Narzędzia i usługi do prototypowania elektroniki

Montaż SMT – najważniejszy proces związany z prototypami

Po stronie urządzeń najtrudniejszą do opanowania część stanowi montaż SMT. Zmontowanie płytki wymaga nałożenia pasty lutowniczej na pola kontaktowe, ułożenia elementów a następnie nagrzania całości w piecu, aby pasta się stopiła i zlutowała połączenia. Do nakładania pasty używa się metalowego szablonu, a więc arkusza blachy stalowej, w której wykonane są otwory, przez które pasta jest nanoszona w docelowe miejsce.

Ocena warunków biznesowych panujących na rynku w 2018 roku

Ocena jakości biznesu w ubiegłym roku (2018) w obszarze prototypowania elektroniki jest jednoznacznie pozytywna i nikt z pytanych nie dał odpowiedzi o charakterze negatywnym. To oczywiście jest dobra wiadomość i spójna z tym, że dla całej elektroniki ubiegły rok był okresem udanym. Ale należy pamiętać też o tym, że z obecnej perspektywy jest to dość odległy okres i niekoniecznie pytani mogli pamiętać o szczegółach. Ocena ubiegłego roku jest też obciążona tym, co na rynku dzieje się aktualnie. Gdy sytuacja bieżąca jest kiepska, historyczne okresy postrzegane są lepiej niż gdyby było odwrotnie. Bez względu na tę niską ocenę 2018 rok zapisał się jako udany czas dla krajowej elektroniki.

Ogólnie i z perspektywy wygląda to prosto i łatwo, niemniej w praktyce jest to skomplikowana operacja. Po pierwsze wykonanie szablonu do nakładania pasty kosztuje i zamiawianie go do wyprodukowania kilku sztuk produktu znacząco podraża cenę usługi. W takim przypadku korzysta się z raczej z drukarek, które nakładają pastę kolejno na poszczególne pady. Do układania elementów konieczny jest automat pick & place lub przynajmniej urządzenie półautomatyczne. Wymaga przygotowania do działania (zaprogramowania) i uzbrojenia w elementy, a lutowanie w piecu wymusza stworzenie tzw. profilu, czyli rozkładu temperatur i tempa grzania/chłodzenia. Potem płytkę trzeba skontrolować, czy montaż jest perfekcyjny. Przygotowanie produkcji zabiera czas i wymaga wysiłku. Z tych przyczyn firmy EMS mają często drugą linię produkcyjną do prototypów, aby nie przerywać normalnej produkcji. Linia do prototypów bazuje często na specjalnych urządzeniach o funkcjonalności dopasowanej do takich zadań (np. drukarka pasty i automat w jednym).

Jerzy Kozieł

Head of R&D Masters

Jakie zjawiska na rynku narzędzi projektowych i usług są warte zauważenia?

Obszarem, który od wielu lat bardzo dynamicznie się rozwija, jest sektor układów prototypowych. Dzisiejsza oferta to nie tylko proste układy z mikrokontrolerem i asortyment układów zapewniających użyteczne peryferia. Coraz częściej pojawiają się złożone struktury zachowujące swoją uniwersalność, a jednocześnie wzbogacone o układy peryferyjne zapewniające pewnego rodzaju skończoność oraz lepszą adaptację do realizacji celu. Idea jest prosta – stworzenie układów prototypowych, które są maksymalnie uniwersalne i dają maksymalną użyteczność. To układy typu "all-in-one", np. płyta główna układu mikrokontrolera z funkcją zasilania bateryjnego i kontrolą ładowania przykładowo z panelu fotowoltaicznego. Takie podejście to jeszcze większe skrócenie czasu prototypowania przy zachowaniu lepszej adaptacyjności w testach PoC. Istotny staje się również obszar zaawansowanych układów SoM (System of Module). Użycie takiego rozwiązania, poza potrzebą zapewnienia większej funkcjonalności i mocy obliczeniowej, pozwala projektantowi skupić się jedynie na peryferiach, bez konieczności rozwiązywania problemów technicznych związanych z wysokimi częstotliwościami.

Czego oczekują dzisiaj klienci?

Wśród klientów widać duże zainteresowanie wykorzystaniem gotowych rozwiązań, które można zastosować na zasadzie "kopiuj-wklej". Takie działania w znaczny sposób przyspieszają fazę testowania i prototypowania oraz zmniejszają koszty całego projektu. Istotną kwestią jest również dostarczenie klientowi nie tylko samego hardware’u, ale również pełnej dokumentacji związanej z danym rozwiązaniem oraz wsparcia w zakresie oprogramowania. Tego typu kompleksowe podejście do narzędzi do prototypowania zapewnia klientom szybki i sprawny rozwój aplikacji.