Az ELAS Kft. ugyanakkor sok esetben találkozott olyan problémákkal, amelyek megfelelő megoldására már újra kellett gondolni a hagyományos gyártósor egyes elemeit. Ezen cikkben néhány általánosan alkalmazható újdonságot mutatunk be a LED-es panelek gyártástechnológiájával kapcsolatban
Tekintsük a problémakört gyártástechnológiai sorrendben! Első mindig a forraszanyag vagy vezetőragasztó felvitele a hordozóra. Jó esetben itt használható a hagyományos stencilnyomtató berendezés. De a LED-es gyártásban sokszor előfordul nagyon nagy panelek alkalmazása, illetve gyakran nem FR4-alapú hordozót használnak, hanem valamiféle fóliát. A stencilnyomtatás általános jellemzője, hogy a stencilen nyújtani-alakítani nem lehet. Így hiába van rendkívül pontos stencilnyomtatónk, stencilünk, a hordózó pontatlanságai meg fognak jelenni a nyomat forrasztási felülethez viszonyított elcsúszásában. Egyes esetekben az így okozott elcsúszás olyan mértékű lehet, hogy az újraömlesztés után is hibát generál. Persze a nyomtatók (így a SPEEDLINE MPM nyomtatók is) nagy része már előre meg tudja mondani, hogy a hordozó stencilhez viszonyított megnyúlása elég kicsi-e ahhoz, hogy érdemes legyen rá nyomtatni. De ha a hordozóink fele kiesne ezen az ellenőrzésen, így ezzel az információval nem jutunk sokkal előre. A LED-es gyártás logikus forraszpaszta-, vagy vezetőragasztó-felviteli technológia alternatív technológiája a diszpenzer alkalmazása. Persze ez a berendezés sohasem képes arra a sebességre, mint egy nyomtató. De mivel a LED-nél alkatrészenként csak néhányszor annyi kontaktfelület van, mint ahány alkatrész, gyors adagológéppel megközelíthető a beültetők sebessége.
Milyen előnyei és hátrányai vannak adagológép használatának nyomtató alkalmazásához képest LED-es alkalmazás esetén?
1. ábra. CAMALOT Nanoshot precíziós, nagy sebességű adagolófejA SPEEDLINE CAMALOT közelmúltban bemutatott PRODIGY adagológépe pont ezen a területen lépett nagyot a diszpenzerek képességeiben. 1,5 G-re képes lineáris motorokkal szerelt tengelyrendszere a leggyorsabb a piacon, és ugyanakkor legpontosabb adagolást tesz lehetővé. Akár két adagolófejjel is felszerelhető, így forraszpaszta- és ragasztóadagolásra egy gépen belül lehetőség van.
Az SMT ragasztófelvitel a másik terület, ahol változás látszik az iparban. Bizonyos nagy fényerejű fényforrásoknál kritikus, hogy a LED pontosan a mechanikusan ráépülő lencse fókuszpontjába kerüljön. Márpedig az SMT technológiánál az alkatrészek végső pozícióját a „fizika", a forraszanyag megolvadt állapotában fellépő erők határozzák meg. Természetesen erre csak bizonyos tűréssel van hatásunk. A lényeg, hogy sok esetben a forrasztási felületek közé ragasztót is tesznek a gyártók, hogy az újraömlesztés során az alkatrész ne tudjon elmozdulni. A ragasztó jóval a forraszanyag olvadáspontja alatti hőmérsékleten megköt, így mire forrasztásra kerül a sor, az alkatrészt nem tudja a forraszanyag elhúzni. Tehát az alkatrész végső pozíciója a beültetőgép helyezési pontosságától függ.
Ezzel el is érkeztünk az SMT beültetőgépek körüli problémákhoz. Eddig „csak" az volt a feladat, hogy az alkatrész legalább a fele forrasztási felületre rálógjon. A LED-ek elég nagy alkatrészek, így ez a követelmény nem jelent kihívást a legtöbb, ma kapható beültetőgép-gyártónak. De ha az alkatrész pozíciójára ennél szűkebb a tolerancia, azt a Pick&Place berendezésnek is követnie kell. Egyre fontosabb a beültetőgépek végső (legnagyobb) helyezési pontossága. Ez fontos tendencia.
