Dans l'industrie automobile, le rythme de l'électrification s'accélère afin d'améliorer le rendement énergétique, de réduire les émissions, d'accroître la sécurité et d'optimiser le confort du conducteur et des passagers. Grâce à des systèmes d'infodivertissement et de surveillance du conducteur toujours plus sophistiqués, des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), un éclairage à commande électronique et une propulsion électrique, les nouveaux modèles intègrent des centaines de cartes électroniques avec processeurs, circuits de communication intégrés, semi-conducteurs de puissance, matrices de LED haute puissance, et bien plus encore.

Le nombre et la diversité de ces appareils de pointe, intégrés à notre mode de vie numérique, bouleversent la division traditionnelle de la fabrication électronique entre production diversifiée en petites séries et production en petites séries. Les équipementiers et les sous-traitants électroniques doivent produire une grande variété de produits en grandes quantités et maintenir une productivité élevée en permanence.

Technologie CMS double voie :
les équipements de montage en surface double voie semblent offrir une solution en permettant le montage simultané de cartes de circuits imprimés sur chaque voie. Cela aide les fabricants à répondre de plusieurs manières à la croissance rapide des marchés.

Premièrement, la double voie permet une augmentation rapide de la capacité de production et une efficacité accrue. Deux voies fonctionnant simultanément peuvent traiter davantage de cartes de circuits imprimés dans le même laps de temps, permettant ainsi des volumes de production plus élevés.

Deuxièmement, la double voie permet aux fabricants d'assembler efficacement une grande variété de produits. Chaque voie peut être configurée pour traiter un produit spécifique ou une variante de celui-ci, permettant ainsi la production simultanée de différents types. Cette flexibilité est essentielle sur les marchés exigeant une large gamme de produits aux spécifications et caractéristiques diverses.

Troisièmement, le montage sur double rail permet d'optimiser l'utilisation de l'espace en augmentant la productivité sans accroître significativement la surface occupée par l'équipement.

Face à la nécessité pour les fabricants de produire une grande variété de produits en volumes importants tout en garantissant des coûts unitaires compétitifs et des délais de livraison respectés, l'assemblage sur double rail offre une solution économique et compacte. Grâce aux dernières avancées technologiques en matière d'équipements sur double rail, cette technologie est désormais prête à tenir toutes ses promesses en termes de performances.

Performance et flexibilité.
Avec l'arrivée de la dernière génération d'équipements, tels que les machines à double rail avancées de la série YR de Yamaha, les deux rails ont une priorité égale, permettant la même gamme de réglages et prenant en charge les mêmes fonctions automatisées.

L'imprimante sérigraphique double voie YRP10DL et la machine de placement double voie YRM20DL permettent de traiter des circuits imprimés d'une taille maximale de 330 mm en mode double voie (Figure 1), ce qui permet de les connecter directement. Auparavant, une imprimante double voie alimentait deux machines de placement distinctes via un convoyeur spécifique, ce qui augmentait la complexité et le coût. Une autre solution consistait à utiliser une seule imprimante pour acheminer les cartes vers une machine de placement double voie via un convoyeur divisé.

Figure 1. Assemblage à double rail avec la même largeur de rail.

La largeur maximale des rails (330 mm) est supérieure à celle des modèles précédents, permettant ainsi l'utilisation de panneaux plus grands pouvant accueillir davantage de cartes de circuits imprimés (figure 2a). De même, grâce à cette largeur accrue, les supports portables pour cartes de circuits imprimés flexibles (FPC) peuvent contenir 50 % d'unités supplémentaires (figure 2b).

Figures 2a et 2b. Les rails doubles de 330 mm augmentent la capacité de plaques et de supports par rail.

Modes de montage :
La machine de montage YRM20DL offre plusieurs modes de fonctionnement pour optimiser la productivité. Parmi ceux-ci, les modes parallèle et alternatif, avec deux étapes de montage distinctes et une grande flexibilité de dépassement. Ces modes élargissent la zone de non-interférence de la tête de montage, réduisant ainsi le temps d'attente pour le montage en mode alternatif et améliorant la productivité. En mode parallèle, le convoyeur à 4 sections réduit la distance de transport. Les modes parallèle et alternatif permettent l'utilisation d'un convoyeur d'extension optionnel, portant la longueur de transport jusqu'à 380 mm.

En mode parallèle, les deux voies fonctionnent de manière totalement indépendante, chacune avec sa propre configuration. Le basculement continu des chariots d'alimentation est possible. Les fabricants peuvent ainsi affecter un produit à la voie 1 tout en ayant la possibilité d'affecter le même produit ou un produit différent à la voie 2, et de passer d'une voie à l'autre indépendamment. Le mode parallèle est particulièrement adapté à la production de circuits imprimés comportant un nombre limité de types de composants.

En mode alternatif, chaque tête d'impression peut placer les composants sur l'une ou l'autre voie, et les alimentateurs sont partagés entre les deux voies. Chaque voie peut traiter le même produit ou des produits différents. Cette approche permet de fabriquer des cartes comportant une grande variété de composants, même si le temps de cycle est court. Elle favorise le partage des composants et l'homogénéisation de la productivité.

De plus, la YRM20DL peut fonctionner en mode hybride pour gérer les situations où chaque voie produit un produit différent et où l'une des voies est plus sollicitée que l'autre. En mode hybride, la voie la moins sollicitée peut transférer des composants vers l'autre voie afin d'accélérer le cycle. Ceci offre une plus grande flexibilité lorsque la capacité de production est prioritaire et que les positions d'assemblage des alimentateurs ne permettent pas un fonctionnement en parallèle. Le mode hybride permet le partage des composants et l'homogénéisation de la productivité.

