Na indústria automóvel, o ritmo da eletrificação continua a acelerar para melhorar a eficiência do combustível, reduzir as emissões, aumentar a segurança e melhorar a experiência do condutor e dos passageiros. Sistemas de infoentretenimento e monitorização do condutor cada vez mais sofisticados, sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS), iluminação controlada eletronicamente e propulsão elétrica significam que os novos modelos contêm literalmente centenas de placas de circuito com processadores, circuitos de comunicação integrados, semicondutores de potência, conjuntos de LEDs de alta potência e muito mais.

A quantidade e a diversidade destes dispositivos tecnologicamente avançados, integrados no nosso estilo de vida digital, estão a romper com a divisão tradicional do fabrico de eletrónica entre alta variedade/baixo volume e baixa variedade/alto volume. Os fabricantes de equipamento original (OEMs) e as empresas de serviços de fabrico eletrónico (EMS) precisam de produzir uma grande variedade de produtos diferentes em grandes volumes e devem manter uma elevada produtividade em todos os momentos.

SMT de duas pistas:
Os equipamentos de montagem superficial de duas pistas parecem oferecer uma solução, permitindo a montagem simultânea de placas de circuito impresso em cada pista. Isto ajuda os fabricantes a responder aos mercados em rápido crescimento de diversas formas.

Em primeiro lugar, a configuração de duas pistas permite uma rápida expansão da capacidade de produção e um aumento da eficiência. Duas pistas a funcionar em simultâneo podem processar mais placas de circuito impresso no mesmo período, possibilitando maiores volumes de produção.

Em segundo lugar, a dupla linha de produção permite aos fabricantes montar eficientemente uma grande variedade de tipos de produtos. Cada linha pode ser configurada para processar um produto específico ou uma variante deste, possibilitando a produção simultânea de diferentes tipos. Esta flexibilidade é crucial em mercados que exigem uma vasta gama de produtos com diversas especificações e características.

Em terceiro lugar, a montagem em calha dupla ajuda a otimizar o aproveitamento do espaço, aumentando a produção sem aumentar significativamente a área ocupada pelo equipamento.

Uma vez que os fabricantes necessitam de produzir uma ampla variedade de produtos em volumes significativos, garantindo custos unitários competitivos e entregas pontuais, a montagem em calha dupla oferece uma solução económica e que otimiza o espaço. Com os mais recentes avanços em equipamentos de carril duplo, esta tecnologia está pronta para oferecer as vantagens de desempenho que sempre prometeu.

Desempenho com flexibilidade.
Com a chegada da última geração de equipamentos, como as máquinas avançadas de carril duplo da série YR da Yamaha, ambos os carris têm igual prioridade, permitindo a mesma gama de ajustes e suportando as mesmas funções automatizadas.

A impressora serigráfica de duas pistas YRP10DL e o fabricante de duas pistas YRM20DL permitem um tamanho máximo de PCB até 330 mm no modo de duas pistas (Figura 1), podendo ser ligadas diretamente entre si. Historicamente, uma impressora de duas pistas podia alimentar dois fabricantes de automóveis separados através de uma correia transportadora personalizada, o que aumentava a complexidade e o custo. Em alternativa, uma única impressora podia direcionar as placas para um fabricante de duas faixas através de uma correia transportadora dividida.

Figura 1. Conjunto de carril duplo com a mesma largura de carril.

A largura máxima do carril de 330 mm é maior do que a dos modelos de equipamento anteriores, permitindo painéis maiores que podem acomodar placas de circuito impresso adicionais (Figura 2a). Da mesma forma, os suportes portáteis para substratos de placas de circuito impresso flexíveis (FPC) podem acomodar mais 50% de unidades (Figura 2b) graças ao aumento da largura do carril.

Figuras 2a e 2b. Os carris duplos de 330 mm aumentam a capacidade de placas e suportes por carril.

Modos de Montagem
O fabricante de automóveis YRM20DL oferece múltiplos modos de operação de montagem para aumentar a produtividade. Estes incluem os modos paralelo e alternativo, com dois estágios de montagem separados e flexibilidade de sobreposição. Estes modos expandem a área sem interferência da cabeça de montagem para reduzir o tempo de espera na montagem em modo alternativo, melhorando assim a produtividade. No modo paralelo, a passadeira de 4 secções reduz a distância de transporte. Tanto o modo paralelo como o alternativo permitem uma passadeira de extensão opcional que aumenta o comprimento até 380 mm.

Quando configuradas em modo paralelo, as duas pistas podem operar de forma completamente independente, cada uma com a sua própria configuração. É possível a troca contínua dos carros de alimentação. Isto permite aos fabricantes atribuir um produto à pista 1 com a flexibilidade de atribuir o mesmo produto ou um produto diferente à pista 2 e alternar entre pistas de forma independente. O modo paralelo é mais útil na produção de placas de circuito impresso com um número limitado de tipos de componentes.

No modo alternativo, qualquer uma das cabeças de impressão pode posicionar componentes em qualquer uma das pistas, e os alimentadores são partilhados entre as duas pistas. Cada pista pode imprimir o mesmo produto ou produtos diferentes. Esta abordagem pode ser utilizada para preencher placas com uma grande variedade de tipos de componentes, embora o tempo de ciclo possa ser curto. Permite a partilha de componentes e o nivelamento da produtividade.