2. ábra. Ugyanazon LED felülnézeti képe különböző megvilágítássalA YAMAHA Sigma sorozatú beültetői egy másik, a fentiekkel kapcsolatos problémára is megoldást kínálnak. Igen, ezek a gépek rendkívül pontosak. A max. 15 mikron 3 szigma szórásnál a legtöbb konkurensnél jobb pontosságot mutat. De hiába van 5 mikronos szórása a beültetési folyamatunknak, ha a félvezető chip pozíciója a tokozáson belül és a tok mérettűrése ennél jóval nagyobb lehet. Mivel LED-ekről van szó, belenézhetünk a tok belsejébe. A YAMAHA megoldásával az alkatrész végső helyezésekor figyelembe vesszük a félvezető chip tokon belüli helyzetét, és ezt próbáljuk, 5 mikron szórással a kívánt pozícióba helyezni. Ha mindezt a fentiek szerint ragasztózott panelre tesszük, nagyon pici szórással a fókuszpontba tudjuk helyezni a fényforrásunkat. Így persze a beültetés lényegesen lassabb. Minden egyes alkatrésznél felvétel előtt meg kell nézni a chip és a tok egymáshoz viszonyított helyzetét, majd ezután felvenni, elvégezni a tok hagyományos helyezését, és a két kalkulált ofszetet összeadva elvégezni a helyezést.
Természetesen nem ez az egyetlen problémakör a LED-ek beültetése területén. A YAMAHA éppen most hoz ki egy több, mint 50 oldalas dokumentumot, ami összefoglalja a LED-beültetéssel kapcsolatos géptulajdonságokat, opciókat. Ezek között természetesen az első helyen említik az összes YAMAHA gép azon tulajdonságát, hogy extrém hosszú panelek kezelésére képesek. Ez már tán nem újdonság. Talán érdekesebb opció a LED Binning szoftver. Korábban a LED-ek gyártása során felmerülő pozicionálási hibák kompenzálására mutattunk lehetséges utólagos megoldást. Sajnos, a LED-ek fényereje és színhőmérséklete is sokkal jobban szórhat, mint azt a végtermék specifikációja megengedi. Ezért aztán a LED-gyártók a terméküket fényerő és színhőmérséklet szerint osztályozzák. Tehát ugyanazon cikkszám alatt rengeteg, a végtermék szempontjából eltérő LED-et kaphatunk. Arra sok esetben nincs lehetőség, hogy a raktárban ezeket különválogassák, adott gyártáshoz csak azonos osztályozású LED-eket vigyenek ki. A LED Binning erre a problémakörre elektromos megoldást ad. Ha egy LED fényereje stb. más, hajtsuk meg kicsit kisebb vagy nagyobb árammal, akkor már a termékünk végső fényereje bele fog esni a specifikációba. Vagyis, használjunk más értékű ellenállást, más alkatrészeket adott LED meghajtásához! Ez könnyű megoldásnak tűnik, bár könnyen azt eredményezi, hogy az egyébként elég egyszerű beültetőprogramunknak több száz verziója lesz. Mégis hogyan válasszuk ki mindig a megfelelőt? Ki tudja ezt követni, ha pl. 5-10-féle különböző LED van egy panelon és mindegyiknek 10-20 osztálya? Nos, erre a kihívásra hozott ki a YAMAHA profi szoftvert. Az alkatrész cikkszáma mellett az osztály is letárolható. Ki lehet választani a programverziót meghatározó alkatrészeket (osztályozott LED-ek), így amikor az új tekerccsel kell folytassuk a gyártást, az alkatrészosztály meghatározásával automatikusan kiválasztódik a megfelelő programverzió. A gépek automatikusan a megfelelő egyéb alkatrészeket ültetik a más osztályú LED-ek mellé. És mi a helyzet, ha az ellenállások a kétoldalas panel esetén a termék első oldalán vannak, a LED pedig a második oldalra kerül? Ebben az esetben terveznünk kell. Előre meg kell nézzük, hogy milyen osztályú LED-ből tudunk dolgozni! Szintén az osztálykód alapján kiválasztjuk az első oldal beültetőprogramját. A második oldal beültetésénél akár a panel barcode-ja alapján tudhatjuk, hogy pontosan melyik osztályú LED-nek kell az adott panelra kerülnie. Egyszerű feladatnak tűnik, de minden eshetőséget figyelembe véve elég komoly háttérszoftver kell ahhoz, hogy ez a probléma az operátor szemszögéből is könnyen kezelhető legyen. A LED-beültetéshez legfontosabb ugyanakkor, hogy az alkatrészek speciális igényeinek megfelelő speciális beültetőfejek elérhetőek legyenek. A YAMAHA ezen a területen is teljes megoldást kínál.
3. ábra. Részlet az új YAMAHA LED-témakörű katalógusbólKérje részletes katalógusunkat kollégáinktól! A YAMAHA, mint a világ egyik legnagyobb beültetőgép-gyártója, fel van készülve az ilyen kihívásokra. Kész megoldást kínál jelenlegi és jövőbeli ügyfeleinek.
