خطوط اشباع یک مرحله ای برای پردازش قطعات الکترونیکی چه ظرفیت تولیدی باید داشته باشد؟

خطوط اشباع یک مرحله ای در ساخت قطعات الکترونیکی بسیار مهم هستند - آنها پوشش های محافظ (مانند اپوکسی، سیلیکون) را برای اجزایی مانند ترانسفورماتورها، سلف ها و خازن ها اعمال می کنند تا عایق، مقاومت در برابر رطوبت و دوام را افزایش دهند. ظرفیت تولید این خطوط مستقیماً بر راندمان تولید تأثیر می گذارد: خیلی کم است و باعث ایجاد گلوگاه می شود. بیش از حد بالا، و منجر به هدر رفتن انرژی و منابع بیکار می شود. تعیین ظرفیت مناسب مستلزم همسویی با انواع اجزا، الزامات پردازش و تقاضای بازار است. بیایید عوامل کلیدی را که ظرفیت تولید بهینه را برای خطوط اشباع یک مرحله‌ای در پردازش قطعات الکترونیکی تعریف می‌کنند، بررسی کنیم.

انواع قطعات الکترونیکی چه نقشی در تعیین ظرفیت خط دارند؟

اجزای مختلف الکترونیکی از نظر اندازه، کمیت و پیچیدگی پردازش متفاوت هستند - این تفاوت ها مستقیماً حداقل و حداکثر ظرفیتی را که یک خط اشباع یک مرحله ای باید داشته باشد، تعیین می کند.

اولاً، اجزای منفعل کوچک (به عنوان مثال، سلف های تراشه، خازن های سرامیکی) به ظرفیت با حجم بالا نیاز دارند. این اجزا به صورت دسته ای از هزاران تا میلیون ها در روز تولید می شوند، بنابراین خط اشباع باید پردازش مداوم و با توان بالا را انجام دهد. یک خط معمولی برای قطعات کوچک باید ظرفیت 5000 تا 20000 واحد در ساعت داشته باشد. این امر از طریق سیستم های بارگیری/تخلیه خودکار (به عنوان مثال، نوار نقاله یا بازوهای روباتیک) که اجزاء را به سرعت در مراحل اشباع (پیش گرم کردن، غوطه وری، پخت) حرکت می دهند، به دست می آید. به عنوان مثال، یک خط پردازش سلف های تراشه با اندازه 0603 (اجزای کوچک و سبک وزن) می تواند به 15000 واحد در ساعت با سرعت نوار نقاله و فاصله دسته ای بهینه برسد.

دوم، اجزای سایز متوسط ​​(به عنوان مثال، سلف های قدرت، ترانسفورماتورهای کوچک) به ظرفیت متعادل نیاز دارند. این اجزا بزرگتر از چیپس هستند اما همچنان در دسته های متوسط ​​(صدها تا هزاران در روز) تولید می شوند. ظرفیت خط باید بین 500 تا 3000 واحد در ساعت باشد. برخلاف اجزای کوچک، ممکن است برای نگه داشتن آنها در حین آغشته شدن (برای اطمینان از پوشش یکنواخت) نیاز به وسایل سفارشی داشته باشند، بنابراین خط باید این وسایل را بدون کاهش سرعت در خود جای دهد. برای یک سلف برق با اندازه متوسط ​​(ارتفاع 5 تا 10 میلی متر)، ظرفیت 1200 واحد در ساعت کارایی و کیفیت پوشش را متعادل می کند - به اندازه کافی سریع برای رسیدن به اهداف تولید روزانه، به اندازه کافی کند برای جلوگیری از پخت ناهموار.

سوم، اجزای بزرگ (به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا، خازن های صنعتی) ظرفیت کم حجم و با دقت بالا را می طلبند. این اجزا در دسته های کوچک (ده ها تا صدها در روز) تولید می شوند و به زمان پردازش طولانی تری نیاز دارند (به عنوان مثال، غوطه ور شدن آهسته تر برای اطمینان از نفوذ پوشش به سیم پیچ). ظرفیت خط باید 50-200 واحد در ساعت باشد. قطعات بزرگ اغلب برای بارگیری نیاز به کمک دستی دارند (به دلیل وزن یا شکنندگی)، بنابراین طراحی خط، دقت را بر سرعت در اولویت قرار می دهد. برای یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا (قطر 20 تا 50 میلی متر)، ظرفیت 80 واحد در ساعت امکان پیش گرم کردن کامل (برای از بین بردن رطوبت) و پخت آهسته (برای جلوگیری از ترک های پوشش) را فراهم می کند و قابلیت اطمینان قطعه را تضمین می کند.

