Заготовка для печатных плат - стандартная или нет?
Вопрос о том, следует ли ограничивать число типоразмеров заготовок печатных плат (ПП), используемых на производстве, и сколько таких типоразмеров должно быть, возник не сегодня. Он активно обсуждается производителями ПП и поставщиками оборудования, и однозначных ответов на него нет. В то же время очевидно, что дилемма: использовать заготовки стандартного размера или каждый раз исходить из конкретного заказа - напрямую влияет не только на экономику и организацию производства, но и на качество конечной продукции. Поскольку компания "Резонит" обладает многолетним опытом производства ПП, от прототипного до крупносерийного, внесем свою лепту в разрешение вопроса о применении стандартной заготовки, основываясь на собственном опыте.
Итак, что же дает стандартная заготовка? Для ответа на этот вопрос рассмотрим последовательность операций изготовления ПП.
Работы начинаются на заготовительном участке, где листы стеклотекстолита больших размеров (например, 1041 х 1245) разрезают на заготовки (с помощью гильотинных или роликовых ножниц), обрабатывают их торцы и скругляют углы. Если типоразмеры заготовки стандартные, то участок раскроя материала ни коим образом не зависит от текущего пакета заказов и может работать хоть на месяц вперед. Более того, его может вообще не быть - поставщики материалов готовы поставлять уже готовые заготовки заданных размеров, со скругленными углами и обработанными торцами, что позволяет экономить производственные площади, зарплату как минимум трех человек и средства на закупку оборудования.
При раскрое листа на стандартные заготовки отходов текстолита практически нет (например, мы режем лист 1041 х 1245 мм на 9 заготовок размером 347 х 415 мм или на 18 заготовок 347 х 208 мм). В то же время при работе с нестандартными заготовками отходы на этом этапе составляют в среднем не менее 6% площади листа.
Рассмотрим технологию изготовления ПП с использованием "сухого" нанесения фоторезиста (ламинирования заготовки листовым фоторезистом). Участки экспонирования в России, как правило, лишены ламинаторов с автоматической обрезкой накатанного фоторезиста по всем четырем сторонам, их заменяют один ручной ламинатор и двое рабочих с ножницами. Отходы фоторезиста при нестандартной заготовке в среднем составляют 30%. При работе со стандартной заготовкой можно выбрать ширину рулона фоторезиста чуть меньше одной из сторон заготовки, и тогда обрезать его придется только с двух сторон. Но самое главное -производители с легкостью поставят фоторезист любой ширины с шагом 5 мм, что позволяет работать практически без его отходов.
Основные преимущества стандартной заготовки проявляются непосредственно при изготовлении ПП. Для нестандартной заготовки практически на каждой операции необходимо перенастраивать оборудование, начиная уже с участка раскроя материала, что требует повышенной квалификации персонала.
В случае же стандартной заготовки, при определенной предварительной проработке, на заготовке сверлятся все базовые отверстия под установочные элементы (штифты, штыри и т.п.) существующего оборудования (рамы экспонирования, станки накатки маски, сеткографии, скрайбирования, фрезерные станки и т.п.). Рабочему остается только закрепить заготовку на станине того или иного оборудования, причем всегда одним и тем же способом. Если правильно выбрать расположение базовых отверстий, заготовку нельзя установить неправильно (например, ее нельзя закрепить с ошибкой на 180 градусов), что повышает культуру производства в целом. В результате перехода на работу только со стандартной заготовкой коэффициент выхода годных на одном и том же участке прототипного производства (с большим числом типономиналов ПП) повышается с 92% до 97%! По нашим данным, использование стандартной заготовки снижает требования к квалификации значительной части персонала, что выражается в экономии около 25% зарплаты. Кроме того, стандартная заготовка на стадиях нанесения маски и сеткографических изображений позволяет экономить материла маски и краски.
Однако есть и отрицательные стороны в применении стандартной заготовки. И главная из них - низкий коэффициент заполнения.
Любая заготовка имеет технологические поля (гальваническая рамка, репера для совмещения фотошаблонов с заготовкой, базовые отверстия) и рабочее поле для размещения ПП (см. рис.). Коэффициент заполнения (отношение площадей рабочего поля и всей заготовки) нестандартной заготовки достигает 81% - это максимум заполнения, поскольку размер нестарндартной заготовки выбирают, исходя из размеров размещенных на ней ПП.
Очевидно, что в случае стандартной заготовки заполняемость гораздо ниже. Если размещать на заготовке платы только одного типономинала (из одного заказа), то средняя заполняемость составляет 69%. При комбинировании различных ПП на одной стандартной заготовке этот показатель увеличивается до 75%. Второй вариант требует дополнительной работы при комбинировании различных заказов, идентификации заказов в маршрутных листах на производстве, повышенной квалификации сменных мастеров и персонала на участке упаковки готовых ПП, возможности оперативного повторного производства ПП вместо отбракованных и т.п. Однако затраты на подобные мероприятия и дополнительную оплату труда невелики.
Таким образом, однозначно решить, использовать стандартную или нестандартную заготовку, можно только исходя из особенностей конкретного производства (структура себестоимости ПП, доля затрат на материалы и зарплату, тип производства, маркетинговая политика и т.д.). На наш взгляд, стандартная заготовка – лучшее решение для прототипных и среднесерийных производств (мощностью до 1500 м2/месяц). Причем достаточно иметь два типа таких заготовок - обычную и для тонкого текстолита 0,5 мм и менее).
Для крупносерийного производства, где нельзя объединять несколько заказов на одной заготовке, ситуация может быть иной. Там разница в отходах обработанного материла (между стандартной и нестандартной заготовкой) составит порядка 12% (81% - 69%). Кроме того, из-за относительно небольшого числа типономиналов ПП, обрабатываемых крупносерийным заводом, влияние человеческого фактора на коэффициент выхода годных не столь велик, как при опытном и среднесерийном производстве. Поэтому при массовом выпуске ПП эффективнее использовать нестандартную заготовку и каждый раз раскраивать листы стеклотекстолита, исходя из конкретных размеров ПП. Этот вывод подтверждает и практика работы крупных китайских заводов по производству ПП, многие из которых в последнее время посетили наши специалисты. Ни на одном из таких предприятий, стандартная заготовка не используется.
Автор: Сергей Топоров. "Технологии в электронной промышленности" №5 2006
Мы всегда рады сотрудничеству с новыми авторами. Если у вас есть уникальная экспертиза или просто качественный материал, полезный инженерам-разработчикам электроники, мы с удовольствием поделимся им на страницах раздела Авторские статьи. Присылайте свои статьи на почту articles@rezonit.ru