Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 12 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Выбор силиконовых клеев-герметиков для сборки электроники

Традиционная задача клеев-герметиков — фиксация компонентов и конструкционных элементов, а также герметизация электронного устройства. В то же время, клеи нередко используются и в решении задач со специальными требованиями, такими, как обеспечение электропроводности или получение определенных оптических характеристик соединения. Однако стремительное развитие электроники диктует производителям все более жесткие условия, и свойства современных клеев должны соответствовать всем вызовам сегодняшнего дня. Статья поможет читателю разобраться в особенностях и преимуществах различных силиконовых клеев-герметиков, предназначенных для процессов фиксации и герметизации в производстве электронной техники, а также в критериях их выбора.

Совершенствование технологий монтажа в компании «Абрис-Технолоджи»

В начале 2011 года компания «Абрис-Технолоджи» запустила новый участок собственного монтажного производства в Санкт-Петербурге. Расширение производственной базы, включающей на сегодняшний день три линии автоматического поверхностного монтажа, является логическим продолжением выбранной более 6 лет назад стратегии развития компании.

Внутрисхемное конфигурирование микросхем ПЛМ и FPGA в стандарте IEEE 1532

В двадцатой статье цикла «Основы технологии граничного сканирования и тестопригодного проектирования» рассмотрены основы внутрисхемного конфигурирования микросхем ПЛМ и FPGA в стандарте IEEE 1532.

 

30 января

Подготовка производства печатных плат в NCAB Group

Методология производства вообще, и производства печатных плат в частности, предполагает обязательный процесс, который называется «подготовкой производства». Этот процесс призван обеспечить «технологическую готовность производства к изготовлению изделий, отвечающих требованиям заказчика или рынка данного класса изделий» (цитата из ГОСТ Р 50995.3.1-96). В статье рассказывается о том, что стоит за этим понятием в интегрированном производстве печатных плат NCAB Group.



С

тандартный процесс подготовки производства холдинга NCAB Group включает в себя несколько этапов:
– конструкторская проработка проекта;
– технологическая подготовка проекта;
– производство тестовых купонов и образцов.
Но прежде чем рассмотреть более подробно перечисленные выше этапы, позвольте представить подразделения, которые задействованы в подготовке производства печатных плат на нашем предприятии.
Компания NCAB Group — это интегрированное производство печатных плат. В организационную структуру компании входит значительное число различных подразделений, которые существенно разделены географически. Но при этом каждое подразделение оптимально локализовано в соответствии с выполняемыми функциями (например, офисы поддержки и склады находятся в непосредственной близости к потребителям, группа управления производствами — в районе концентрации производств и т.д.). В таблице 1 представлены функции различных подразделений и предприятий холдинга в решении задачи подготовки производства.

Таблица 1. Функции подразделений и предприятий холдинга в решении задачи подготовки производства

Заказчики печатных плат

Локальные компании NCAB

(2010 год — 11 стран)

Группа управления производством

Фабрики,

CAM-подразделения

(2010 год —
11 фабрик)

Фабрики,

производство

Ресурсы

CAD-системы

CAM-350

Genesis-2000

Polar Si8000

Genesis-2000

Операции подготовки производства

Проектирование ПП

Конструкторская проработка проекта

Анализ импеданса. Проектирование оптимальной структуры ПП

Подготовка программ для технологического оборудования

Подготовка оснастки для технологических процессов и контрольных операция

Технологическая проработка проекта

Подготовка проекта с учётом специфики производства

Совместный анализ технологичности проекта

 


Из таблицы хорошо видно, что основная работа по подготовке проводится задолго до того, как проект попадает в производство.

Конструкторская проработка проекта

Мы стараемся начинать взаимодействовать с заказчиком еще с самых ранних этапов жизненного цикла изделия, а именно: еще на стадии проектирования. Это дает реальную экономию не только в стоимости печатной платы, но и изделия в целом (об этом можно более подробно прочитать в статье «Seamless Production — снижение издержек» в журнале «Производство Электроники» №7 за 2009 год). Но независимо от того, на каком этапе попадает к нам проект печатной платы, мы начинаем с конструкторской проработки. Что же это такое? В первую очередь, речь идет о выявлении грубых ошибок в проекте. Для кого-то это может показаться простой формальностью. На самом деле статистика говорит о том, что в 30% (!) проектов наши инженеры находят ошибки. При этом в 2010 году мы запустили в производство более 5000 (!) новых проектов печатных плат. Эти цифры вполне красноречиво говорят об экономическом эффекте для наших заказчиков, который дает данный этап подготовки производства.
В рамках этой статьи я не буду подробно описывать процедуру определения ошибок. Ограничусь лишь упоминанием того, что процесс этот с одной стороны, вполне формализованный, а с другой — весьма динамичный, т.е. постоянно улучшается на основании текущего опыта работы компании не только на российском рынке электроники, но и на рынках европейских стран. И, конечно же, это результат работы профессионалов. Ведь многие сотрудники отдела подготовки производства (CAM-инженеры) имеют большой опыт в сфере проектирования печатных плат.
Большинство ошибок, которые мы выявляем на стадии первичной конструкторской проработки проекта, можно классифицировать как:

