Tiếng Việt 
Tự động hóa nhà máy trong lắp ráp PCB: Dây chuyền SMT cải thiện chất lượng và kiểm soát sản xuất như thế nào
Việc lắp ráp PCB không còn chỉ là một bước sản xuất đơn giản nữa. Đối với nhiều nhà sản xuất thiết bị điện tử, nó đã trở thành một trong những phần quan trọng nhất của chất lượng sản phẩm.
Một sai sót nhỏ trên dây chuyền sản xuất có thể dẫn đến hàn kém, thiếu linh kiện, hoạt động không ổn định hoặc hỏng hóc tại hiện trường. Đây là lý do tại sao ngày càng có nhiều nhà máy chuyển từ lắp ráp thủ công hoặc bán thủ công sang sản xuất SMT tự động.
SMT hay Công nghệ gắn trên bề mặt, cho phép các linh kiện điện tử được đặt trực tiếp lên bề mặt của PCB. Nó hỗ trợ các thành phần nhỏ hơn, tốc độ sản xuất cao hơn và kiểm soát quy trình tốt hơn. Nhưng giá trị thực sự của SMT không chỉ là tốc độ. Một dây chuyền SMT tốt giúp các nhà máy xây dựng quy trình ổn định hơn và dễ truy xuất nguồn gốc hơn.
Đối với các công ty sản xuất bảng điều khiển, mô-đun điện, thiết bị điện tử ô tô, sản phẩm LED, thiết bị công nghiệp hoặc điện tử tiêu dùng, việc tự động hóa nhà máy trong quá trình lắp ráp PCB có thể giúp quản lý hoạt động sản xuất hàng ngày dễ dàng hơn nhiều.
Trong tập hợp PCB, nhiều thứ xảy ra trong một thời gian ngắn.
Miếng dán hàn phải được in đúng vị trí. Các thành phần phải được đặt chính xác. Bảng phải đi qua lò phản xạ nhiệt với nhiệt độ thích hợp. Sau đó, thiết bị kiểm tra phải kiểm tra xem bo mạch có đạt chất lượng yêu cầu hay không.
Nếu các bước này được xử lý riêng biệt thì vấn đề sẽ khó phát hiện hơn. Người vận hành chỉ có thể nhận thấy lỗi sau khi nhiều bo mạch đã được sản xuất. Vào thời điểm đó, vật liệu, nhân công và thời gian sản xuất đã bị lãng phí.
Tự động hóa giúp kết nối các bước này thành một quy trình được kiểm soát.
Dòng SMT hiện đại có thể giảm bớt việc xử lý thủ công. Nó cũng có thể làm cho mỗi quá trình dễ dàng hơn để theo dõi. Khi thiết bị được kết hợp phù hợp, toàn bộ dây chuyền sẽ trở nên dễ dự đoán hơn. Đây là sự trợ giúp lớn cho các nhà máy đang cần sản lượng ổn định hàng ngày.
Một dòng SMT hoàn chỉnh thường bao gồm một số máy. Mỗi người đều có công việc riêng nhưng máy móc phải làm việc cùng nhau.
Trình tải PCB gửi các tấm ván trần vào dây chuyền sản xuất. Nó giúp giữ cho quá trình cho ăn ổn định và giảm sự tiếp xúc thủ công với các tấm ván.
Bước này có thể trông đơn giản nhưng nó vẫn quan trọng. Nếu bảng không được nạp trơn tru, toàn bộ dây chuyền có thể dừng lại. Đối với sản xuất số lượng lớn, tải ổn định giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian.
Máy in dán hàn áp dụng dán hàn vào miếng đệm PCB thông qua khuôn tô. Đây là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình lắp ráp SMT.
Nhiều khuyết tật hàn bắt đầu từ đây. Nếu dán quá nhiều, quá ít hoặc in sai vị trí thì các máy sau này không thể khắc phục được hoàn toàn vấn đề.
