Vítejte, dnes je
sobota 23.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Osvětlení v automobilech (od světlometů až po přístrojovou desku) či problematika různých druhů osvětlení a přisvětlování v řadě elektronických výrobků se týká všech průmyslových oborů. Díky své nízké spotřebě a klesajícím cenám jsou LED diody stále oblíbenější. U výrobců elektroniky tak stoupá potřeba správného systému pro osazování těchto součástek.
Otázka zajištění, aby koncový výrobek svítil rovnoměrně i při úsporném způsobu nákupu LED v dávkách místo podle svítivosti, způsobuje jednu z největších těžkostí při práci s LED ve výrobě. V tomto článku si vysvětlíme, proč je osazování LED diod tak náročné a jak SMT osazovací linky a příslušný software mohou být adaptovány pro ideální způsob zvládnutí aplikací s nimi.
Výroba LED diod je složitý proces, který je ovlivněn řadou parametrů, jako jsou distribuce fosforu nebo vlnová délka holého čipu. Nevyhnutelně se tak každá LED dioda trochu liší od jiných a navzdory tomu, že přichází ze stejného plátku (wafer), výrobce není schopen garantovat stejnou svítivost pro každou z nich. Tyto rozdíly nijak neovlivňují aplikace, které používají pouze jednotlivé LED diody, ale jakmile se jich dává dohromady větší počet těsně k sobě, nerovnoměrnosti v jasu nebo barvě se projeví a vedou k nepoužitelnému výrobku.
Aby se nepoužily LED diody s výraznými odchylkami v jedné skupině diod, dodavatelé je dávají dohromady podle indexu svítivosti BIN (Brightness Index Number), což je číselný kód, který indikuje jas, barvu a úbytek napětí na diodě. Průmyslové standardy, jako jsou NEMA SSL 3-2010, založily strukturu BIN kódu a propagovaly jeho použití mezi dodavateli. BIN kód je na štítku zásobníku jako samostatný údaj, odděleně od čísla výrobku daného výrobce (Part Number – MPN). Dvě cívky – zásobníky, které mají stejné MPN, nemusí mít nutně stejný BIN kód. Pouze LED diody se stejným MPN a BIN číslem svítí stejně.
Tento unikátní výrobní a balicí proces dovoluje dvě možnosti nákupu LED součástek od dodavatele. První možnost je jednodušší, ale výrazně dražší – výrobce elektroniky koupí pouze LED diody se svítivostí, kterou pro danou výrobu potřebuje. Zde by mělo být poznamenáno, že bez ohledu na otázku ceny je počet diod se stejným BIN kódem ve většině případů příliš malý na uspokojení objednávky průměrné velikosti. Alternativou je nákup LED diod s různou svítivostí a jejich kombinování se sériovým rezistorem. Tato varianta je daleko příznivější s ohledem na cenu, ale pro výrobce elektroniky představuje nové těžkosti, zejména z pohledu definování osazovacího programu a správného vzájemného přiřazení LED diod k dodaným rezistorům.
Jak už bylo zmíněno, použití LED diod s různými BIN kódy pro jeden výrobek může vést k odchylkám v barvě světla i svítivosti. Pro kompenzaci těchto rozdílů se používá elektrického přizpůsobení, při kterém LED diody s různými BIN čísly svítí rovnoměrně. Toho je docíleno změnou v ovládacím obvodu LED diod, obvykle formou rezistorů tak, že proud LED diody ovládá podle potřeby svítivost.
Pro každou třídu svítivosti je potřeba na desku plošných spojů umístit vedle diod odpovídající sériový rezistor. To opět znamená, že než může osazování a výroba začít, je potřeba mít pohromadě osazovací program, který má pro každou třídu svítivosti specifikovány přesné hodnoty, počet a polohy potřebných rezistorů. Díky rozmanitosti tříd svítivosti, zejména při velkém množství LED diod na desce, vychází počet různých potřebných osazovacích programů tak obrovský, že je nelze spravovat ručně.
Výpis materiálu (BOM), stejně jako osazovací program se musí měnit dynamicky podle toho, jak je operátor stroje nucen přejít z jedné třídy svítivosti na jinou ve chvíli, když se všechny zásobníky s LED určitého BIN kódu vyprázdní. Pro tyto speciální potřeby je nutný i speciální software.
Ruční správa agendy LED diod s různými BIN kódy a jim přiřazenými rezistory je časově velmi náročná operace a náchylná k omylům, protože jednotlivé osazovací programy a výpisy materiálu musí být definovány pokaždé, když se na osazovací linku dostávají LED diody s novým BIN kódem.
Osazovací program s LED součástkami, stejně jako nastavení součástek přímo na lince se musí neustále adaptovat a potvrzovat podle různých BIN kódů diod, aby na desku plošných spojů byly osazeny pouze navzájem porovnatelné diody a jejich odpovídající rezistory.
Změna BIN kódů během výroby způsobuje tyto problémy:
Ale nejenom nastavení a osazení správných rezistorů jsou důležité pro úspěšnou výrobu. V situaci, kdy DPS byla částečně osazena s LED diodami předtím, než se zásobník vyprázdnil, musí si být operátoři jistí, že nahradí materiál zásobníkem s přesně stejným BIN kódem, jaký byl použit předtím. Pokud by ho neměli po ruce, osazování desky nemůže být dokončeno nebo opraveno a deska i s již osazenými součástkami by se musela vyhodit. Také v těchto případech potřebuje operátor osazovací linky podporu inteligentního softwaru, který upozorní na problém a výrobu zastaví.