А) Ошибки входной документации

Типичные ошибки — отсутствие необходимых данных, передача информации о плате в форматах систем проектирования (вместо Gerber), неправильное указание допусков и т.д. Чтобы избежать подобных ошибок, в нашей компании был разработан внутренний стандарт входной документации. Он определяет формат файлов (Gerber), спецификацию печатной платы (текстовый документ), а также (при необходимости) дополнительные файлы. Наша задача — передать в производство полный комплект документации, причем проверенной по определенным правилам.

Б) Грубые ошибки топологии

Это не самые распространенные ошибки, но все же встречаются. Как правило — результат сокращенных сроков проектирования. Иногда наши инженеры выявляют при первичной проверке файла фрагменты, содержащие обрывы и замыкания проводников. После переговоров с разработчиками такие ошибки устраняются.

В) Ошибки топологии, вызванные некорректным использованием CAD-систем

Чаще всего такого рода ошибки проявляются при использовании старых версий P-CAD. Например, спецификация апертур неправильных форм и размеров. После операции присоединения апертур зазоры между площадками и проводниками образуются не совсем те, которые ожидал конструктор. Кроме того, иногда топология печатной платы выполнена не «проводниками», а «линиями», что лишает возможности контролировать связи между компонентами. На рисунке 1 представлен еще один пример. На левом фрагменте для прорисовки полигона была использована очень мелкая апертура. Это привело к остаточным узким полоскам меди между проводниками. Обычно конструкторы существенно занижают размер апертур для «повышения разрешающей способности» при отрисовке полигонов сложной формы. Но в данном случае это абсолютно неоправданно: на правом фрагменте того же рисунка — результат применения апертуры, увеличенной в 10 раз.

Рис. 1. Использование мелкой апертуры для прорисовки полигона привело к появлению тонких полосок меди между проводниками

Г) Ошибки, вызванные неправильным выбором материалов

Такие ошибки также могут выявляться еще на стадии конструкторской проработки, когда происходит анализ входящей документации. Иногда наши специалисты на основании своего опыта ставят под сомнение правильность спецификации материалов. Например: тонкая медь для сильноточной платы; общая толщина платы, не соответствующая размеру; спецификация обычных материалов для плат, требующих хорошего теплоотвода.
В завершение этой части статьи хочу заметить, что даже если какая-то из конструкторских ошибок будет пропущена на стадии проработки в локальной компании, с большой вероятностью ее обнаружат на последующих стадиях в других подразделениях холдинга: в группе управления производством или в подразделении CAM непосредственно на производстве.

Технологическая подготовка проекта

Под технологической подготовкой проекта мы понимаем анализ технологичности и подготовку файлов в соответствии с требованиями производства (оборудования).
Технологичность — это свойства проекта, которые обеспечивают высокое качество и повторяемость печатных плат при производстве. Плата, безупречно разработанная с точки зрения конструктора (т.е., которая обеспечивает все необходимые правильные коммутации между элементами), не всегда идеальна для технологии. Рассмотрим для иллюстрации сказанного несколько примеров.

Пример 1

На фрагменте платы (см. рис. 2) между элементами одной и той же цепи присутствует мелкий зазор. К чему это может привести? После экспонирования и проявления фоторезиста на месте этого зазора появится тонкая перемычка, один конец которой не закреплен. Эта перемычка легко может быть повреждена или смещена, что впоследствии приведет к неправильному экспонированию рисунка. Например, как показано на рисунке 3, в этом месте может произойти разрыв проводника.

