У статті обговорюється, як завдяки зменшенню лінії різання в оптимізованій конструкції панелі з друкованими платами була зменшена відстань між платами, а кількість плат на панелі збільшена з 440 до 540, що призвело до підвищення ефективності всього процесу.
Щоб пройти через конвеєр у стандартному виробництві SMT, окремі друковані плати розміщуються на панелі. Розділення панелей, тобто депанелювання, зазвичай відбувається в автономному режимі, після завершення повного циклу монтажу та перевірки. При використанні механічного депанелювання простір між окремими друкованими платами має забезпечувати достатньо місця для використання ріжучих інструментів, таких як різці або пилки. Залежно від інструменту, що використовується, слід дотримуватися мінімальної відстані різання 2-3 мм. Крім того, якщо на платах будуть розміщені чутливі SMT компоненти, то щоб уникнути пошкодження від механічного впливу або забруднення частинками, розгляньте можливість збільшення відстані між лініями різання та друкованою платою.
З іншого боку, лазерне депанелювання вимагає меншого зазору для різання, що призводить до зменшення простору між окремими друкованими платами, збільшення щільності розміщення плат та зменшення відходів. Щоб визначити простір, необхідний для лазерного депанелювання жорстких друкованих плат, лінію розрізу підкладки було оптимізовано для досягнення якості розрізу без карбонізації та зміни кольору країв (мал. 1). Для різання використовувався зелений наносекундний лазер.
Малюнок 1. Мікроскопічне зображення лінії розрізу з високоякісним лазерним різанням (ліворуч). Якість боковин FR4 1,6 мм з оптимізованим пропилом без обвуглювання (праворуч).
Основним матеріалом друкованої плати був FR4 і було протестовано декілька панелей товщиною від 200 мкм до 1600 мкм. Результати показують, що для отримання найкращої якості без карбонізації ширину лінії розрізу необхідно регулювати відповідно до товщини матеріалу (мал. 2). Наведене нижче рівняння було скориговано відповідно до вимірювань лінії розрізу (w), товщини матеріалу (d) і параметрів підгонки (t), (a1) і (a2).
Найкраща підгонка отримана з параметрами t = (98,2 ± 9,8), a1 = (-1,4 ± 24,9) і a2 = (100 ± 13,6). Наведена функція є математичною моделлю, яка дозволяє розрахувати оптимальний розріз залежно від товщини матеріалу.
Малюнок 2. Математична функція пропилу, що оптимізує якість різу в залежності від товщини матеріалу FR4.
Оптимізація конструкції панелі описана в цій статті на реальному прикладі медичного застосування. Використаний матеріал друкованої плати – підкладка FR4 товщиною 0,8 мм. Процес депанелізації у програмі полягав у повному видаленні всього вмісту друкованої плати.
Компонування панелі було оптимізовано для відносно невеликого розміру однієї друкованої плати. Оскільки панель була розроблена для різання фрезеруванням, оригінальна конструкція мала мінімальну відстань між платами 2 мм. У оптимізованому шаблоні панелі, адаптованому для лазерної депанелізації, необхідна ширина різу для товщини 0,8 мм становить 160 мкм (відповідно до функції, показаної на мал.2). Завдяки цьому вдалося значно збільшити щільність друкованих плат в панелях, що показано на мал.3.
Оригінальний дизайн панелі
Оптимізований дизайн панелі
Малюнок 3. Порівняння дизайнів панелей.
Після лазерної депанелізації була оцінена ефективність усього процесу розділу плат, де вихід панелі визначався як загальна кількість окремих плат на панелі. Завдяки меншій лінії різання в оптимізованій конструкції відстань між платами була зменшена, що призвело до збільшення кількість розташованих плат на панелі з 440 до 540, тобто збільшилась на 22%, і до підвищення ефективності всього процесу. Час циклу на одиницю можна було скоротити з 1,6 с/плата в оригінальній схемі до 1,3 с/плата в оптимізованій схемі, незважаючи на те, що в оптимізованій схемі панелі було вирізано більше друкованих плат. Це пояснюється тим, що коли конструкція панелі була оптимізована для ширини лазерного різання, більшість ліній різання використовувалися одночасно для різання сусідніх друкованих плат лише з однією лінією різання. Нарешті, ефективність панелі відноситься до ефективного використання панелі та була покращена з 45% до 63%. Збільшене використання панелей призводить до зменшення відходів і економії витрат на друковані плати.
Таблиця 1. Порівняння конструкцій панелей до та після оптимізації.
| Оригінальний дизайн панелі | Оптимізований дизайн панелі | |
| Вихід панелі | 440 плат | 540 плат |
| Пропускна здатність | 1,6 с/плата | 1,3 с/плата |
| Ефективність панелі | 45% | 63% |
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнуть
Твитнуть