Việc in ấn tốt phụ thuộc vào chất lượng stencil, áp suất, tốc độ, hỗ trợ PCB và căn chỉnh. Vì lý do này, nhiều nhà máy rất chú trọng đến việc thiết lập máy in.
SPI có nghĩa là Kiểm tra dán hàn. Nó kiểm tra miếng dán hàn sau khi in.
Máy này có thể kiểm tra chiều cao dán, khối lượng, diện tích và độ lệch. Nó giúp nhà máy phát hiện sớm các vấn đề về in ấn trước khi lắp đặt các bộ phận.
Điều này rất hữu ích vì phát hiện sớm luôn rẻ hơn so với sửa chữa muộn. Nếu dán hàn sai, dây chuyền có thể dừng và điều chỉnh quá trình in trước khi nhiều bảng khác bị ảnh hưởng.
Máy gắp và đặt đặt các thành phần vào PCB. Đây là máy chính để lắp ráp SMT.
Nó cần phải xử lý các kích cỡ thành phần, gói hàng, bộ cấp liệu, vòi phun và vị trí đặt khác nhau. Đối với các PCB hiện đại, các thành phần có thể rất nhỏ và dày đặc. Điều này làm cho độ chính xác rất quan trọng.
Máy định vị cũng phải phù hợp với nhu cầu sản xuất thực tế của nhà máy. Một số nhà máy cần tốc độ rất cao. Những người khác cần linh hoạt hơn cho các lô vừa và nhỏ. Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào loại sản phẩm, độ phức tạp của BOM và kế hoạch sản xuất.
Sau khi đặt, PCB đi vào lò chỉnh lại dòng. Kem hàn tan chảy và tạo thành các mối hàn giữa các bộ phận và miếng đệm.
Quá trình chỉnh lại dòng chảy ổn định là rất quan trọng đối với chất lượng mối hàn. Cấu hình nhiệt độ phải phù hợp với chất hàn, vật liệu PCB, độ dày tấm và các yêu cầu về thành phần.
Nếu nhiệt độ không được kiểm soát tốt, nhà máy có thể thấy các mối hàn nguội, vết lõm, lỗ rỗng hoặc hư hỏng linh kiện. Đây là lý do tại sao không nên đoán cài đặt lò reflow. Chúng nên được kiểm tra và điều chỉnh dựa trên bảng thật.
AOI có nghĩa là Kiểm tra quang học tự động. Nó kiểm tra PCB đã lắp ráp sau khi chỉnh lại dòng.
AOI có thể phát hiện các lỗi thường gặp như thiếu bộ phận, sai hướng, lệch, mối hàn kém, vấn đề về cầu nối và phân cực. Nó giúp người vận hành tìm ra vấn đề một cách nhanh chóng và cải thiện quy trình.
Đối với nhiều nhà máy, AOI không chỉ là một cỗ máy kiểm tra. Nó cũng là một công cụ phản hồi. Kết quả kiểm tra có thể cho thấy quy trình cần được chú ý ở đâu.
Một dây chuyền SMT tốt mang lại cho nhà máy nhiều thứ hơn là những tấm ván lắp ráp. Nó cung cấp cho nhà máy thông tin quy trình hữu ích.
Khi việc kiểm tra, sắp xếp, hàn lại chất hàn và AOI được kết nối trong một quy trình sản xuất, nhà máy có thể hiểu được vấn đề xảy ra ở đâu. Người vận hành có thể phản hồi nhanh hơn. Các kỹ sư có thể điều chỉnh các thông số quy trình dựa trên dữ liệu thực tế.
Điều này đặc biệt quan trọng khi nhà máy xử lý các loại PCB khác nhau.
Một ngày nào đó dòng có thể chạy bảng LED. Ngày hôm sau nó có thể chạy bảng điều khiển công nghiệp. Sau đó có thể sản xuất bo mạch cung cấp điện hoặc thiết bị điện tử ô tô. Mỗi sản phẩm có kích thước, thành phần, nhu cầu hàn và điểm kiểm tra khác nhau.
