Urządzenia technologiczne do produkcji elektroniki determinują zaawansowanie technologii i powtarzalność produkcji

W zakresie sprzętu technologicznego na rynku pojawia się dużo nowości i patrząc na nie z perspektywy widzimy, że wiele z nich da się przypisać do nurtu związanego z pogłębiającą się specjalizacją produkcji lub coraz większą elastycznością działania maszyn. Specjalizacja dotyczy zwykle sprzętu ukierunkowanego na nowe obszary rozwojowe elektroniki, czego przykładem może być oświetlenie LED, które wymusiło powstanie urządzeń operujących na bardzo długich płytkach. Z kolei elastyczność to trend, który odpowiada na potrzeby małych firm lub producentów działających na niszowych rynkach. U nich produkcja jest mało- i średnioseryjna, taka, w której trzeba często zmieniać to, co jest wytwarzane, a wydajność ma małe znaczenie. Dla takich odbiorców proponuje się dzisiaj "kombajny" potrafiące nakładać pastę i układać elementy, montujące podzespoły SMD i THT itp.

Słowo jakość pojawia się obecnie bardzo często w branży elektroniki przy różnych okazjach oraz jest odmieniane przez wszystkie przypadki. Zainteresowanie poprawą jakości produkcji jest powszechnie i staje się nadrzędnym celem wielu działań inwestycyjnych. W zamyśle chodzi o to, aby wytwarzać szybko, tanio oraz dobrze (bezproblemowo), czyli właśnie innymi słowy – zapewniając jakość.

Cechy urządzeń technologicznych brane pod uwagę przy kupnie

 

Ranking kryteriów handlowych, a więc składników ofert branych pod uwagę przy wyborze dostawcy, w znakomitej większości przypadków ma na szczycie zestawienia niską cenę. Rzadko zdarza się, aby spadła ona na drugą pozycję, ustępując miejsca parametrom technicznym lub jakości, bo krajowy rynek niestety na ten parametr wrażliwy, a duża konkurencja wymusza często konkurowanie ceną. Dlatego kryterium niskiej ceny na piątym miejscu od góry jest ewenementem. Warto dodać, że w naszym wcześniejszym badaniu ankietowym w 2015 roku cena była na drugim miejscu, tuż za parametrami technicznymi. Wydaje się, że pokazany wykres, na którym czołowe miejsca okupują parametry urządzeń, ich jakość oraz wsparcie sprzedaży i obsługa posprzedażna a dopiero potem cena, jest znakiem szybko postępującej dojrzałości rynku – krajowe firmy przez ostatnią dekadę na tyle się dorobiły i wyedukowały, że są w stanie inwestycję oceniać w długofalowej perspektywie i dokładniej liczą koszty TCO.

W praktyce chodzi o dopracowanie w szczegółach procesu produkcyjnego pod kątem powtarzalności, stabilności, oraz możliwie stuprocentową eliminację braków. Im bardziej zaawansowana elektronika, mniejsze komponenty, bardziej upakowane ścieżki na płytce, tym zapewnienie jakości staje się trudniejsze, bo proces zaczyna się ocierać o możliwości technologiczne maszyn i parametry graniczne materiałów lub też przestaje zapewniać wystarczającą wydajność. W efekcie konieczne stają się inwestycje w nowszy i tym samym bardziej zaawansowany sprzęt lub staje się niezbędna rozbudowa o kolejną linię technologiczną lub jakiś element z nią związany.

Walka o zapewnienie wysokiej jakości często sprowadza się do rozbudowy możliwości kontrolnych procesu, a więc o skanery AOI dla połączeń i pasty, w wersji zaawansowanej także trójwymiarowe. To także X-Ray i odpowiednie testowanie oraz traceability. Do zadań kontrolnych potrzebne są też mikroskopy, które pozwalają na ocenę montażu uzupełniającego. W tytule kryją się ponadto szafy do przechowywania elementów w atmosferze o kontrolowanej wilgotności oraz urządzenia do lakierowania, zalewania po to, aby chronić delikatne obwody przed wpływem środowiska. Klienci zwracają ponadto uwagę na przestrzeganie zasad ochrony ESD. Reasumując można powiedzieć, że walka o jakość w produkcji elektroniki to inaczej ciągły proces modernizacyjny dotykający nie tylko parku maszynowego, ale też struktury organizacyjnej firmy, wykorzystywanych narzędzi, oprogramowania i innych nierzadko drobnych aspektów działalności. Takich zagadnień jest wiele, a słowo jakość po prostu stanowi do nich wspólny mianownik.

