Narzędzia Ręczne w Montażu Elektronicznym: Studium przypadku - wersja rozszerzona

Abstrakt:

W niniejszym studium przypadku dokonano analizy zastosowania narzędzi ręcznych podczas montażu urządzeń elektronicznych, ze szczególnym uwzględnieniem narzędzi zgodnych z normami ESD. Przeanalizowano różne narzędzia, zidentyfikowano problemy związane z wyładowaniami elektrostatycznymi i przedstawiono skuteczne rozwiązania, prowadzące do eliminacji zagrożeń uszkodzeń wyrobów. Przeprowadzone testy laboratoryjne potwierdziły poprawę procesu montażowego po zmianie narzędzi i procedur.

Wprowadzenie:

Montaż urządzeń elektronicznych wymaga precyzji i skrupulatności, zwłaszcza w kontekście wyładowań elektrostatycznych (ESD), które mogą prowadzić do uszkodzeń komponentów. Niniejsze badanie skupia się na analizie różnych narzędzi stosowanych w procesie montażu, z naciskiem na narzędzia zgodne z normami ESD.

Metody:

1. Pomiary Rezystancyjne: Wykonano standardowe pomiary rezystancyjne na różnych narzędziach zgodnych z normami ESD: ANSI S20.20 oraz IEC 61340-5-1.

2. Analiza Procesu Montażowego: Przeprowadzono szczegółową analizę procesów montażowych, skupiając się na stanowiskach montażu ręcznego.

3. Testy Laboratoryjne: Przeprowadzono testy narzędzi alternatywnych, uwzględniając scenariusze najgorsze, takie jak brak poprawnego uziemienia stanowiska.

Wyniki:

Rozważmy zastosowanie różnego rodzaju narzędzi ręcznych, które są stosowane podczas montażu urządzeń elektronicznych. W tym konkretnym przypadku wykorzystano narzędzia, które są uznawane są za zgodne z normami ESD oraz wyposażenie niezgodne. Które przejdą pozytywnie weryfikację i pomiary rezystancyjne zgodnie z zaleceniami opisanymi w dokumentacji.

Zweryfikowane narzędzia:

• narzędzie #1 - metalowa pinceta - narzędzie stosowane na produkcji

• narzędzie #2 - szczypce z izolacyjnym uchwytem

• narzędzie #3 - pinceta metalowa z końcówką z tworzywa przewodzącego

• narzędzie #4 - pinceta wykonana z tworzywa przewodzącego

• narzędzie #5 - pinceta z końcówką ceramiczną

Pomiary Rezystancyjne:

• narzędzie #1 - 0.01<Rpp<0.03 Ohm

• narzędzie #2 - Rpp>1E12 Ohm

• narzędzie #3 - 30<Rpp<85 Ohm

• narzędzie #4 - 78<Rpp<360 Ohm

• narzędzie #5 - Rpp>1E12 Ohm

  Ciekawym spostrzeżeniem jest, że nie we wszystkich przypadkach sonda dwupunktowa dawała poprawne wyniki pomiaru. Dopiero zastosowanie “żabek” pozwalała na poprawny kontakt elektryczny. Podejrzewa się tu wpływ struktury materiału i komponentu przewodzącego wewnątrz tworzywa.

Analiza Procesowa:

Podczas analiz procesowych zbadano i wykonano szereg pomiarów na obszarze produkcji. Początkowo, standardowe pomiary rezystancyjne nie wykazały większych niezgodności, natomiast podczas analiz procesu na kilku stanowiskach montażu ręcznego, pomiary aktywne wykazały pewne problemy, które okazały się źródłem problemów klienta i uszkadzania wyrobów.

Dlatego wytypowano różne typy narzędzi alternatywnych jakie mogły by zastąpić te aktualnie stosowane [Narzędzie #1] i przystąpiono do testów laboratoryjnych. Wzięto pod uwagę kilka sytuacji jakie mogły by się zdarzyć.

• WORST-CASE SCENARIO: sytuacja kiedy stanowisko nie było poprawnie uziemione (klasyczny problem stanowisk roboczych w strefach EPA)

• Poprawnie działające systemy: zgodnie z ANSI S20.20 oraz IEC 61340-5-1.

  Możemy zauważyć poniżej, że nawet w przypadku stanowiska pracy zbudowanego zgodnie ze standardami, pojawiają się gwałtowne transfery energii przy stosowaniu różnego rodzaju narzędzi w procesie. Natomiast porównując je ze sobą widać zdecydowanie lepiej wypada narzędzie #4.

• Poprawnie działające systemy + modyfikacja procesu produkcyjnego: zgodnie z ANSI S20.20 oraz IEC 61340-5-1

  I ostatecznie po wdrożeniu nieznacznych modyfikacji procesu i postępowania operatora uzyskaliśmy w pełni bezpieczny proces produkcyjny. Dodatkowo potwierdzono, że proces ten jest stabilny w długim okresie czasu niezależnie od postępowania operatorów.

Dyskusja:

Analiza wykazała, że nawet poprawnie zbudowane stanowisko pracy może generować wyładowania elektrostatyczne przy użyciu różnych narzędzi. Narzędzie #4, po wprowadzeniu modyfikacji procesu produkcyjnego, zapewniło stabilny proces zminimalizowanego ryzyka uszkodzeń wyrobu. Okazało się również, że znaczącym czynnikiem jest sam wyrób z którym odbywają się procesy produkcyjne. zdecydowanie większą ilość wyładowań zarejestrowano kiedy PCBA było większych rozmiarów. Efekt ten jest ewidentnie związany z pojemnością elektryczną samego wyrobu.

Podsumowanie:

Analiza i weryfikacja procesu oraz narzędzi wykazała, że poprawny wybór narzędzi ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa produkowanych wyrobów elektronicznych. Zmiana procedury i narzędzi przyczyniła się nie tylko do zwiększenia bezpieczeństwa, ale także do znaczącego obniżenia ilości braków i kosztów związanych z uszkodzeniami wyrobów elektronicznych o około 70 000 euro miesięcznie.