Tự động hóa làm cho việc chuyển đổi có tổ chức hơn. Nó cũng làm giảm sự phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân. Tất nhiên, những người vận hành có tay nghề vẫn rất quan trọng. Nhưng một đường lối ổn định giúp nhóm làm việc có tiêu chuẩn rõ ràng hơn.
Nhiều nhà máy tập trung vào tốc độ sản xuất trước tiên. Điều đó có thể hiểu được. Mọi người đều muốn sản lượng cao hơn.
Nhưng trong quá trình lắp ráp PCB, tốc độ không được kiểm soát có thể tạo ra tổn thất lớn hơn.
Trước khi sản xuất hàng loạt, nhà máy nên xem xét kích thước PCB, thiết kế bảng điều khiển, danh sách thành phần, loại dán hàn, thiết kế khuôn tô, sơ đồ cấp liệu, tiêu chuẩn kiểm tra và hồ sơ chỉnh lại dòng. Những chi tiết này ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng.
Một giải pháp SMT thực tế nên được lên kế hoạch xoay quanh sản phẩm thực, không chỉ xoay quanh các thông số kỹ thuật của máy.
Ví dụ: một nhà máy sản xuất bảng mạch LED đơn giản có thể cần một dây chuyền khác với một nhà máy sản xuất bảng điều khiển ô tô. Một nhà máy có quy mô sản xuất hỗn hợp cao, khối lượng thấp có thể quan tâm nhiều hơn đến việc chuyển đổi linh hoạt. Một nhà máy có đơn hàng lớn có thể quan tâm nhiều hơn đến tốc độ và sản lượng liên tục.
Đây là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất thích làm việc với nhà cung cấp có thể xem xét toàn bộ quy trình sản xuất. I.C.T cung cấp giải pháp dây chuyền sản xuất SMT cho các ứng dụng lắp ráp PCB khác nhau, bao gồm lựa chọn máy, thảo luận quy trình, cài đặt và hỗ trợ đào tạo.
Mục tiêu không chỉ là mua máy móc. Mục tiêu thực sự là xây dựng một dây chuyền có thể vận hành trơn tru trong quá trình sản xuất hàng ngày.
Tự động hóa không thể loại bỏ mọi vấn đề. PCB lắp ráp vẫn cần kỹ thuật tốt, vật liệu tốt và quản lý sản xuất tốt.
Nhưng nó có thể làm giảm nhiều vấn đề phổ biến.
Xử lý thủ công có thể gây trầy xước, nhiễm bẩn, hướng bảng sai hoặc nạp giấy không ổn định. Thiết bị xử lý tự động giúp giảm sự tiếp xúc không cần thiết với PCB.
Điều này rất hữu ích cho các sản phẩm yêu cầu sản xuất sạch và ổn định.
SPI và AOI cho phép các nhà máy tìm ra vấn đề sớm hơn. Thay vì đợi đến lần thử nghiệm cuối cùng, nhóm có thể xem các vấn đề về quy trình trong quá trình sản xuất.
Điều này làm giảm việc làm lại và giúp bảo vệ lịch trình giao hàng.
Một máy in được kiểm soát và lò nung lại có thể cải thiện tính nhất quán của mối hàn. Điều này rất quan trọng đối với các sản phẩm được sử dụng trong điều khiển công nghiệp, điện tử công suất và điện tử ô tô, nơi độ tin cậy rất quan trọng.
Khi mỗi bước của quy trình được giám sát, việc tìm ra nguyên nhân gốc rễ của lỗi sẽ trở nên dễ dàng hơn.
Nếu hàn quá nhiều, nhóm có thể kiểm tra việc in ấn. Nếu một thành phần được dịch chuyển, họ có thể kiểm tra vị trí. Nếu mối hàn yếu có thể xem lại profile hàn lại.
Điều này làm cho việc khắc phục sự cố nhanh hơn và thiết thực hơn.
Sản xuất thông minh không phải lúc nào cũng có nghĩa là một nhà máy rất phức tạp.
