اشتباهاتی که باید هنگام خرید ماشین‌های قرار دادن و برداشت SMT اجتناب کنید

انتخاب نادرست Smt pick and place machine نوع برای نیازهای تولید شما

درک تفاوت بین شاتر چیپ و فرم‌های عجیب Smt pick and place machine ثانیه

دستگاه‌های SMT نوع شاتر چیپ به خوبی می‌توانند قطعات کوچک استاندارد مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها را بسیار سریع نصب کنند. برخی مدل‌ها می‌توانند تقریباً ۲۰۰ هزار قطعه در ساعت مونتاژ کنند. اما وقتی صحبت از قطعات با شکل عجیب می‌شود، نیاز به تجهیزات دیگری است. دستگاه‌های Odd Form به قطعاتی مانند کانکتورها، ترانسفورماتورها، دیودهای نوری (LED) و سایر قطعات غیراستاندارد کار می‌کنند. این دستگاه‌ها دارای گیره‌های خاص و سیستم‌های تصویربرداری پیشرفته‌ای هستند که می‌توانند این قطعات پیچیده را مدیریت کنند. عیب این دستگاه‌ها چیست؟ این دستگاه‌ها بسیار کندتر کار می‌کنند، معمولاً کمتر از ۸ هزار قطعه در ساعت. یک نظرسنجی اخیر از سوی IPC نشان داد که تقریباً نیمی از (۴۲ درصد) تولیدکنندگان با مشکلات تولیدی مواجه شده‌اند، وقتی که دستگاه‌های شاتر چیپ را مجبور کرده‌اند تا قطعاتی با ارتفاع بیشتر از ۶ میلی‌متر را پردازش کنند. این موضوع نشان می‌دهد چقدر انتخاب دستگاه مناسب برای کار در فرآیند تولید اهمیت دارد.

انتخاب نوع دستگاه متناسب با ترکیب قطعات و نیازمندی‌های ظرفیت تولید

تولیدکنندگان تخصیص ماشین‌آلات را بر اساس پیچیدگی محصول تنظیم می‌کنند. به عنوان مثال، تولیدکنندگان گوشی‌های هوشمند 72٪ از بودجه تجهیزات SMT خود را به ماشین‌های قرار دادن تراشه (Chip Shooter) اختصاص می‌دهند، در حالی که خطوط تولید برد کنترل صنعتی تنها 55٪ از بودجه را به این بخش اختصاص می‌دهند زیرا استفاده از قطعات غیراستاندارد (Odd-form) در آن بیشتر است. از جدول زیر برای ارزیابی پروفایل تولید خود استفاده کنید:

عامل تولید	تمرکز بر ماشین قرار دادن تراشه (Chip Shooter)	تمرکز بر قطعات غیراستاندارد (Odd-Form)
اجزای استاندارد	85 درصد	<15%
میانگین پیچیدگی برد	<200 قرار دادن	500 قرار دادن
فرکانس تغییر خط تولید (Changeover Frequency)	پایین (<2/روز)	بالا (5/روز)

هماهنگی قابلیت‌های ماشین با این عوامل، تضمین‌کننده حداکثر ظرفیت تولید و کمینه‌سازی گلوگاه‌هاست.

مطالعه موردی: گلوگاه تولید ناشی از انتخاب اشتباه ماشین‌آلات

طبق گزارش Ponemon در سال 2023، یک شرکت تولیدکننده دستگاه‌های پزشکی به دلیل نصب سه دستگاه سریع‌السیر تراشه‌سازی برای برد مداری که شامل تقریباً 23٪ اجزای غیراستاندارد بود، دچار از دست دادن حدود 740,000 دلار درآمد شد. این ماشین‌های خاص تنها دارای دامنه حرکتی 8 میلی‌متری در محور Z بودند که برای قطعاتی به ارتفاع 12 میلی‌متری که باید قرار داده می‌شدند، کافی نبود. در نتیجه، مشکلات مکرری در قرارگیری اجزا ایجاد شد که نیازمند انجام اصلاحات دستی زیادی در مراحل بعدی بود. بهره‌وری به دلیل تمام این مسائل تقریباً دو سوم کاهش یافت و نشان داد که چقدر می‌تواند گران تمام شود اگر تولیدکنندگان تجهیزاتی را انتخاب کنند که با نیازهای واقعی تولید آن‌ها همخوانی ندارد.

راهکار: انجام ممیزی تولید به‌صورت جزءبه‌جزء قبل از خرید

تولیدکنندگان برتر قبل از خریداری، یک ممیزی 4 مرحله‌ای ساختارمند را انجام می‌دهند:

1. ارتفاع، وزن و پروفایل حرارتی اجزا را سند کنید
2. تضاد در توالی قرارگیری نقشه (به عنوان مثال، قطعات بلند که قرارگیری مجاور را مسدود می‌کنند)
3. سازگاری فیدر را در مدل‌های مختلف ماشین مورد تأیید قرار دهید
4. برد پروتایپ را با بررسی‌های مطابقت با IPC 9850 آزمایش کنید

این فرآیند 31٪ الزامات مهم‌تری را نسبت به مقایسه‌های پایه‌ای مشخصات کشف می‌کند (IPC 2023)، و اطمینان حاصل می‌کند که قابلیت‌های ماشین با نیازهای واقعی تولید هم‌خوانی دارند.

