Produzione elettronica ad alto mix

PICK&PLACE –

Qual è l’impatto delle pick & place nella produzione elettronica conto terzi in un ambiente produttivo ad alto mix e quali sono gli elementi necessari per essere competitivi in un momento economico difficile?

I produttori di elettronica conto terzi concordano nell’affermare che operare in un mercato SMD competitivo e a elevato mix è già difficile in un periodo economico favorevole, figuriamoci in anni di crisi. Entrati ormai pienamente nel 2010, per essere competitivi i terzisti devono necessariamente superare le aspettative dei clienti ed elevare gli standard produttivi. Offrire prodotti di qualità nelle tempistiche richieste è ormai considerato un requisito di base, e non soddisfare tale requisito può portare a gravi conseguenze la sopravvivenza di un’azienda sul mercato. In un’economia con così tante variabili e incertezze, i terzisti possono differenziarsi grazie al livello di servizio che sono in grado di offrire ai clienti: questi ultimi tenderanno ad affidarsi ai fornitori in grado di garantire la maggior esperienza, la competenza tecnica e il know how necessario ad ottenere un risultato ottimale. Una prima analisi dell’anno in corso vede clienti con problemi a pianificare le attività e che necessitano quindi di un magazzino ridotto. La tendenza è di ritardare l’invio degli ordini richiedendo comunque tempi di realizzazione e consegna rapidi. Nello sforzo di aumentare il proprio business, i terzisti cercano di espandere il proprio portfolio clienti, andando ad affrontare nuove sfide tecnologiche.

Le chiavi del successo
Una delle principali chiavi per il successo in un ambiente produttivo ad alto mix è avere all’interno della propria linea produttiva pick & place che non richiedano tempi di fermo, che siano affidabili e che offrano ripetibilità di processo. In parole povere: che funzionino al meglio e con continuità, permettendo così ai terzisti di concentrarsi sul processo produttivo e sulla qualità del prodotto.
Ciò significa anche poter contare su macchinari con un alto livello di efficienza e che richiedano un intervento minimo dell’operatore. Una continuità di servizio se la struttura della pick & place è ridondante, in modo che la produzione possa continuare anche in caso di guasto ad una delle parti. Ad esempio, se la meccanica degli assi Z e theta è controllata da motori indipendenti, in caso di blocco di uno dei motori dovesse bloccarsi, l’intera testa non ne risentirebbe, e la produzione potrebbe continuare in attesa di un tecnico che ripari il guasto. Continuità di servizio significa inoltre una manutenzione minima, vale a dire circa 15-30 minuti al mese e una routine annuale di manutenzione che non supera le due ore. Questo è possibile con sistemi dal design semplice ma con una struttura robusta.

Continuità di processo
Quando si parla di uptime, macchinari più compatti e modulari offrono vantaggi aggiuntivi. Ad esempio, in una linea composta da sistemi modulari l’eventualità di un guasto non blocca l’intero processo, ma le schede passano attraverso il sistema che presenta il guasto e la produzione può continuare sulla pick & place successiva. La continuità di un processo è data anche dalla velocità e dall’efficacia con le quali è possibile cambiare il tipo di produzione su una linea. E’ abbastanza comune la necessità di cambiare la produzione anche una dozzina di volte all’interno di uno stesso turno, per questo motivo un set-up veloce è di fondamentale importanza. Il software di ottimizzazione di linea è un elemento chiave per un veloce set-up: deve essere funzionale e di facile utilizzo, deve includere una libreria per caricare e scaricare i programmi e deve essere multifunzione. Un buon software è in grado di automatizzare il ciclo produttivo giornaliero e di eliminare la necessità di intervento da parte dell’operatore per iniziare un nuovo ciclo produttivo. Esso inoltre deve effettuare in un unico set-up un cluster di più schede, in modo che schede con variazioni minime possano essere messe in produzione senza bisogno di modificare l’assetto dei feeder. Il software deve saper caricare velocemente i dati operativi del job del giorno e fornire il set-up dei feeder coinvolti nel processo. Un altro elemento importante da valutare nell’acquisto di pick & place sono i trolley. I trolley possono essere caricati fuori linea per un dato job, mentre la produzione sta lavorando su un altro, e al momento giusto i trolley possono essere invertiti. La pick & place deve essere in grado di leggere i fiducial mark sui trolley per assicurare una presa accurata dei componenti.
Nel caso in cui si debba tracciare la fase di presa, è necessario dotarsi di un sistema che supporti la funzione di apprendimento automatico, che controlli la posizione di presa ed effettui automaticamente tutte le necessarie correzioni per una presa ottimale. Una tra le opzioni di importanza cruciale per la continuità produttiva è la funzione di auto-teach dei BGA. In passato, i BGA con un pattern di sfere asimmetriche richiedevano molto tempo per la loro programmazione. Una pick & place dotata della funzione di auto-teach dei BGA ha la capacità di programmare in modo veloce e accurato anche i BGA con sfere asimmetriche.