Osazování desky LED součástkami je nejlevnější a nejefektivnější, když LED s různými BIN kódy nebo třídami svítivosti jsou párované s odpovídajícími sériovými rezistory pro regulaci svítivosti. Protože LED diody jsou vždy nakoupeny na cívkách zásobníků s různými BIN kódy, klasický přístup k SMT osazování by navrhoval vytvoření různých osazovacích programů, které by umožnily dát dohromady všechny diody s různými BIN kódy v rámci jednoho osazování.
Ruční správa těchto osazovacích programů je zdlouhavá a neefektivní: jakmile se jeden zásobník vyprázdní, výroba musí být zastavena, na osazovací lince musí být upraveno nastavení materiálu a osazovací program musí být nahrazen jiným, přičemž desky, které se mohly osadit jenom částečně, se vyhodí. Jak náročná práce s programováním, tak i prostoj osazovací linky budou mít negativní dopad na výkon a produktivitu.
Klíčem k práci s LED s různými BIN kódy, rezistory a osazovacími programy je lepší řešení než jenom běžný software pro osazování. V následující části si vysvětlíme, jaké možnosti by měl mít ideální software pro osazování LED diod, aby se stalo efektivní, bezchybné a bezpracné.
Prvním krokem k ulehčení osazování LED je vynechání násobných osazovacích programů. Navzdory možnosti změnit rozpis materiálu za přesně stejný produkt by měl osazovací program zahrnout všechny možné variace – to znamená všechny možné BIN kódy a jim odpovídající rezistory. Řešení pod názvem SIPLACE LED Placement Solution a SIPLACE LED Pairing umožňuje vytvoření standardního programu, který je následně kombinovaný se speciální matricí LED-Rezistor. Přiřazení všech BIN kódů k odpovídajícím rezistorům se importuje do SIPLACE LED Pairing podle specifikace výrobku. Tento seznam je přidělen ke standardnímu osazovacímu programu a SIPLACE LED Pairing vytvoří šablonku pro osazovací seznam a nastavení stroje s rezervovanými pozicemi podavače pro LED diody a rezistory. Operátor vybere diody podle BIN kódů, které mají být použity na osazovací lince, a SIPLACE LED Pairing automaticky upraví osazovací program a nastavení součástek ve stroji.
Změna počtu a poloh pro různé sériové rezistory je plně podporována. V případě, že je na osazovací lince k dispozici dostatek kapacity, mohou operátoři donutit SIPLACE LED Pairing, aby připravil všechny sériové rezistory do šablonky. V takovém případě pouze pozice s LED diodami musí být změněna při změně třídy svítivosti, přičemž záměna zásobníku LED diod s jedním BIN kódem za jiný je jednodušší a rychlejší.
Nejenom, že SIPLACE LED Pairing definuje pozice podavačů s cívkami rezistorů a LED diod, ale také upozorňuje operátora dopředu, že zásobník s LED součástkami se během procesu výroby vyprázdní. Osazovaná deska vstoupí do linky pouze tehdy, když připravený materiál vystačí k osazení další desky v pořadí s uniformní třídou svítivosti LED (Availability Checking – kontrola dostupnosti).
Operátor linky může šablonku snadno upravit pro třídy svítivosti diod, které jsou dostupné. Pouze otevře šablonku a vybere třídy svítivosti pro každou LED na desce. Jedním kliknutím je šablonka nastavena a připravena pro načtení do linky.
Systém pro ověření součástek zvaný SIPLACE Setup Center zkontroluje nové nastavení včetně BIN kódů LED diod a přiřazených rezistorů a zabrání špatnému osazení a zbytečnému odpadu.
Během návrhu osazovacího programu se nezřídka stává, že nedostatek plochy na desce si žádá osazení LED na obou stranách desky, včetně jejich odpovídajících rezistorů. SIPLACE LED Pairing to zvládne takto: když deska najede do linky poprvé, systém ji identifikuje podle jejího čárového kódu. LED se osadí na horní straně desky, zatímco SIPLACE LED Pairing systém si automaticky pamatuje třídy svítivosti použitých diod a uloží tuto informaci spolu s čárovým kódem desky.
Jakmile se dostane deska do stroje podruhé (kvůli osazení na spodní straně), systém si znovu přečte její čárový kód, vytáhne si odpovídající informace a zkontroluje, jestli je načtený osazovací program správný. Pokud by potřebné rezistory připravené v osazovací lince nebo aktuální osazovací programy nebyly správné, deska nebude dále osazována. V případě, že by se deska ukázala systému jako neznámá, osazovací proces se zastaví. To zabrání chybám v osazování a zbytečnému odpadu materiálu.
SIPLACE LED Pairing zjednodušuje komplexní správu různých tříd svítivosti LED diod a navazujících rezistorů při osazování a zajistí, že je použit správný osazovací program, a to i v případě, kdy LED diody a rezistory jsou umístěny na různých stranách desky.
Místo manuální správy početných osazovacích programů pro LED součástky podle jejich BIN kódů a navazujících rezistorů software SIPLACE LED Pairing umožňuje vytvoření programových šablon, které mohou být adaptovány pro všechny třídy svítivosti dostupné ve výrobě, a to rychle a jednoduše. V kombinaci se SIPLACE Setup Center, které ověřuje správné nastavení rezistorů a tříd svítivosti, SIPLACE LED Pairing podporuje bezchybný osazovací proces LED.
Díky návaznosti SIPLACE LED Pairing na SIPLACE Traceability jsou sledovaná data uložena v souladu s požadavky osazování, včetně BIN kódů LED diod pro každý vyráběný produkt. SIPLACE LED Pairing je integrován v celkové sestavě softwaru SIPLACE a je plně kompatibilní se všemi osazovacími stroji SIPLACE.
