Elektronik 05/2015 - Systemy magazynowania komponentów

Nowoczesne systemy zarządzania i magazynowania dla komponentów SMD

Technologia montażu powierzchniowego SMT dzięki możliwości pełnej auto­matyzacji, łatwość i elastyczność procesu produkcji pozwala na maksymaliza­cję korzyści ekonomicznych i jakościowych dla producentów elektroniki. Chęć uzyskania jak największej wydajności linii produkcyjnych oraz wysokie wymaga­nia techniczne stawiane gotowym urządzeniom powodują, że producenci muszą jak najlepiej optymalizować proces SMT. Jednym z ważniejszych wymogów jest zapewnienie optymalnych warunków przechowywania wrażliwych komponentów SMD oraz odpowiednie zarządzanie magazynem tak, aby przestoje linii produk­cyjnych były jak najkrótsze.

Na rynku są dostępne dedykowa­ne rozwiązania pozwalające na eliminację większości proble­mów wiążących się z przechowywaniem podzespołów.

Pierwszym istotnym problemem w magazynowaniu podzespołów jest wpływ wilgoci zawartej w powietrzu. O nega­tywnych skutkach oddziaływania tego czynnika nikogo nie trzeba przekony­wać. Obudowy komponentów SMD są podatne na absorpcję wilgoci z otacza­jącego je powietrza. W wyniku dyfuzji wilgoć wnika w strukturę elementów, gromadząc się w ich wnętrzu. Podczas procesu lutowania rozpływowego, pod wpływem wzrostu temperatury, zmaga­zynowana wilgoć gwałtownie zwiększa swoją objętość, powodując mikropęk­nięcia. Problemem jest też postępująca korozja i inne uszkodzenia, gdyż są one niewidoczne dla standardowych syste­mów inspekcji. Negatywny wpływ wil­goci jest tym większy, im wyższą tem­peraturę osiągają komponenty podczas lutowania. W zawiązku z powyższym technologia bezołowiowa czyni monto­wane elementy jeszcze bardziej narażo­nymi na defekty tego typu.

W zależności od typu i materiałów użytych podczas produkcji obudowy, komponenty są w różnym stopniu po­datne na absorpcję wilgoci oraz na uszkodzenia podczas lutowania rozpły­wowego. Poziomy wrażliwości na wilgoć komponentów MSD (Moisture Sensitive Devices) zostały określone w normie IPC/JEDEC J-STD-020D.1. Jak pokazano w tabeli 1, komponenty mają określony przez producenta poziom wrażliwo­ści na wilgoć i co za tym idzie przypisa­ny maksymalny czas, przez który mogą przebywać poza środowiskiem suchym (<5% RH). Wymusza to na producentach kontrolę czasu spędzanego przez dany komponent poza suchym opakowaniem próżniowym lub szafą klimatyczną.

Rozwiązania firmy Essegi

Na rynku dostępne są różne syste­my przeznaczone do przechowywania komponentów MSD, od najprostszych opakowań próżniowych (dry bag) po zaawansowane szafy klimatyczne. Omówienie charakterystycznych funk­cjonalności tych produktów warto do­konać na przykładzie sprzętu produko­wanego przez włoską firmę Essegi, któ­ra specjalizuje się w produkcji nowo­czesnych rozwiązań magazynowych do przechowywania wrażliwych kompo­nentów. Urządzenia te oprócz utrzymywania i kontroli wilgoci na wymaganie niskim poziomie (<5% RH) automatycznie zliczają i kontrolują czas przez który komponenty wrażliwe znajdują się poza magazynem. Czas ten jest porównywa­ny z wartościami dopuszczalnymi. Gdy limit czasu zostanie przekroczony urzą­dzenie komunikuje to oraz blokuje dane opakowanie z komponentami przed uży­ciem w produkcji.

Opakowania z elementami są umieszczane w specjalnych kasetach, w któ­rych są pobierane oraz podawane automatycznie przez urządzenie. Dzięki za­stosowaniu kaset w magazynie można przechowywać wszystkie rodzaje opa­kowań, które się w nich mieszczą, a więc rolki, tacki JEDEC, worki, końcówki taśm. Operacja załadunku/rozładunku odbywa się przez specjalne okienko zlokalizowane na froncie maszyny, dzięki czemu istnieje możliwość jednoczesnego podania lub pobrania do 27 kaset z rol­kami na taśmy szerokości 8 mm. Takie rozwiązanie powoduje, że podczas załadunku/rozładunki wpływ wilgoci z zewnątrz na wewnętrzną atmosferę magazynu jest minimalny.

Każde opakowanie umieszczone w magazynie jest opatrzone kodem kreskowym, który maszyna automatycznie skanuje. Oprogramowanie zawiera bazę danych o komponentach. Przechowywane są tam informacje o typie magazynowanych komponentów, liczbie w danym opakowaniu, stopniu wrażli­wości na MSD itd.

Dzięki automatycznemu przypisywa­niu pierwszego wolnego miejsca w ma­gazynie do wprowadzanego opakowa­nia komponentów, wyeliminowany zo­stał problem istnienia pustych przestrze­ni magazynowych występujący w stan­dardowych magazynach. Pozwala to na redukcję potrzebnego miejsca o oko­ło 70% w stosunku do standardowych rozwiązań.

Połączenie magazynu z automa­tem Pick & Place lub innym zewnętrz­nym systemem produkcyjnym pozwala na automatyczne przesłanie informacji o aktualnie potrzebnych komponentach i ich ilości oraz podanie ich przez urzą­dzenie. Dzięki temu załadunek i rozła­dunek magazynu nie zabiera czasu ope­ratora oraz eliminuje możliwość pobra­nia błędnego opakowania. Ponadto baza danych o komponentach pozwala na bie­żącą kontrolę stanów magazynowych. Oprogramowanie firmy ESSEGI sygna­lizuje, gdy ilość któregoś ze zmagazyno­wanych elementów spada poniżej okre­ślonego poziomu, co pozwala na przy­gotowanie zakupów. Powyższe cechy po­zwalają na redukcję czasu przestojów li­nii produkcyjnej SMT nawet o 80%.

Skrócenie przestojów przekłada się na znaczne zwiększenie wydajności, co daje wymierne oszczędności. Przy założeniu półgodzinnego przestoju linii produkcyjnej w ciągu jed­nej zmiany, spowodowanego brakiem potrzebnych materiałów, kosztu godzinnego przestoju linii na poziomie 1 tys. złotych oraz 240 dni roboczych w ciągu roku, oszczędności związane z zastosowaniem systemu ESSEGI to blisko 100 tys. złotych rocznie. Powyższe kalkula­cje nie uwzględniają oszczędności zwią­zanych z redukcją niezbędnego miejsca magazynowego oraz skróceniem czasu pracy operatora.

Możliwość połączenie wielu urządzeń w jeden system pozwala otrzymać ma­gazyn o pojemności przystosowanej do potrzeb produkcji. Magazyny są dostęp­ne w dwóch wersjach w pełni automa­tycznych ACS2000 (pojemność do 2059 taśm 8 mm) i ACS1100 (pojemność do 1100 taśm 8 mm) oraz dwóch w posta­ci szaf z półkami ACS500 oraz ACS400.

PB Technik

www.pbtechnik.com.pl