Além disso, a YRM20DL pode operar em modo híbrido para lidar com situações em que cada linha produz um produto diferente e uma linha está mais ocupada do que a outra. No modo híbrido, a linha menos ocupada pode colocar componentes na outra linha para ajudar a acelerar o tempo de ciclo. Isto permite uma maior flexibilidade quando a capacidade de produção é uma prioridade e as posições de montagem do alimentador não são adequadas para o funcionamento em paralelo. O modo híbrido possibilita a partilha de componentes e o nivelamento da produtividade.

O modo de produção de cada unidade de montagem dentro de uma linha pode ser alterado de forma independente para maximizar a produtividade e garantir a utilização eficiente dos slots de alimentação. Isto permite a produção em modo misto, utilizando, como mostra a Figura 3, o modo paralelo para a montagem de chips e o modo alternado para a montagem de componentes com formatos exóticos que requerem múltiplos alimentadores. A Figura 3 mostra também o modo alternado aplicado apenas a um lado, para a montagem de componentes com formatos exóticos.

Figura 3: Modo paralelo misto (esquerda), modo alternado (centro) e modo alternado unilateral (direita).

O YRM20DL também incorpora características avançadas em comparação com o modelo de pista única existente, com maior capacidade de transferência de PCBs e posicionamento da placa sem batentes. O requisito de posicionamento sem batentes teve origem na indústria automóvel para preservar a integridade da linha de montagem. A unidade também integra a ativação do pino de pressão e a fixação da PCB, coordenando ambas as ações para minimizar o tempo de transferência da placa. Além disso, a troca de programas e a troca de carros sem interrupções permitem trocas rápidas de produtos.

A troca contínua de programas maximiza a eficiência nos casos em que a largura da placa de circuito impresso (PCB) e a posição de suporte são iguais ou diferentes. Quando a largura da placa de entrada e a posição de suporte dos pinos são iguais, a máquina pode simplesmente finalizar a PCB atual e passar para a próxima. No entanto, quando a largura ou a posição de suporte são diferentes, a máquina permite que a PCB de entrada aguarde antes de entrar. A nova definição de largura é aplicada após a última PCB da tarefa atual sair da máquina.

A função de troca de carros sem interrupção permite a remoção e substituição seguras dos carros sem parar a máquina. Uma linha de produção pode continuar enquanto a configuração automática dos automóveis estiver em curso na outra linha. Isto permite que as duas linhas operem de forma independente, cada uma produzindo uma combinação diferente de produtos.

Funcionamento contínuo e integrado de duas pistas.
A impressora de duas pistas YRP10 DL também oferece uma configuração flexível da largura das pistas e funções automatizadas ativas em cada pista. Quando utilizadas em conjunto, estas máquinas permitem que toda a linha de montagem superficial opere com pistas duplas independentes de ponta a ponta, para a máxima flexibilidade e produtividade, seja no fabrico de uma baixa ou alta variedade de produtos diferentes.

A impressora funciona como duas impressoras serigráficas em linha, cada uma operando de forma completamente independente e ambas com troca de programa totalmente automatizada para minimizar o tempo de inatividade e maximizar a produtividade.

A máquina de inspeção YRi-V DL oferece uma capacidade de duas pistas com um tapete transportador recentemente desenvolvido que apresenta pistas móveis, facilitando a ligação a outros equipamentos em linha, tanto a montante como a jusante. Pode processar uma vasta gama de tamanhos de PCB, até 320 mm x 2 no modo de duas pistas. Também pode processar PCB de tamanho personalizado até 1200 mm x 610 mm. Quando ambas as pistas são dedicadas ao processamento de uma PCB pequena, podem ser posicionadas muito próximas uma da outra para minimizar o tempo de deslocamento da cabeça de inspeção.

O YRi-V incorpora também novos algoritmos que melhoram a inspeção dos filetes de soldadura de acordo com as normas IPC. As configurações da câmara também foram atualizadas para lidar com os desafios de inspeção impostos pelos mais recentes estilos de encapsulamento de semicondutores, como o WL-CSP (wafer-level chip-scale package). A superfície do encapsulamento tende a produzir reflexos que testam as capacidades dos equipamentos de inspeção convencionais (Figura 4).

Figura 4. Melhoria da reprodutibilidade na inspeção de dispositivos WL-CSP.

Outras melhorias incluem um conjunto de câmaras 3D de 8 ângulos que acelera a captação de imagens e uma câmara de 20 MP com 4 ângulos para captar imagens de alta resolução de detalhes como cordões de soldadura. Sabe-se que estes detalhes são difíceis de captar e avaliar com precisão com equipamentos convencionais.

Quando utilizados em conjunto na mesma linha, a impressora, o fabricante de automóveis e a inspeção de duas pistas permitem um fabrico contínuo em duas pistas. Anteriormente, isto exigia múltiplas combinações de máquinas de pista única ligadas por rastos especiais, resultando num layout de linha complexo que podia ser dispendioso e demorado de projetar e instalar.

Conclusão:
A crescente procura de uma vasta gama de produtos em grandes volumes, proveniente dos mercados de crescimento mais rápido da atualidade, cria um argumento convincente para a montagem superficial com calha dupla. A última geração de equipamentos maximiza o potencial de desempenho da montagem em carril duplo para melhorar o rendimento, a flexibilidade e a produtividade da produção.

AUTOR: Artigo disponibilizado pela Secção de Robótica SMT da Yamaha.