Le mode de production de chaque unité d'assemblage au sein d'une même voie peut être modifié indépendamment afin d'optimiser la productivité et d'assurer une utilisation efficace des emplacements d'alimentation. Ceci permet une production en mode mixte, utilisant, comme illustré sur la figure 3, le mode parallèle pour l'assemblage des puces et le mode alternatif pour l'assemblage de composants aux formes complexes nécessitant plusieurs alimentations. La figure 3 montre également le mode alternatif appliqué à un seul côté, pour l'assemblage de composants aux formes complexes.

Figure 3 Mode parallèle mixte (à gauche), mode alternatif (au centre) et mode alternatif unilatéral (à droite).

La YRM20DL intègre des fonctionnalités avancées par rapport au modèle monovoie existant, avec une capacité de transfert de circuits imprimés accrue et un positionnement sans butée. Cette dernière exigence, initialement développée dans l'industrie automobile, vise à préserver l'intégrité de la chaîne de montage. L'unité associe l'activation des broches par poussoir et le serrage des circuits imprimés, coordonnant étroitement ces deux actions afin de minimiser le temps de transfert. De plus, le changement de programme et le remplacement du chariot en toute transparence permettent des changements de produits rapides.

Les changements de programme continus optimisent l'efficacité, que la largeur du circuit imprimé et la position de sauvegarde soient identiques ou différentes. Si la largeur et la position de sauvegarde de la tâche entrante sont identiques, la machine termine le circuit imprimé en cours et passe à la tâche suivante. En revanche, si la largeur ou la position de sauvegarde diffère, la machine fait patienter le circuit imprimé entrant avant de l'insérer. Le nouveau réglage de largeur est appliqué une fois que le dernier circuit imprimé de la tâche en cours a quitté la machine.

La fonction de changement de chariot en continu permet le retrait et le remplacement des chariots en toute sécurité, sans interrompre la production. Une voie peut poursuivre sa production pendant que le réglage automatique des chariots s'effectue sur l'autre voie. Ainsi, les deux voies peuvent fonctionner indépendamment, chacune produisant une gamme de produits différente.

Fonctionnement fluide et continu sur deux voies.
L'imprimante double voie YRP10 DL offre également une configuration flexible de la largeur des voies et des fonctions automatisées actives sur chaque voie. Utilisées conjointement, ces machines permettent à l'ensemble de la voie de montage en surface de fonctionner avec des voies doubles indépendantes de bout en bout, pour une flexibilité et un débit optimaux, que ce soit pour la fabrication d'une gamme de produits diversifiée, faible ou élevée.

L'imprimante fonctionne comme deux imprimantes sérigraphiques en ligne, chacune fonctionnant de manière totalement indépendante et toutes deux avec un changement de programme entièrement automatisé afin de minimiser les temps d'arrêt et de maximiser la productivité.

La machine d'inspection YRi-V DL offre une capacité double voie grâce à un convoyeur à voies mobiles de conception nouvelle, facilitant le raccordement à d'autres équipements en ligne, en amont comme en aval. Elle peut traiter une large gamme de cartes de circuits imprimés (PCB), jusqu'à 320 mm x 2 en mode double voie. Elle peut également traiter des PCB de dimensions personnalisées jusqu'à 1 200 mm x 610 mm. Lorsque les deux voies sont dédiées au traitement d'une petite carte, elles peuvent être positionnées très près l'une de l'autre afin de minimiser le temps de déplacement de la tête d'inspection.

Le YRi-V intègre également de nouveaux algorithmes qui améliorent l'inspection des cordons de soudure conformément aux normes IPC. Les paramètres de la caméra ont également été mis à jour afin de répondre aux défis d'inspection posés par les dernières technologies d'encapsulation de semi-conducteurs, telles que le WL-CSP (encapsulation à l'échelle de la puce au niveau de la plaquette). La surface de l'encapsulation tend à produire des réflexions qui mettent à l'épreuve les capacités des équipements d'inspection conventionnels (Figure 4).

Figure 4. Amélioration de la reproductibilité dans l'inspection des dispositifs WL-CSP.

Parmi les autres améliorations, on note un système de caméras 3D à 8 angles qui accélère la capture d'images et une caméra 4 angles de 20 mégapixels pour la capture d'images haute résolution de détails tels que les cordons de soudure. Ces détails sont réputés difficiles à capturer et à évaluer avec précision à l'aide d'équipements conventionnels.

Utilisées simultanément sur une même ligne, l'imprimante, l'assembleuse et le système d'inspection à double voie permettent une fabrication en continu sur deux voies. Auparavant, cela nécessitait plusieurs combinaisons de machines à voie unique reliées par des convoyeurs spéciaux, ce qui engendrait une configuration de ligne complexe, coûteuse et longue à concevoir et à installer.

Conclusion :
La demande croissante pour une large gamme de produits différents en volumes importants, émanant des marchés à forte croissance d’aujourd’hui, plaide fortement en faveur du montage en surface sur double rail. La dernière génération d’équipements optimise le potentiel de ce système afin d’améliorer le rendement, la flexibilité et la productivité de la production.

AUTEUR : Article fourni par la section SMT de Yamaha Robotics.