 ROBOTYZACJA

Zapewne w kolejnej dekadzie do wspólnego mianownika pod nazwą jakość dołączy robotyzacja, gdyż takie zjawiska widać w branży na świecie. Dotyczy to głównie procesów, które są żmudne i wymagają dużej precyzji. Montaż powierzchniowy jest całkowicie zautomatyzowany, niemniej nie wyczerpuje on całości procesu. W zasadzie zawsze jest uzupełniany o operacje ręczne, gdzie montuje się duże elementy, złącza, radiatory, podzespoły mocy, wyświetlacze lub czujniki, a więc takie elementy, które nie są dostępne w wykonaniu SMD, zbyt duże dla automatu pick & place lub też takie, które nie mogą być lutowane w piecu. Robot jest w stanie takie elementy montować i zapewnić brak błędów. Nawet jeśli robotyzacja nie przebije się na rynek ceną niższą od pracy ludzi, to dostanie się tam bocznymi drzwiami oznaczonymi szyldem "jakość".

Roboty umożliwiają precyzyjne lutowanie wyprowadzeń podzespołów, ale również końcówek kabli i elementów elektrotechnicznych. Połączenia wykonywane są w sposób identyczny jak w procesie lutowania ręcznego – punkt po punkcie za pomocą numerycznie sterowanej lutownicy i podajnika spoiwa lutowniczego. Technologia ta ma znacznie większy obszar zastosowań w porównaniu np. z selektywną mikrofalą i jest znacząco tańsza. Patrząc na robotyzację, ogólnie można powiedzieć, że urządzenia do automatycznego lutowania podzespołów THT stają się dzisiaj niezbędnym uzupełnieniem linii montażu płytek PCB w technologii mieszanej SMD+THT.

NOWOŚCI TEŻ SĄ ZDETERMINOWANE PRZEZ JAKOŚĆ W zakresie nowości operacji technologicznych w produkcji coraz częściej wymienia się mycie płyt z weryfikacją czystości jonowej oraz kompleksową kontrolę procesu (SPI, AOI, X-Ray), lakierowanie płytek, w tym także ich selektywne pokrywanie i zabezpieczanie. Coraz większe zainteresowanie widoczne jest w zakresie montażu elementów na podłożach metalowych (laminaty z rdzeniem metalowym do oświetlenia LED) i podłożach giętkich (flex). To samo dotyczy montażu 3D, a więc takiego, gdzie podłoże nie jest płaskie. W porównaniu do lakierowania, które jest już w branży znane i stosowane, kolejną nowością wchodzącą na rynek jest plazma, a więc technologia czyszczenia i pokrywania płytek.

Klienci oczekują, że kupowany sprzęt technologiczny zapewni im

 

Wśród najważniejszych oczekiwań technicznych jakie mają firmy elektroniczne planujące inwestycje w rozbudowę parku maszynowego, na czołowej pozycji wypadła wysoka jakość. Jest ona sposobem, aby firma mogła sprostać wymaganiom klientów, oczekiwaniom partnerów zagranicznych, zwiększającej się złożoności urządzeń i podobnym czynnikom. Specyfika rynku krajowego dyktowana jest przez potrzeby małych i średnich firm, specjalistyczne urządzenia dla przemysłu lub w przypadku firm EMS wiele realizowanych zleceń. W takich warunkach ważne staje się zapewnienie elastyczności parku maszynowego, dającej możliwość szybkich zmian i przestawienia urządzeń. Oba wymienione czynniki dają też w efekcie niższe koszty produkcji, rozumiane przez mniejszą liczbę braków, brak przestojów, prostą obsługę nie wymagającą zaangażowania wysokiej klasy specjalistów.