چگونه پارامترهای فرآیند اشباع بر ظرفیت خط تأثیر می‌گذارند؟

اشباع یک مرحله ای شامل مراحل متعددی است - پیش گرم کردن، اعمال پوشش، تخلیه و پخت - و هر پارامتر (زمان، دما، سرعت) بر تعداد اجزایی که خط می تواند در ساعت پردازش کند تأثیر می گذارد.

اول، زمان پخت (طولانی ترین مرحله) ظرفیت پایه را تعیین می کند. مرحله پخت (جایی که پوشش سخت می شود) معمولاً 10 تا 60 دقیقه طول می کشد، بسته به نوع پوشش (اپوکسی سریعتر از سیلیکون پخته می شود) و اندازه جزء (قطعات بزرگ نیاز به پخت طولانی تری دارند). خطی که از اپوکسی با پخت سریع (زمان پخت 15 دقیقه) برای قطعات کوچک استفاده می کند، می تواند ظرفیت بالاتری (مثلاً 12000 واحد در ساعت) نسبت به خطی که از سیلیکون کند پخت (زمان پخت 45 دقیقه) برای قطعات بزرگ (مثلاً 60 واحد در ساعت) استفاده می کند، به دست آورد. برای بهینه‌سازی ظرفیت، خطوط اغلب از کوره‌های پخت چند ناحیه‌ای استفاده می‌کنند - اجزا در مناطق دمایی متوالی حرکت می‌کنند و زمان کل پخت را بدون کاهش کیفیت کاهش می‌دهند.

دوم، روش اعمال پوشش بر توان عملیاتی تأثیر می گذارد. غوطه وری (غوطه ور شدن اجزا در پوشش) سریعتر از پوشش اسپری برای اجزای کوچک تا متوسط ​​است، بنابراین خطوط با استفاده از غوطه وری می توانند 20 تا 30 درصد واحدهای بیشتری را در ساعت تحمل کنند. به عنوان مثال، خازن های تراشه پردازش خط فرورفتگی می توانند به 18000 واحد در ساعت برسند، در حالی که یک خط اسپری برای همان اجزا ممکن است تنها به 14000 واحد در ساعت برسد (به دلیل نیاز به هدف گیری دقیق اسپری). با این حال، پوشش اسپری برای اجزای بزرگ با اشکال پیچیده ضروری است (برای جلوگیری از ادغام پوشش)، بنابراین خطوط برای این قطعات، دقت را به سرعت اولویت می‌دهند، و ظرفیت متناسب با آن تنظیم می‌شود.

سوم، زمان های پیش گرم کردن و تخلیه به کل زمان پردازش اضافه می شود. پیش گرم کردن (برای حذف رطوبت جزء) 5-15 دقیقه و تخلیه (برای حذف پوشش اضافی) 2-5 دقیقه طول می کشد. این مراحل برای کیفیت پوشش غیر قابل مذاکره هستند، بنابراین خط باید آنها را در محاسبات ظرفیت در نظر بگیرد. به عنوان مثال، خطی با پیش گرم کردن 10 دقیقه، غوطه ور شدن 2 دقیقه، تخلیه 3 دقیقه و پخت 20 دقیقه، در کل زمان چرخه 35 دقیقه در هر دسته دارد. اگر هر دسته دارای 700 سلف با اندازه متوسط ​​باشد، ظرفیت ساعتی 1200 واحد (700 واحد ÷ 35 دقیقه × 60 دقیقه) است.

چه اهداف حجم تولید و عوامل تقاضای بازار بر ظرفیت تأثیر می گذارد؟

ظرفیت خط اشباع باید با اهداف کلی تولید سازنده و تقاضای بازار مطابقت داشته باشد تا از اضافه ظرفیت یا کمبود ظرفیت جلوگیری شود.

ابتدا، اهداف تولید روزانه/هفتگی حداقل ظرفیت را تعیین می کنند. اگر تولیدکننده نیاز به تولید 100000 خازن کوچک در روز (شیفت 8 ساعته) داشته باشد، خط اشباع باید حداقل ظرفیت 12500 واحد در ساعت (100000 ÷ 8) داشته باشد. برای محاسبه زمان خرابی (به عنوان مثال، تعمیر و نگهداری، تغییرات مواد)، خط باید دارای 10 تا 20 درصد بافر ظرفیت باشد - بنابراین هدف 14000-15000 واحد در ساعت تضمین می کند که اهداف حتی با تاخیرهای گاه به گاه برآورده می شوند.