Elérkeztünk az SMT gyártósorunk végső folyamateleméhez, az újraömlesztő kemencéhez. A forrasztás szempontjából a LED technológia nem nagy kihívás. A gondot itt inkább az okozza, hogy sokszor hatalmas panelekre relatív kevés alkatrész kerül. Mit jelent ez? Azt, hogy az egyébként bonyolult termékre tervezett gyártósorunk beültetőgépei az eddigieknél sokkal gyorsabban végeznek egy akár 900—1200 mm hosszú panellel. Könnyen ki lehet kalkulálni, hogy ebben az esetben az újraömlesztő kemence válhat a szűk keresztmetszetté a soron. Ez pedig nem megengedhető, a rossz beültetőgép-kihasználtság a beruházásunk megtérülését fenyegetheti. Tehát gyorsítanunk kell a kemencén. Bár hosszabb kemence választásával ez megoldható lehet, de egy bizonyos méret felett sok probléma léphet fel. Ennél okosabb megoldásnak tűnik a két sínpályás kemence alkalmazása.
4. ábra. ELECTROVERT OmniMAX újraömlesztő kemenceA SPEEDLINE ELECTROVERT most fejlesztett egy új opciót OmniES és OmniMAX típusú kemencéihez, amely leehetővé teszi akár 450 mm széles panelek két sínpályán történő forrasztását. Ilyen széles panelekhez ajánlott a központi alátámasztó rendszer alkalmazása, ezen opció is elérhető a két sínpályás kemencékhez. Minden két sínpályás ELECTROVERT kemence fontos tulajdonsága, hogy a két pálya sebessége és szélessége is önállóan állítható. Így akár teljesen különböző termékek egyidejű gyártására is alkalmasak lehetnek ezen berendezések.
Természetesen a két sínpályás megoldás némileg bonyolultabb panelmozgató rendszerek alkalmazását teszi szükségessé. A NUTEK panelmozgató berendezések legnagyobb előnye, hogy a standard gépeken túl igen gyors átfutással bármilyen, egyedi igényű berendezést meg tudnak építeni mindenféle felár nélkül. A lehetőségek tárháza végtelen. Ugyanakkor a NUTEK igen széles körű tapasztalata a panelkezelés terén segít az alkalmazáshoz legmegfelelőbb megoldás megtalálásában.
5. ábra. Két sínpályás kemence lehetséges sorbaillesztése traverserekkelA LED-es világítótestek gyártása nem ér véget az SMT területen. A legtöbb vevő kész megoldást vár a beszállítóitól. A LED-panelek házba, világítótestbe szerelése is különleges kihívások elé állíthatja a gyártót. Itt alapvetően két problémakör merül fel. Az egyik a nagy teljesítményű LED-ek hőelvezetése. Ezen eszközök nagyon kis felületen, nagyon nagy teljesítményt adnak le, s bár hiába a jó hatásfok, ezen teljesítmény egy része továbbra is hő formájában távozik. Alapvető feladat ilyenkor megfelelő hővezető paszta precíz felvitele. Az adagolás pontossága, zárványmentessége egyszerű feladatnak tűnik. Ehhez hozzájön az ilyen anyagok hátrányos tulajdonsága, mégpedig az abrazivitásuk, vagyis az, hogy az anyagban lévő kis szemcsék mint egy polírozópaszta, kikezdik az adagolófej alkatrészeit. Ez első közelítésben az adagolási pontosságot tudja lerontani, a későbbiekben pedig kulcsfontosságú alkatrészeket tehet tönkre, megdrágítva a berendezésünk üzemben tartását. A SCHEUGENPFLUG adagolástechnikai specialistacég sokéves tapasztalata és világszabadalmai pont ilyen problémákra kínálnak professzionális megoldást. A termékük nem véletlenül rendkívül népszerű kritikus anyagok adagolásához. A rendszerük előnye a tervezhető karbantartási alkatrészköltség és a karbantartások közötti megbízható, folyamatos, térfogatalapú, pontos adagolás. Ugyanezen megoldások alkalmazhatóak kétkomponensű anyagok adagolására is. Itt is sok esetben az abrazív tulajdonság miatt fontos a profi adagolófej használata. Kétkomponensű anyagokat sokszor használnak LED-es világítótestek végső kiöntésére, szigetelésre, tömítésre. Ezen problémakör különösen kültéren is használható áramköröknél fontos. De alapvetően a hosszú élettartamra tervezett egységek megbízhatóságát is lényegesen lehet javítani ezzel a megoldással.
Az ELAS Kft. szakemberei jelentős tudást, tapasztalatot halmoztak fel a közel 20 éves működésünk során az elektronikai gyártástechnológia területén. Folyamatosan figyelemmel kísérjük a világban felmerülő új tendenciák, technológiák változását. Első kézből értesülünk a legújabb fejlesztésekről, problémákról és megoldási lehetőségeikről. Ezen tudásunkat szívesen megosztjuk partnereinkkel. További információért a fentiekkel kapcsolatban, vagy bármilyen probléma, kihívás esetén bátran keressék meg szakembereinket!
