Automatické značení pro dokonalou sledovatelnost a vyšší ziskovost

Deska plošných spojů (DPS) je hlavní součástí většiny elektronických zařízení, jako jsou počítače, chytré telefony, spotřební elektronika, lékařská elektronika a průmyslová zařízení. Desky plošných spojů umožňují fungování zařízení prostřednictvím elektrických signálů, které se šíří po stopách na různých vrstvách DPS. Poskytují mechanickou podporu a elektrické spojení mezi různými elektronickými součástkami.

Různé kroky, kterými prochází deska plošných spojů, než se dostane do finálního elektronického obvodu (vrtání, pájení, osazování součástek, nanášení povrchových
úprav atd.), jsou obzvláště kritické a často se provádějí za obtížných podmínek prostředí, jako jsou vysoké teploty, přítomnost proudů agresivních látek nebo kyselých čisticích prostředků. Z tohoto důvodu je pro výrobce desek plošných spojů důležité zajistit dlouhodobou sledovatelnost desek plošných spojů, a to jak v různých fázích výroby,
tak i na následném trhu.

Účinné značení, které zajišťuje dlouhodobou čitelnost pomocí speciálních etiket DPS, pomáhá výrobcům elektronických zařízení sledovat desky plošných spojů během výroby, skladování i instalace. Etikety DPS jsou vysoce výkonné samolepicí etikety, které obsahují ve snadno přístupném formátu důležité informace, včetně původu desky plošných spojů, čísla výrobní šarže, data výroby, teploty pájení, hustoty tavidla a dalších údajů.

Na obrázku 1 je uveden příklad etikety DPS, která obsahuje informace, jako je šarže a datum výroby. V tomto případě je na etiketě umístěn QR kód, i když velmi častým řešením je tradiční čárový kód.

Obrázek č. 1: Etiketa DPS (zdroj: Brady Worldwide, Inc.)

Výhoda etiket

Etikety DPS jsou nezbytné pro sledovatelnost.

Usnadňují sledovatelnost DPS během výroby, osazování a poprodejní distribuce, ukazují komponenty, které procházejí celým výrobním cyklem, a umožňují výrobcům integrovat do výrobků správné jednotky. Označování desek plošných spojů obecně zlepšuje možnosti řízení, zvyšuje efektivitu výroby, řízení zásob, údržby a servisu náhradních dílů.

Údaje pro sledovatelnost vytištěné na etiketách desek plošných spojů musí zůstat k dispozici, aby bylo možné sledovat výrobní proces, identifikovat vadné díly, distribuční logistiku, zákaznický servis a likvidaci elektronických součástek.

Ve vysoce automatizovaných a digitalizovaných podnicích (tzv. „chytrých podnicích“), které fungují v duchu Průmyslu 4.0 se sledovatelnost se stává nezbytným požadavkem.

V „chytré“ výrobě stroje generují, analyzují a využívají data k optimalizaci výroby, zvyšují efektivitu a vytvářejí flexibilní výrobní procesy, které rychle a efektivně reagují na změny poptávky. Podnik Průmyslu 4.0 používá pouze propojené systémy, které umožňují odesílání nebo přijímání dat z jiných systémů v dodavatelském řetězci.

Díky etiketám, které zůstávají čitelné po celou dobu výrobního cyklu, se každá deska plošných spojů stává aktivní součástí chytrého podniku, protože je schopna odesílat data
a informace do systému řízení výroby, na jiné stroje nebo do dodavatelského řetězce.

Další výhodou je analýza dat („analytika“). Díky velkému množství informací shromážděných přímo na výrobní lince je možné tyto informace zpracovávat a analyzovat (také pomocí algoritmů umělé inteligence, jako je strojové učení) s cílem zlepšit efektivitu výrobního procesu.

Výhody značení DPS lze shrnout takto:

• Lepší řízení kvality;
• Vyšší spolehlivost konečného výrobku;
• Lepší obrana proti padělání elektronických součástek nebo desek plošných spojů;
• Optimalizace výrobního procesu, která vede ke snížení nákladů;
• Integrace se systémem „Chytrý podnik“ s další možností využití analýzy dat k extrapolaci užitečných informací o zlepšení výrobního procesu a kvality výrobků. 

Technologie a výrobky

Zavedení součástek SMD s technologií povrchové montáže umožnilo automatizovanou montáž desek plošných spojů pomocí montážních linek SMT (technologie povrchové montáže).

