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2010年6月27日 星期日

後製加工手動拼板

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前面兩篇文章分別探討了關於陰陽板的優缺點及限制,但聰明的台灣廠商還是想出了一個折衷的替代方案,不愧是世界級的製造專家。為了減小多拼板所造成的 X-board 損失,還要兼顧正反面陰陽板的SMT長線優點,有些專業的代工廠(OEM)改以人工的方式手動後製拼裝正反面陰陽板。

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經常看到的方式是採用正常的 2 in 1 拼板,2 in 1 拼板可以大大地節省電路板廠報廢的成本。所先拿 100 片板子(多寡可以自己決定)跑完第一面的迴流焊,然後拿回來重新跑第二面時,人工拼裝上正準備印刷第一面的新版子,這樣就達到 4 in 1 正反面陰陽板的目的,還可以提昇錫膏印刷的效率。

當然,這個方法可能需要新增一個人工成本,但也可以利用原本就在操作錫膏印刷機的作業員來擔任手動拼板的工作,只要 Cycle time 跟得上就可以了;另外,為了克服人工拼板可能造成的對位不準確問題,需要製作一塊給這種人工拼板錫膏印刷專用的Carrier(載具),讓作業員可以很簡單的放入板子,又不會跑位。

印完完錫膏印刷後,取下Carrier,然後用膠帶黏貼固定此人工陰陽板即可打件,因為每塊板子上都有其定位點(fidicial mark),打件(pick & place)時的精準度靠得是這些定位點,所以既使拼板稍有誤差也不會失去準度。


延伸閱讀:
【電子產品】的生產製造流程
電路板去板邊 ─ 總整理 (Summary)
如何選擇 PCB 連板數量

2010年6月21日 星期一

「陰陽板」拼板使用上的限制

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電路板(PCB)拼板(panelize)成【陰陽板(Mirroe Board)】,雖然可以增加SMT產線的效率,也有節省材料成本的優勢,可是這兩種【陰陽板】的設計卻有其各自的缺點及限制,我們就來探討一下並尋求其解決之道。

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關於「正反面顛倒的陰陽板」,其限制是不能使用在有較重零件的板子上面,因為較重零件一般會放在第二面才打件,這樣可以避免較重零件過第二次迴焊爐(reflow oven)時錫膏重新熔融而掉落的風險。但這是有方法可以解決的,只是要多花點功夫,還得合計合計是否划算。

  • 方法一:可以在較重的零件下點膠(dispense),早期的SMT線,點膠機是必要的設備,因為點過膠的零件可以拿去過波峰焊(wave soldering),現在的SMT線就不一定有這個設備了。如果沒有,也可以考慮用手點膠,但個人不建議,因為人工作業品質較難管控。
  • 方法二:使用載具(carrier)。載具可以設計成剛好支撐住較重的零件,這樣較重零件過二次回流焊時就不易掉落。但是一個載具的費用不便宜,而且載具全部數量排起來要大於迴焊爐(reflow oven)的長度,也就是要計算迴焊爐內同時有多少片板子行走期間,還要加上備品(buffer),全部加起來沒有三十個也有二十個,所費不眥。另外載具因為需要承受多次重複經過迴流焊的高溫,所以一般會採用金屬材質或特殊耐高溫的塑料製成。還有一點需要特別提醒,使用Carrier會需要多一個人工成本,把板子放到Carrier上面也要人工啊。
  • 方法三:手焊較重零件。個人不建議此法,原因還是人工不易控制品質,而且有些零件不易手焊。

另外對於「正反面顛倒的陰陽板」還有一個問題,就是有些板子可能在某一面有較會吸熱的零件(如大面積的ATM讀卡槽),這些零件需要較長的升溫時間以達到錫膏的熔融溫度,但又不可以燒傷(burn)其他較脆弱的零件。這種板子需要特別留意 Reflow Profile 的調整。

至於「同一面上下顛倒的陰陽板」,基本上對SMT線效率的幫助不大,但它可以達到節省板材的目的,如何裁切板邊是只這種拼板需要考慮的問題。 正常的拼板,通常可以採用V-Cut的方式來裁切板邊,比較省Cost,但拼成陰陽板就有所限制了,因為V-Cut只能作全直線切割,彎曲的板邊就要靠Router機了,詳細可以參考 電路板去板邊 ─ V-Cut 分板機 一文。