Рис. 2. Мелкий зазор между элементами одной цепи

Рис. 3. Результат смещения волоска фоторезиста – обрыв цепи

Пример 2

При использовании микросхем с планарными площадками конструкторы обычно стремятся положить перемычки паяльной маски между площадками. Действительно, это в некоторых случаях улучшает и облегчает процессы монтажа. Но не все конструкторы знают, что при монтаже fine pitch компонентов с ультрамалым шагом перемычки маски между выводами могут даже навредить. При многократном увеличении фрагмент платы с тонкой перемычкой из маски выглядит как показано на рисунке 4. Здесь мы можем увидеть «пазухи», которые образуются за счет подтрава под маской. Такая геометрия является следствием того, что ширина перемычки сравнима с ее толщиной. Образовавшиеся «пазухи» таят скрытую угрозу: там могут скапливаться промежуточные продукты химических реакций, имеющих место в процессе монтажа, при этом они плохо вымываются. Впоследствии эти вещества могут послужить причиной коррозии паек.

Пример 3

Еще один пример, связанный с проблемой вскрытия планарных площадок. На рисунке 5 представлен фрагмент платы с планарной площадкой. Конструктор не очень удачно выбрал соотношение размеров площадки и размеров вскрытия от маски, а также расстояние до переходного отверстия. При смещении маски (даже в пределах допусков по IPC6012) отверстие может открыться, что станет причиной продавливания паяльной пасты на оборотную сторону платы. В результате мелкие проводящие элементы (капли), осажденные между ножками компонентов или в других местах, могут послужить причиной замыканий.

Рис. 4. Перемычка маски между двумя планарными выводами при многократном увеличении

Рис. 5. Маска при смещении открывает близлежащее переходное отверстие

Пример 4

Для повышения надежности площадки мелких переходных отверстий лучше проектировать каплевидной формы. В этом случае при смещении площадок существенно снижается риск плохого контакта при выходе отверстия на границу площадки и проводника. На рисунке 6 это красноречиво проиллюстрировано.

Рис. 6. Площадки каплевидной формы повышают надежность мелких переходных отверстий


Приведенные выше примеры показывают далеко не весь спектр вопросов, которые решают наши инженеры на этапе технологической проработки проектов. Как видим, зачастую круг устраняемых конструктивных недоработок выходит за рамки технологии печатных плат и распространяется в сферу технологии монтажа. И это неудивительно — эти технологии весьма взаимосвязаны: правильно спроектированная плата — залог успеха и надежности процессов монтажа.

Производство тестовых купонов и образцов
Наши постоянные заказчики давно уже привыкли к тому, что независимо от количества заказываемых плат, вместе с продукцией они получают тестовые образцы. Это дополнительная плата (или несколько плат), которая проходит по всей технологической цепочке вместе с партией, и используется в целях верификации некоторых параметров: например, из этих плат вырезают фрагменты для производства шлифов (для измерения толщины металлизации по слоям), их используют для теста паяемости и т.д. Но нередко еще и каждая заготовка содержит некий тестовый купон. Для этого на стадии подготовки производства специалисты CAM-отдела добавляют дополнительный фрагмент за пределами рабочего поля платы. На таких купонах могут размещаться дополнительные переходные отверстия для их контроля, проводники для контроля импеданса и т.д. На рисунке 7 схематично изображена заготовка, на которой кроме восьми печатных плат расположены два купона для контроля импеданса.
Теперь о производстве образцов. Этот этап подготовки производства особенно актуален для средних и крупных серий печатных плат. Образцы не следует путать с прототипами! Цель производства прототипов печатных плат — убедиться в работоспособности изделия, в правильности разработки; цель образцов — убедиться в технологичности процесса сборки печатной платы, полученной с конкретного серийного производства. Прототипы изготавливаются на специальных заводах, которые специализируются на быстром производстве; образцы производятся на тех же предприятиях, на которых предполагается запускать серии данных печатных плат.

Рис. 7. На заготовке 8 плат и 2 купона для контроля импеданса


Образцы могут производиться по инициативе заказчика, чтобы убедиться в соответствии проекту, в технологичности сборки. Но в компании NCAB образцы нередко производятся и по нашей собственной инициативе — для отработки технологии, для исключения некоторых возможных рисков. Особенно это важно при реализации различных нестандартных проектов.

Выводы

Мы не рассматривали в данной статье аспекты подготовки, связанные с обеспечением материалами и оснасткой конкретных технологических процессов (например, изготовление адаптеров для электроконтроля печатных плат). Но даже из описанных в статье процессов видно, что подготовка производства — это значительные затраты. И на этих затратах нельзя экономить! Экономия на подготовке — это то же самое, что экономия на качестве, поскольку качество процесса подготовки производства прямым образом влияет на качество продукции. Хотя эти затраты можно и нужно оптимизировать. И самый главный резерв для снижения издержек — высокая квалификация инженеров и эффективность применяемых процессов.

 



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Владимир Макаров, генеральный директор, ООО НКАБ-ЭРИКОН



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты