Гибкость производственного процесса и конструктивные взаимоотношения с заказчиками – условия успеха контрактного производителя
Т. Шлейнова УДК 004.3'1:658.51 | ВАК 05.27.06
Контрактное производство электроники ООО «ПСБ технологии» (далее – PCB technology) относится к типу, наиболее востребованному сегодня в России: это многономенклатурное производство при умеренных объемах серий изготавливаемой продукции. Основная специализация – сборка высоконадежных электронных устройств ответственного назначения для различных сфер деятельности: медицины, науки, энергетики, транспорта, а также изделий двойного назначения. При этом в компании реализуется гибкий подход к загрузке производственных мощностей, в соответствии с которым выполняются и заказы иного рода – например, на изготовление светодиодных панелей для световых шоу.
Помимо сборки, производство принимает заказы на различные работы и отдельные операции, такие как ремонт, частичный монтаж / демонтаж, реболлинг, рентгеновский контроль качества пайки компонентов BGA, изготовление трафаретов, формовка выводов корпусов различных типов и размеров, запрессовка разъемов по технологии press-fit, нанесение влагозащитных покрытий, механическая сборка печатных узлов в ячейки и модули.
Имеющаяся технологическая база позволяет изготавливать изделия самого высокого уровня сложности. Монтируются компоненты в корпусах BGA: от BGA-4 с шагом выводов 0,35 мм до крупных металлических корпусов BGA Xilinx 225, а также в корпусах CCGA, PGA, LGA; возможен монтаж по методам PoP и flipchip. Минимальный типоразмер устанавливаемых пассивных компонентов – 01005 (0,4 × 0,2 мм). В проектах заказчиков могут использоваться многослойные (до 32 слоев) платы с габарита ми до 440 × 400 мм, гибко-жесткие платы сложных форм.
Главное требование большинства наших заказчиков – качество продукта, за ним обычно следуют сроки монтажа. Всё меньше становится случаев, когда человеку, приходящему к контрактному производителю, безразлично, как будет собрано его изделие – вручную или на автоматической линии. Заказчики предпочитают именно автоматизированный монтаж, включающий оптическую инспекцию, рентгеновский контроль – сегодня почти все понимают значение стабильности технологических процессов и минимизации влияния человеческого фактора, которые может гарантировать только автоматика. И, конечно, для таких заказчиков важно, чтобы оборудование, на котором производятся операции с их изделием, было современным и обладало высокими техническими характеристиками.
Однако оборудование само по себе проблему качества не решит – не менее важна организация производственного процесса. На производстве PCB technology создана многоступенчатая система обеспечения высокого качества продукции. Начинается всё с проверки комплектации и изучения входящей документации. После передачи заказа в работу сначала монтируется одна плата из партии, и на ней инженер технологической группы, сформировавший заказ, и технолог проверяют качество монтажа в соответствии с технологическим процессом, конструкторской документацией и стандартами качества. Если в составе печатного узла имеются компоненты со скрытыми паяными соединениями, они всегда проверяются на установке рентген-контроля. И далее, в ходе изготовления партии, проводятся проверки, периодичность и объем которых определяет инженер-технолог на основании своего опыта. Контролируются отдельные операции, как на этапе подготовки к запуску партии, так и в ходе монтажа. Проверяется правильность установки питателей в автомат установки компонентов. Контролируется качество нанесения паяльной пасты. Оборудование, которым располагает PCB technology, позволяет производить автоматический 2D-контроль нанесения. 
Одна из автоматизированных линий сборочного производства PCB technology
После выхода из печи оплавления все печатные узлы проходят через АОИ. Результаты инспекции доступны по сети радиомонтажникам, у каждого из которых на рабочем месте установлена проверочная станция с программой «клиент – оператор»; монтажники исправляют выявленные инспекцией дефекты, а затем устанавливают выводные компоненты.
Особенный порядок применяется при сборке больших и сложных плат: сначала первая из них проходит весь цикл монтажа и полную инспекцию на установке АОИ, и лишь потом в работу запускается вся партия.
Окончательная проверка, как и на любом производстве, осуществляется отделом технического контроля.
Проверка качества пайки BGA на установке рентгеновского контроля
На третьей позиции в иерархии приоритетов заказчика, после качества и сроков, стоит конструктивное взаимодействие с исполнителем заказа, быстрое и квалифицированное решение всех рабочих вопросов. Вопросы взаимодействия важны и для нас, и в первую очередь в плане соответствия проекта требованиям современного автоматизированного сборочного производства.
Примерно 10% приходящих к нам заказов требуют той или иной корректировки. Часто приходится сталкиваться с конструкциями, в которых не учтены требования по технологичности (DfA): платы без технологических полей, тяжелые компоненты и микросхемы в корпусах BGA расположены с двух сторон, хотя есть возможность перенести их на одну, и т. д. Строго говоря, BGA с двух сторон – это не приговор, такое изделие можно собрать. А вот когда в чертеже для монтажа одной стороны печатного узла указаны разные типы припоев, с разной температурой плавления, собирать такие изделия с помощью автоматического оборудования уже нельзя. Причина проста: нам без всяких доработок принесли проект, который раньше монтировался вручную…
В части комплектации обычное явление – передача компонентов в коротких обрезах лент или россыпью, что создает понятные трудности в процессе подготовки к запуску партии. Мы стараемся работать с заказчиками в этом направлении – предлагаем замену, сами закупаем комплектацию у проверенных поставщиков.
