- Установленные вручную компоненты могут быть припаяны методом волновой пайки или селективной пайки.
- При небольших партиях или особо точных элементах, сотрудники осуществлять пайку ручным паяльником, контролируя качество оплавления и отсутствие мостиков.
7 этап. Ультразвуковая ванна (отмывка)
Удаление остатков флюса
- После завершения всех операций по монтажу и пайке печатные платы помещаются в ультразвуковую ванну, где посредством высокочастотных колебаний воды или специального раствора происходит удаление остатков флюса, паяльной пасты и иных загрязнений.
- Чистые и сухие (после стадии сушки или продувки) платы менее подвержены коррозии и гарантийным отказам, а также отвечают требованиям, предъявляемым к промышленным контроллерам.
Контроль чистоты
Используется тестирование чистоты платы, например, методика ROSE или ионная хроматография, чтобы убедиться, что поверхностное сопротивление платы и отсутствие загрязнений находятся в пределах нормы.
8 этап. Финальная сборка и тестирование
Сборка в корпус
- После проверки качества пайки и отмывки платы устанавливаются в корпус ПЛК (если речь идёт о финишном изделии).
- Платы закрепляются механически, подключаются внутренние шлейфы, внешние коннекторы, и выполняются финишные сборочные операции.
Функциональное тестирование
- На заключительном этапе проводится серия тестов: проверка питания, программирование микроконтроллера/микропроцессора, запуск базовых функций ПЛК.
- Дополнительно проверяют интерфейсные модули (Ethernet, RS-485, CAN и т. д.), аналоговые и цифровые входы-выходы в соответствии с техническими требованиями.
Упаковка и отгрузка
Готовый продукт передаётся в отдел ОТК (отдел технического контроля) или лабораторию для формальной приёмки, после чего поступает к заказчику согласно графику поставок.