KŁOPOTY Z KADRĄ

Krajowy rynek elektroniki zaczyna borykać się z brakami kadrowymi, bo niestety szybki rozwój tworzy trudne do obsadzenia luki w zakresie personelu średniego szczebla, a więc głównie techników, którzy potrafią nie tylko obsługiwać maszyny, ale rozumieją dziejące się procesy i znaczenie ich dla jakości. O problemach tego typu świadczy spora liczba ogłoszeń przedsiębiorstw poszukujących pracowników do obsługi urządzeń produkcyjnych, a niestety nie ma w Polsce kształcenia w szkołach zawodowych pod tym kątem. Oznacza to, że kwalifikacje zdobywa się w firmach, na płatnych kursach i seminariach technicznych, przez co cały proces trwa dłużej i jest niestety jedną z przyczyn pojawiających się braków.

Ubocznym zjawiskiem jest tutaj wzrost zainteresowania producentów elektroniki urządzeniami technologicznymi o uniwersalnej i prostej dla obsługi konstrukcji i oprogramowaniu. Wiele nowości wchodzących na rynek ma oprogramowanie ukierunkowane na szybkie i łatwe przygotowanie do pracy oraz zapewniające działanie przy minimalnym nadzorze. W ten sposób inwestycja w nową platformę technologiczną może stać się remedium na problemy kadrowe lub przynajmniej nie dochodzi do blokowania inwestycji przez braki kadrowe.

DOSTAWCY SPRZĘTU TECHNOLOGICZNEGO

Grono firm zajmujących się sprzedażą urządzeń produkcyjnych to grupa z dzisiejszej perspektywy w zasadzie niezmienna i dość liczna. Większość z przedsiębiorstw ma szeroką i kompletną ofertę urządzeń do produkcji, ich zasadniczą część działalności stanowi sprzedaż urządzeń do montażu podzespołów. Każda z takich firm jest powiązana zwykle z jednym producentem maszyn pick & place, dostawcą pieców, sitodrukarek i innych grup. Takie firmy w tym zestawieniu to m.in. Adopt- SMT, Amtest, CPS-IEP, DAS, Essemtec, Interflux, Labem, Pakt Electronics, PB Technik, Robtools SMT, Scanditron, SMT-TECH.

Które grupy produktów mają największy potencjał rynkowy?

 

Termin "urządzenia do produkcji elektroniki" obejmuje minimum kilkadziesiąt typów urządzeń o różnym zastosowaniu, niemniej jak widać na powyższym wykresie za te o największym potencjale uznano najważniejszą i niezbędną trójkę sprzętu do układania elementów, lutowania i kontroli jakości. W tych pozycjach nie ma żadnego zaskoczenia, ale warto odnotować, że niezłe miejsce przypadło na urządzenia do zabezpieczania i pokrywania zmontowanych pakietów powłokami ochronnymi. Jest ono naturalną konsekwencją zainteresowania poprawą jakości, rosnącą specjalizacją elektroniki i tego, że sprzęt elektroniczny jest wykorzystywany w coraz bardziej odpowiedzialnych zadaniach. W trend ten wpisuje się także kolejna pozycja związana z wyposażeniem produkcji, za którą kryją się m.in. popularne szafy i magazyny do przechowywania elementów w kontrolowanych warunkach.

Poza wymienioną grupą funkcjonują firmy o węższym profilu, specjalizujące się w urządzeniach do nakładania powłok ochronnych oraz lutowania selektywnego, jak AMB Technic, APCom, Semicon (produkcja szablonów do SMT) lub WG Electronics, sprzedający specjalistyczne automaty do produkcyjnego programowania pamięci Flash, mikrokontrolerów, testery boundary-scan, liczarki i pakowarki podzespołów. W grupie tej sklasyfikować można także PCB Technology, oferującą maszyny do produkcji PCB. Krajowych producentów reprezentują Mechatronika – wytwórca automatów i półautomatów SMT, pieców, dozowników pasty i kleju, drukarek szablonowych. To także Neotech, projektująca i wytwarzająca maszyny do produkcji cewek i dławików, a kolejną Alnea, która na bazie seryjnego robota przemysłowego wytwarza automat do montażu THT. Z tego podziału wyłamuje się firma Renex, która ma profil produkcyjno-dystrybucyjny. Pod marką Reeco produkowany jest sprzęt lutowniczy, wyposażenie produkcji (meble, stanowiska robocze), odzież antystatyczna, a także roboty lutujące.