دوم، نوسانات تقاضای فصلی نیاز به ظرفیت انعطاف پذیر دارد. تقاضای قطعات الکترونیکی اغلب قبل از تعطیلات (مثلاً برای لوازم الکترونیکی مصرفی) یا پروژه‌های صنعتی به اوج خود می‌رسد، بنابراین خط باید بتواند ظرفیت خود را 20 تا 30 درصد در طول دوره‌های اوج افزایش دهد. این را می توان با طراحی مدولار به دست آورد - اضافه کردن خطوط نوار نقاله اضافی یا کوره های پخت در زمان اوج گرفتن، و سپس حذف آنها در هنگام آرامش. به عنوان مثال، خطی با ظرفیت پایه 8000 واحد در ساعت می تواند یک نوار نقاله دوم را اضافه کند تا در طول تعطیلات تقاضا برای تلفن های هوشمند به 16000 واحد در ساعت برسد.

سوم، برنامه های توسعه آتی ظرفیت مقیاس پذیر را توجیه می کند. اگر یک تولیدکننده قصد دارد طی 2 تا 3 سال به خطوط اجزای جدید (به عنوان مثال از تراشه های کوچک تا ترانسفورماتورهای متوسط) گسترش یابد، خط اشباع یک مرحله ای باید برای ظرفیت قابل ارتقا طراحی شود. این به معنای استفاده از سرعت های قابل تنظیم نوار نقاله، مناطق پخت مدولار، و وسایل سازگار است که می تواند بعداً اجزای بزرگتر را اداره کند. خطی که در ابتدا برای 10000 واحد کوچک در ساعت ساخته شده بود را می توان با حداقل تغییرات به 2000 واحد متوسط ​​در ساعت ارتقا داد و از هزینه خط جدید جلوگیری کرد.

الزامات کیفیت و نرخ نقص چگونه بر برنامه ریزی ظرفیت تأثیر می گذارد؟

اولویت بندی کیفیت پوشش (برای جلوگیری از نقص) به معنای متعادل کردن ظرفیت با پردازش کامل است - کاهش ظرفیت برای سرعت بخشیدن به تولید اغلب منجر به دوباره کاری پرهزینه می شود.

اول اینکه استانداردهای یکنواختی عایق و پوشش حداکثر ظرفیت را محدود می کند. قطعات الکترونیکی (به ویژه آنهایی که در خودروسازی یا هوافضا استفاده می شوند) به مقاومت عایق دقیق (≥100 MΩ) و ضخامت پوشش (50-150μm) نیاز دارند. اگر خط خیلی سریع کار کند، ممکن است اجزا به طور کامل در پوشش غوطه ور نشوند (باعث ایجاد لکه های نازک) یا ممکن است به طور ناهموار خشک شوند (که منجر به خرابی عایق می شود). به عنوان مثال، یک خازن پردازش خط خودرو (الزامات عایق بالا) باید ظرفیت را روی 12000 واحد در ساعت محدود کند - کندتر از 18000 واحد در ساعت ممکن برای اجزای درجه مصرف کننده - تا اطمینان حاصل شود که هر واحد استانداردها را برآورده می کند.

دوم، آستانه نرخ نقص به بافرهای ظرفیت نیاز دارد. نرخ عیب قابل قبول معمولی برای اجزای اشباع شده 0.1-0.5٪ است. اگر خط با حداکثر ظرفیت کار کند، نرخ نقص اغلب افزایش می‌یابد (به دلیل پردازش عجله‌ای)، بنابراین تولیدکنندگان 80 تا 90 درصد حداکثر ظرفیت را برای پایین نگه‌داشتن نقص‌ها در نظر می‌گیرند. برای خطی با حداکثر ظرفیت 20000 واحد در ساعت، کار با سرعت 16000 واحد در ساعت باعث کاهش عیوب از 0.8٪ (در حداکثر ظرفیت) به 0.3٪ می شود، بدون اینکه از دوباره کاری و هدر رفتن مواد جلوگیری شود.