Đối với nhiều nhà sản xuất thiết bị điện tử, mọi việc bắt đầu từ những cải tiến đơn giản. Đường dây sẽ chạy ổn định hơn. Dữ liệu sản xuất sẽ dễ thu thập hơn. Người vận hành sẽ tìm ra vấn đề nhanh hơn. Các kỹ sư nên đưa ra quyết định dựa trên thực tế chứ không phải phỏng đoán.
Một số dây chuyền SMT còn có thể kết nối với hệ thống truy xuất nguồn gốc, MES, quét mã vạch và giám sát sản xuất. Những công cụ này giúp các nhà máy ghi lại những thông tin sản xuất quan trọng.
Đối với những sản phẩm yêu cầu theo dõi chất lượng, việc truy xuất nguồn gốc rất hữu ích. Nếu vấn đề về chất lượng xuất hiện sau đó, nhà máy có thể kiểm tra lịch sử sản xuất và hiểu lô, máy, vật liệu hoặc quy trình nào có thể liên quan.
Điều này ngày càng trở nên quan trọng hơn trong điện tử ô tô, điện tử y tế, điều khiển công nghiệp và các sản phẩm năng lượng.
Không có một dòng SMT nào phù hợp với mọi nhà máy.
Trước khi lựa chọn thiết bị, nhà sản xuất nên suy nghĩ về một số câu hỏi:
Kích thước PCB nào sẽ được sản xuất?
Thành phần nhỏ nhất là gì?
Có bao nhiêu sản phẩm khác nhau sẽ chạy trên dây chuyền?
Sản lượng dự kiến hàng ngày là bao nhiêu?
Có cần thiết phải có SPI không?
2D AOI là đủ hay cần 3D AOI?
Sau này nhà máy có cần MES hay truy xuất nguồn gốc không?
Có đủ không gian cho một đường thẳng không, hoặc có cần điều chỉnh bố cục không?
Những câu hỏi này nghe có vẻ cơ bản nhưng chúng có thể ngăn chặn nhiều vấn đề sau này. Một dòng SMT được quy hoạch tốt phải phù hợp với sản phẩm, cách bố trí tòa nhà, đội ngũ và sự phát triển trong tương lai.
Việc xem xét các ví dụ sản xuất thực tế trước khi đưa ra quyết định cũng rất hữu ích. Các nhà máy khác nhau có thể có cách bố trí dây chuyền và lựa chọn quy trình khác nhau. I.C.T chia sẻ một số trường hợp dự án lắp ráp PCB cho thấy cách sử dụng các giải pháp SMT, DIP, lớp phủ, kiểm tra và tự động hóa trong các nhà máy của khách hàng thực.
Các trường hợp thực tế rất hữu ích vì chúng cho thấy cách thiết bị được áp dụng trong sản xuất hàng ngày chứ không chỉ trông như thế nào trong danh mục.
Tự động hóa nhà máy trong lắp ráp PCB không chỉ là thay thế con người bằng máy móc. Đó là làm cho hoạt động sản xuất ổn định hơn, rõ ràng hơn và dễ kiểm soát hơn.
Một dòng SMT tốt giúp giảm thiểu lỗi thủ công. Nó cải thiện việc kiểm tra. Nó hỗ trợ chất lượng hàn tốt hơn. Nó cũng cung cấp cho các kỹ sư thêm thông tin để cải thiện quy trình.
Đối với các nhà sản xuất thiết bị điện tử, điều này có thể tạo ra sự khác biệt thực sự. Kiểm soát quy trình tốt hơn có nghĩa là ít lỗi hơn, giao hàng suôn sẻ hơn và tự tin hơn về chất lượng sản phẩm.
Khi các sản phẩm PCB trở nên nhỏ hơn, phức tạp hơn và được sử dụng rộng rãi hơn trong các ứng dụng quan trọng, thì quá trình tự động hóa SMT sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất thiết bị điện tử hiện đại.