Toto vysoce komplexní a sofistikované zařízení řídí celou montážní linku autonomně.

Vezme součástky z příslušných podavačů, na kterých jsou umístěny cívky součástek, a s mimořádnou přesností je umístí na desku plošných spojů pomocí osazovacích automatů. Ačkoli výrobní proces desky plošných spojů zahrnuje i další kroky (vrtání, pájení, zapékání, optickou a ruční kontrolu atd.), umístění součástek je jistě jedním z nejdůležitějších.

Značení DPS musí být plně integrováno s výrobní linkou SMT, která dokáže s etiketami pracovat, jako by šlo o běžné součástky (rezistory, kondenzátory, integrované obvody nebo tranzistory). Přesně to se také děje.

V zásadě lze rozlišit dva typy označování DPS: značení „za studena“ a „za tepla“.

Při první technice – značení „za studena“, připravuje a tiskne etikety stroj.

Poté jsou navinuty na cívku stejným způsobem jako běžné součástky SMD a vloženy do jednoho z podavačů používaných v osazovacích automatech. Pro všechny účely jsou etikety považovány za běžnou elektronickou součástku. Jejich umístění a orientace na desce plošných spojů musí být vhodně naprogramovány v systému CNC.

Na obrázku č. 2 je znázorněna linka SMT s řadou podavačů, které v popředí obsahují cívky elektronických součástek. Každá součástka, včetně etiket, je osazovacím automatem odebrána a přesně umístěna na určené místo na desce plošných spojů, která se pohybuje po zpracovatelském pásu.

Obrázek č. 2: Montážní linka SMT (zdroj: Brady Worldwide, Inc.)

Při technice „za tepla“ se tiskárna umístí přímo na linku SMT a tiskne a nanáší etikety na desku plošných spojů v reálném čase (technika „tisk a aplikace“). Tyto tiskárny poskytují mimořádně vysokou úroveň výkonu, protože kromě přesnosti, s níž tisknou a umisťují etikety, musí mít rychlost kompatibilní s rychlostí posuvu desek plošných spojů na lince SMT.

Kromě tohoto zařízení hrají zásadní roli materiály použité k výrobě etiket.

Hlavními faktory, kterými se řídí výběr materiálů pro značení DPS, jsou tisknutelnost, tepelná a chemická odolnost.

Tyto etikety obsahují informace, které jsou pro výrobní proces klíčové a jejichž ztráta může způsobit poruchy, které ovlivní ziskovost. Aby etikety umístěné na deskách plošných spojů odolávaly teplotním výkyvům, mechanické abrazi a chemikáliím používaným při výrobě desek plošných spojů, jsou zapotřebí specifické materiály etiket.

Nejčastěji používaným materiálem pro tyto etikety je polyimid. Polyimidové etikety jsou vhodné pro čárové kódy s vysokou hustotou, kódy datové matrice, QR kódy a pro alfanumerickou identifikaci desek plošných spojů. Díky vysoké stabilitě v širokém rozsahu teplot (až do 300 °C a více) umožňuje tento materiál tisk v rozlišení až 600 DPI při minimálních rozměrech etiket 4 x 4 mm.

Řešení společnosti Brady

Společnost Brady Corporation je jedním z předních světových dodavatelů systémů
pro tisk, identifikaci a sledování desek plošných spojů. Společnost Brady se sídlem v Milwaukee ve Wisconsinu je nadnárodní společnost s více než šesti tisíci zaměstnanci po celém světě a více než milionem zákazníků.

Stáhněte si přehledný dokument pro automatizaci značení zdarma (v angličtině) >>

Přinášíme Vám přepis inteview italského magazínu Fare Elettronica, který měl možnost vyzpovídat Marca Minottiho, lokálního produktového experta společnosti Brady. Marcu Minottimu položili několik otázek zaměřených na používání elektronického značení desek plošných spojů a řešení, která v této oblasti poskytuje společnost Brady.

Fare Elettronica: „Jaké jsou výhody značení desek plošných spojů pro výrobce elektronických obvodů?“

Marco Minotti (Brady): „Výrobní linky na desky plošných spojů jsou stále pokročilejší a propojené se systémy plánování výroby, nákupu materiálu a součástí a řízení zásob.“

Cílem společností, tím spíše, pokud jsou součástí programu Průmysl 4.0, je dosáhnout vysokého stupně flexibility výrobního procesu a co nejvíce zvýšit efektivitu. Značení umožňuje úplnou sledovatelnost desek plošných spojů v různých fázích zpracování, během skladování a po prodeji.