سوم، نیازهای دوباره کاری و پردازش مجدد بر ظرفیت خالص تأثیر می گذارد. حتی با کنترل‌های کیفی، برخی از اجزاء نیاز به اشباع مجدد دارند (مثلاً به دلیل حباب‌های پوشش). این خط باید 5 تا 10 درصد ظرفیت اضافی برای رسیدگی به کار مجدد بدون ایجاد اختلال در تولید منظم داشته باشد. به عنوان مثال، خطی با ظرفیت معمولی 1000 ترانسفورماتور متوسط ​​در ساعت باید بتواند 100 واحد بازسازی شده در ساعت (10 درصد بافر) را پردازش کند در حالی که هنوز هدف 1000 واحدی را برای قطعات جدید برآورده می کند.

چه عواملی در بهره وری انرژی و منابع ظرفیت را محدود یا بهینه می کند؟

خطوط اشباع یک مرحله ای مصرف انرژی (برای گرم کردن کوره ها) و منابع (مواد پوشش) - ظرفیت باید با راندمان متعادل شود تا از هزینه های غیر ضروری جلوگیری شود.

اولاً، مصرف انرژی فر به بهینه سازی دسته ای کمک می کند. کوره های کیورینگ بزرگترین مصرف کننده انرژی هستند - کارکردن آنها با ظرفیت جزئی (مثلاً یک دسته 500 واحدی در اجاق 1000 واحدی) انرژی را هدر می دهد. ظرفیت خط باید با اندازه فر مطابقت داشته باشد: یک خط 1200 واحدی در ساعت باید اجاقی داشته باشد که 300 واحد (4 دسته در ساعت) را در خود جای دهد و اطمینان حاصل شود که فر همیشه پر است. این امر مصرف انرژی در هر واحد را 25 تا 30 درصد در مقایسه با خطی با ظرفیت و اندازه فر نامناسب کاهش می دهد.

دوم، استفاده از مواد پوشش ظرفیت اضافی را محدود می کند. ظرفیت اضافی اغلب منجر به فرورفتن بیش از حد (برای پر کردن خط) یا ضایعات مواد (پوشش استفاده نشده که منقضی می‌شود) می‌شود. خطی که برای 8000 جزء کوچک در ساعت طراحی شده است، از پوشش با نرخ قابل پیش بینی (مثلاً 2 لیتر در ساعت) استفاده می کند که سفارش مواد را آسان می کند و از هدر رفتن جلوگیری می کند. اجرای خط با سرعت 12000 واحد در ساعت (مازاد ظرفیت) به 3 لیتر در ساعت نیاز دارد - اگر تحویل مواد فقط 2.5 لیتر در ساعت باشد، باعث کمبود و خرابی می شود.

سوم، بهره وری نیروی کار از ظرفیت متعادل پشتیبانی می کند. یک خط با ظرفیت بالا (20000 واحد در ساعت) به اپراتورهای بیشتری برای نظارت بر بارگیری، بررسی کیفیت و نگهداری نیاز دارد. اگر یک تولیدکننده فقط 2 اپراتور در هر شیفت داشته باشد، یک خط 12000 واحد در ساعت کارآمدتر است (1 اپراتور در هر 6000 دستگاه) از یک خط 20000 واحدی (1 اپراتور در هر 10000 دستگاه)، که منجر به از دست رفتن بررسی کیفیت و نقص بیشتر می شود.

تعیین ظرفیت تولید مناسب برای خطوط اشباع یک مرحله‌ای یک عمل متعادل کننده است - همسویی با انواع اجزا، پارامترهای فرآیند، تقاضا، کیفیت و کارایی. برای قطعات کوچک، توان عملیاتی بالا (5000-20000 واحد در ساعت) کلیدی است. برای قطعات بزرگ، دقت و حجم کم (50-200 واحد در ساعت) بیشترین اهمیت را دارد. با در نظر گرفتن همه این عوامل، سازندگان می توانند از تنگناها جلوگیری کنند، ضایعات را کاهش دهند و اطمینان حاصل کنند که خطوط اشباع آنها از تولید قطعات الکترونیکی صاف و مقرون به صرفه پشتیبانی می کند. برای مدیران کارخانه، این برنامه ریزی ظرفیت فقط برای دستیابی به اهداف نیست، بلکه در مورد ایجاد یک فرآیند تولید انعطاف پذیر و پایدار است که با نیازهای در حال تغییر بازار سازگار باشد.