Затронув тему комплектации, нельзя не сказать о таком важном аспекте, как качество отечественной элементной базы. Обычно ее применение не является предметом обсуждения между заказчиком и исполнителем, так как оно определяется в первую очередь двойным назначением изделий и общим курсом на импортозамещение. Однако отечественные компоненты составляют не менее половины всей комплектации, и понятно, что многое в нашей работе зависит от качества их изготовления и его стабильности.
Сегодня эти параметры оставляют желать лучшего. Российские производители компонентов освоили упаковку в ленту-носитель, но она часто бывает плохого качества. И это не самая большая беда, хуже то, что зачастую сами компоненты имеют повреждения, не обеспечивают хорошей паяемости. В целом обеспечение устойчивого качества отечественной элементной базы пока остается проблемой.
Еще одна сторона технологичности – тестопригодность (DfT). Платы должны иметь контактные площадки, размеры которых достаточны для тестирования на установке с «летающими щупами». Кроме того, если применяется паяльная паста с безотмывочным флюсом, последний должен легко прокалываться щупами; материалы, применяемые на нашем производстве, обеспечивают выполнение этого требования.
Автоматическая оптическая инспекция
В различных проблемных ситуациях мы предлагаем свои варианты. Иногда удается прийти к соглашению, если не удается – мы подстраиваемся под требования заказчика. Когда нет другого выхода, останавливаемся на компромиссе – договариваемся о частичной сборке изделия. Случай же, когда пришлось отказаться от работы, был только один: заказчик не принимал никаких отклонений, а мы понимали, что сделать так, как ему требуется, и при этом обеспечить заявленные критерии приемки просто невозможно.
Надо сказать, что положение понемногу меняется к лучшему. На изготовление поступают новые разработки, соответствующие современным требованиям и по конструкции изделия, и по применяемым материалам, и по форме представления конструкторской документации.
Стали появляться необычные изделия, с которыми интересно работать. Так, уже несколько лет у нас успешно выполняется качественно разработанный, технически сложный проект, потребовавший особенного подхода и в технологической реализации. На одной стороне платы установлены компоненты, чувствительные к температуре, и ее монтаж выполняется с использованием низкотемпературной припойной пасты, к тому же не содержащей свинца; другая сторона монтируется по стандартной свинцовой технологии. Первой монтируется сторона с более высокой температурой плавления, выполняются все последующие операции отмывки, проверки и, если нужно, исправления дефектов; затем производится монтаж второй стороны при более низкой температуре пайки.
Заказчик этого изделия начал работать с нами еще на этапе разработки, мы подстраивались друг под друга, отработали совместно все нюансы, включили все требования, в том числе предложенные нами материалы, в учтенную документацию и тогда уже поставили изделие в серийное производство.
Еще пример – заказ из области медицинской техники, в котором плата печатного узла имела форму очков. Не самое сложное изделие, и технология несложная, но над ней пришлось поработать.
Никакое добавление к сумме имеющегося опыта не бывает бесполезным. Сегодня рынок контрактного производства, на наш взгляд, не развивается, но в близком будущем, при условии последовательной реализации стратегии развития электронной отрасли, мы ожидаем его длительный рост.
Имея в виду и сегодняшние задачи, и предстоящее увеличение объема заказов, мы принимаем меры по расширению парка технологического оборудования, увеличению гибкости производства. Планируется организация третьей линии поверхностного монтажа, приобретен принтер компании DEK и установщик Samsung. Новый установщик оснащен опциями для захвата нестандартных крупногабаритных компонентов – раньше у нас такой возможности не было, монтировали их вручную. Он может работать как отдельно, так и в качестве дополнения к двум другим автоматам того же производителя – в одной программной среде и с единой базой компонентов. Для этого приобретен программный пакет T-OLP – качественно новый продукт, к важнейшим функциям которого относятся:
• удаленная передача программ в автоматы через сеть;
• автоматическое распределение подготовленных программ между автоматами в линии;
• контроль статуса автоматов, автообновление всех изменений параметров программ и компонентов в глобальной библиотеке и пр. при помощи компьютера, постоянно подключенного к автоматам в линии;
• внесение правок в программу вблизи линии.
Запуск новых установок и внедрение управляющих ими программ – не единственный способ повышения эффективности производства. Мы также ищем новые возможности использования уже имеющегося оборудования. Например, стали применять вакуумную сушку компонентов и печатных плат. Сушка в обычном сушильном шкафу занимает много времени, а применение вакуума вместе с нагревом значительно его сокращает. Такое использование вакуумной сушки – это в известной степени наше ноу-хау: оказалось, что в доступной документации очень мало нужной информации по режимам работы установки, и пришлось самим выстраивать, отлаживать этот процесс.
Наконец, есть еще путь повышения эффективности производства за счет его цифровизации, внедрения элементов «умной фабрики». Наш анализ показывает, что далеко не все решения в этой области подходят для многономенклатурного производства, по крайней мере, на том этапе, на котором находимся мы. Но есть и такие, которые полезны уже сейчас. Мы постоянно улучшаем свою ERP- систему, переводим в электронный вид документооборот, расширяем использование облачных сервисов. Установили адаптированный для нас вариант системы «Умная линия», разработанной компанией «Остек-СМТ», он позволяет в реальном времени отслеживать прохождение заказа через линию.
В целом наши новые приобретения и внедрения создают основу для наращивания объемов выпуска продукции и, что не менее важно, для максимального увеличения гибкости производства с возможностью быстрой перенастройки и построения оптимального процесса сборки как единичных сложных заказов, так и серийных изделий без снижения скорости их монтажа.
«
Аналитические статьи
»