拼板之後容易有Cross Board (打ㄨ板)產生,而且板子拼得越多, X-board 機會就越多。X-board 是板廠製程中必然會出現的產物,所謂 X-board 就是合板中有一板以上的不良板子,一般板廠會在壞板上用簽字筆打一個ㄨ,故稱之為X-board 。大部分的SMT打件工廠都不希望接受這種板子,因為會造成效率的損失,但這種電路板在製程中又無法絕對避免,所以連板數越多,電路板廠報廢的數量就會越多,相對的成本也就提高。所以電路板廠商會希望連板的數目越少越好,因為這樣可以避免掉 X-board 的損失,當然羊毛還是出在羊身上,如果板廠一直無法克服 X-board 的損失,最後價錢還是會反應到客戶的身上。

其實有些專業的代工廠(OEM)會以人工手動的方式後製拼板,但需要用到一些技巧,也不得不佩服這些廠商的點子。可以參考 後製加工手動拼板 一文


延伸閱讀:
【電子產品】的生產製造流程
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2010年6月14日 星期一

採用「陰陽板」拼板的好處

PCB_panelization 

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在電子製造業,一般我們說的【陰陽板 (Mirror Board)】有兩種,一種是正反面顛倒的陰陽板,另一種是同一面上下顛倒的陰陽板。

採用【陰陽板】設計的理由不外乎下列兩個原因:

  • 可以充分利用SMT長線的優勢以達到更大的打件效率
    一條SMT的整體效率好不好,只要簡單地看有沒有機器在空等(idle)就可以判斷了,如果可以作到完全沒有機器空等的時間,那我們就可以說這條SMT線的效率達到100%。
    但真有著這麼簡單就做到100%的效率嗎?隨著SMT機器打件的速度越來越快,SOC (System On Chip) 零件越來越流行,一片板子上的零件也就越來越少,但又未見到錫膏印刷機(solder paste printing machine)有什麼長足的進步,所以現在很多SMT線的瓶頸反而出現在錫膏印刷機,也就是錫膏印刷機沒得休息,而其他更貴重的機器則在空等。

    這麼說好了,假設印刷一次錫膏鋼板的時間約當 20 秒 (要看印刷的長度而定),假如緊跟其後的打貼件(pick & place)花不到 20 秒的時間就完成了,那這台機器所剩下的時間就是空等(idle)浪費掉了,等於是買了一部高級的法拉利跑車,可是卻停在車庫裡不動一樣,因為SMT上的每一台機器都非常的昂貴,所以要盡可能充分利用它們的價值,不要讓它們有任何空等的時間,這樣才能用它來賺錢。
    所以就有人想出用拼板/合板的方式來增加打貼件的使用時間,以大大提昇其使用效率;
    但也不能因此就讓錫膏印刷機空等,於是又有了正反面顛倒的陰陽拼板出現,讓同一面板子上可以同時出現更多的不同零件,讓原本就有多台打貼件機的SMT長線可以充分發揮其作用。

     
  • 節省空板(bare board)浪費的空間,也就是提高拼板(Panelization)的使用效率,節省金錢。
    mirror_board01 一般的電路板廠商為了大量生產及壓低成本,通常都會購進一些基本的標準大小板材,以量制價嘛,比如說 16.16"x16.16", 18.32"x18.32", 20.32"x20.32",…等。有些還可能只購買一些較大量使用的基板大小,而不是全系列。
    針對一些不是方正外形的電路板進行陰陽板的拼板設計,可以就有機會多擠進一~二塊電路板於同一片電路基板中,這樣就可以提高板材的使用效率,並達到節省成本的目的。
    因為電路板的價錢大底上是以基板的使用率來計算的,假如說使用同樣一片大小的基板,A設計的外型只能生產一塊電路板,而B設計則可以生產兩塊電路板,A板的價錢將會是B板的兩倍。
    更多的資訊可以參考「
    如何選擇 PCB 連板數量 」一篇。

可惜的是,採用【陰陽板】拼板雖然可以增加效率、節省成本的優勢,可是這兩種【陰陽板】的設計也各有其缺點及限制,下一篇我們將加以探討…待續…


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