Programmazioni ad hoc e flessibilità operativa
Negli ambienti produttivi ad alto mix può essere necessario creare programmi direttamente sulla macchina. Per schede più complesse è importante verificare direttamente in macchina la validità del posizionamento e la sua accuratezza. I sistemi migliori sono quelli che offrono un accesso facilitato per il rifornimento dei feeder o che consentono una duplicazione del set-up dei feeder per un processo non-stop. Per schede a circuiti multipli è importante avere un lettore di bad mark dotato di telecamera OCC in grado di rilevare un’ampia gamma di marcatori sui diversi sostrati, compresi i flex circuits. Lo stesso lettore deve anche supportare diversi tipi di scheda e avere una luminosità programmabile e un sistema di direzionamento delle luci in grado di migliorare la rilevazione dei fiducial.Una pick&place valida deve anche supportare un sistema laser per misurare accuratamente l’altezza di presa dei componenti senza necessità di contatto. La flessibilità dei sistemi gioca un importante ruolo in un processo produttivo ad elevato mix. Le pick & place modulari sono i sistemi più flessibili sul mercato e sono in grado di posizionare un’ampia varietà di componenti SMD anche con una singola macchina, con la possibilità di aggiungerne altre in una fase successiva, se le esigenze produttive dovessero aumentare. Alcuni produttori garantiscono il posizionamento dei componenti 01005 (0402) e i componenti di dimensioni 74 x 74 mm o 50 x 150 mm mediante l’utilizzo di un sistema di telecamere a visione multipla che offrono illuminazione a LED blu, verdi e rossi per la massima flessibilità. Sistemi di questo tipo supportano inoltre un sistema di visione che permette il posizionamento manuale di componenti odd-shape gestito dall’utente.

Nozzle di tutti i tipi
La fornitura di un’ampia gamma di nozzle è un elemento importante nella scelta di una pick & place, così come la possibilità di avere un sistema di auto-flussatura all’interno della macchina. L’auto-flussatura è una caratteristica importantissima per il mercato dei flip chip. Il variare della qualità da un lotto di schede all’altro, unito ai problemi derivanti dal disallineamento in fase di serigrafia, ha portato i produttori di pick & place a offrire un software che consente di scegliere se i componenti devono essere posizionati sul deposito di pasta invece che sul pad, in tal modo i problemi di allineamento possono essere corretti in fase di rifusione.

La gestione dei costi
La gestione dei costi è un fattore di fondamentale importanza. Il primo fattore di costo è senza dubbio l’investimento iniziale, ma come sappiamo ci sono molti altri costi associati ai sistemi, il principale dei quali è rappresentato dai tempi di fermo macchina, come abbiamo evidenziato in precedenza. Un altro elemento da tenere in considerazione quando si parla dei costi dei sistemi di produzione è la migrazione delle attrezzature: feeder e trolley devono essere compatibili con i precenti e con i futuri sistemi dello stesso fornitore, per evitare di duplicare i costi degli accessori al momento dell’acquisto di un nuovo sistema. Le parti di ricambio e i costi di manutenzione incidono in misura notevole sui costi globali: è meglio scegliere fornitori che offrono garanzie estese sui sistemi e sulle parti, che offrono un ampio magazzino di ricambi in pronta consegna e che danno supporto tecnico ai sistemi precedentemente installati per 10 anni e oltre. In conclusione possiamo dire che l’attuale mercato offre sì molte sfide produttive, ma anche numerose opportunità di innovazione. E’ molto importante scegliere con oculatezza un fornitore di pick & place in grado di condividere gli obiettivi di produzione, di offrire sistemi all’avanguardia e che garantiscano qualità, flessibilità e bassi costi di gestione per essere sempre competitivi sul mercato.

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