Jak zdůrazňuje pan Minotti, společnost Brady vyrábí etikety, které splňují nejpřísnější požadavky na výrobu desek plošných spojů. Etikety o minimálních rozměrech pouhých 4 x 4 mm (dostupné také v jiných typických formátech desek plošných spojů, obdélníkových nebo čtvercových, ve velikosti požadované pro konkrétní aplikaci) mají rozlišení až 600 DPI a mohou obsahovat alfanumerické informace, dvourozměrné čárové kódy, QR kódy atd.

Řešení společnosti Brady zahrnují také laserem gravírovatelné etikety. Tyto etikety se vyznačují vysokým kontrastem, takže jsou lépe čitelné skenery umístěnými na výrobních linkách

Fare Elettronica: „Můžete nám shrnout výrobky společnosti Brady pro tisk a aplikaci etiket na desky plošných spojů?“

Marco Minotti (Brady): „Společnost Brady je zákazníky vysoce ceněna, protože nabízí jak manuální, tak automatizované tiskové systémy, které lze integrovat s osazovacími zařízeními a montážními linkami SMT. Pro tisk za studena nabízíme tiskárnu BradyPrinter i7100, průmyslové řešení pro tisk etiket.“

S rozlišením 300 nebo 600 DPI si tato tiskárna (obrázek č. 3) poradí s více než 70 různými typy materiálů, dosahuje rychlosti tisku až 30 cm za sekundu a dokáže tisknout etikety o velikosti od 4 mm do 11 cm. Předtištěné etikety lze poté použít v montážních linkách SMT pomocí podavače, který speciálním ramenem s adaptérem podává etikety do osazovacího automatu.

Obrázek č. 3: Tiskárna etiket i7100 (zdroj: Brady Worldwide, Inc.)

„S řadou ALF (automatický podavač etiket) nabízí společnost Brady širokou škálu podavačů schopných automatizovat značení desek plošných spojů propojením s osazovacími automaty. Kromě podavačů (obrázek č. 4), které zpracovávají předtištěné etikety, obsahuje řada ALF ramena s adaptéry pro hlavní modely osazovacích automatů (Fuji, Panasonic, Juki, Siplace),“ dodal pan Minotti.

Obrázek č. 4: Podavač řady ALF integrovaný do linky SMT (zdroj: Brady Worldwide, Inc.)

„Pro tisk „za tepla“ naše řešení zahrnují tiskárny A8500 a A8500 FlexCell. Tato řešení automaticky tisknou a aplikují etikety na jakoukoli standardní elektronickou desku, jednoduchou nebo vícenásobnou, během 3 sekund a s přesností 0,1 mm“.

Jak zdůraznil pan Minotti, model FlexCell (obrázek č. 5) byl navržen speciálně pro obsazení buňky v lince SMT. Umožňuje vyrábět a aplikovat etikety i na malé výrobní dávky a etikety obsahují informace generované v reálném čase (např. čas výroby). Tiskárny řady A8500 tisknou data na vyžádání ze systému ERP a snadno se integrují do jakékoli výrobní linky elektronických desek vyhovující požadavkům SMEMA.

Obrázek č. 5: Tiskárna A8500 FlexCell v akci na lince SMT (zdroj: Brady Worldwide, Inc.)

Závěrem

Značení DPS je nezbytné pro sledovatelnost. Etikety usnadňují sledovatelnost desek plošných spojů při výrobě, montáži a distribuci. Pomáhají zajistit, aby součásti prošly celým výrobním cyklem a aby byl každý jednotlivý výrobek identifikovatelný i poté, co opustí výrobní závod. Integrací značení s ostatními podnikovými procesy lze také zlepšit řízení podniku a zvýšit efektivitu výroby.

V článku byla představena řešení, která má společnost Brady k dispozici pro značení
desek plošných spojů. Společnost Brady, přední poskytovatel řešení pro identifikaci a sledování, má kompletní řadu výrobků pro tisk a aplikaci etiket na desky plošných
spojů, které lze plně integrovat do nejmodernějších výrobních linek SMT.

Kontaktujte Brady v České republice >>

BRADY Corporation

www.brady.cz