چشم‌پوشی از سازگاری و پیکربندی فیدر در Smt pick and place machine تنظیمات

مقایسه انواع فیدر: فیدر نواری، جعبه‌ای، لوله‌ای، ویبره و فیدر فله‌ای

در مورد قطعات کوچک تراشه‌ای روی نوارهای حمل‌کننده، فیدرهای نواری هنوز هم بهترین گزینه هستند، هرچند به دلیل جلوگیری از گیر کردن، نیازمند تطابق دقیق عرضی در حدود 0.2 میلی‌متر هستند. در مورد قطعات بزرگ‌تر مانند BGAs، فیدرهای جعبه‌ای به خوبی کار می‌کنند، اما تغییر بین آن‌ها تقریباً 25٪ طولانی‌تر از سایر روش‌ها زمان می‌برد. فیدرهای لوله‌ای به خوبی قطعات گرد را پردازش می‌کنند، مانند دیودها و LEDها. فیدرهای ویبره یا ارتعاشی هم می‌توانند اشکال نامنظم را به درستی جهت‌دهی کنند، هرچند هیچ‌کدام در سرعت‌های بالای 15 هزار قطعه در ساعت بدون بروز مشکلات ترازبندی، عملکرد خوبی ندارند. فیدرهای فله‌ای برای تولید انبوه مقاومت‌ها و خازن‌ها عالی هستند، اما نمی‌توان از آن‌ها برای قطعات کوچکی به اندازه 0402 استفاده کرد که دقت بسیار مهم است.

تأثیر انتخاب اشتباه از نوع فیدر (فشاری در مقابل کششی، فیدرهای CL)

فیدر سبک هل‌دهی برای حرکت دادن نوار به دنده‌های موتوری متکی است، اما هر بار که قطعات را بر می‌دارد، تأخیر ناخوشایند ۰/۳ ثانیه‌ای وجود دارد. این کاهش سرعت در تولید مقادیر زیاد ال‌ئی‌دی‌ها به بهره‌وری آسیب می‌زند. سیستم‌های کششی مشکل زمان‌بندی را حل می‌کنند، اما اغلب با اتصال‌های ظریف بد رفتار می‌کنند و می‌توانند مشکلات مختلفی را در آینده ایجاد کنند. سپس فیدرهای حلقه بسته وجود دارند که در حین حرکت نوار درون ماشین، اطلاعات مداومی درباره کشش نوار فراهم می‌کنند. بر اساس یک مطالعه انجام‌شده توسط اینتل در سال گذشته، این سیستم‌ها باعث کاهش تقریباً یک‌سومی ضایعات مواد می‌شوند. البته این سیستم‌ها نیازمند نرم‌افزار خاصی برای کارکرد مناسب هستند. و این نکته را هم فراموش نکنید که تولیدکنندگان اغلب غفلت می‌کنند: استفاده از فیدرهای هل‌دهنده در تولیدات کوچک در واقع منجر به تقریباً ۱۸ درصد کاهش محصولات سالم می‌شود، چون جایگاه‌ها با قطعاتی که قرار داده می‌شوند، به‌درستی هم‌راستا نمی‌شوند.

اشتباه رایج: خرید دستگاهی که از عرض‌های مورد نیاز نوار پشتیبانی نمی‌کند

حدود 28% از تولیدکنندگان الکترونیک با مشکل مواجه می‌شوند وقتی ماشین‌های SMT آن‌ها نمی‌توانند نوارهایی با عرض بیشتر از 12 میلی‌متر را پردازش کنند، چیزی که در مورد ترانزیستورهای قدرت MOSFET و انواع مختلف اتصال‌دهنده‌ها بسیار رایج است. به عنوان مثال، یک تولیدکننده سنسورهای خودرویی به دلیل خرید یک ماشین جدید که فقط با فیدرهای 8 میلی‌متری کار می‌کرد (در حالی که تامین‌کنندگان قول دیگری داده بودند) طبق گزارش سال 2023 انجمن Ponemon حدود 740,000 دلار زیان دید. نتیجه اینکه: مطمئن شوید که ماشین‌ها واقعاً می‌توانند با پهن‌ترین نوارهای مورد نیاز کار کنند، این موضوع به‌ویژه در کاربردهای صنعتی مدارهای چاپی (PCB) که اغلب نوارهایی به عرض 24 میلی‌متر یا بیشتر مورد نیاز است بسیار مهم است. یک مرحله ساده اما ضروری از بازبینی می‌تواند هزینه‌های هنگفتی را برای شرکت‌ها در آینده جلوگیری کند.

بهترین روش‌ها برای بهینه‌سازی چیدمان فیدر و کارایی تغییر خط تولید

روش	افزایش سود	زمان پیاده‌سازی
فیدرهای خوشه‌ای بر اساس فراوانی قرارگیری	مسافت حرکت سر رباتیکی را 40% کاهش می‌دهد	۱ تا ۲ ساعت
استانداردسازی عرض نوارها در هر منطقه	تغییر خطوط تولید را 30-50% کاهش می‌دهد	قبل از تولید انبوه
استفاده از عراده‌های ماژولار برای مراحل NPI	تغییر مجدد خط تولید را در مدت 15 دقیقه امکان‌پذیر می‌کند	کمتر از 1 هفته
ماهانه فیدرهای CL را کالیبره کنید	دقت مکان‌گذاری ±0.05 میلی‌متری را حفظ می‌کند	فعالیت مستمر

چشم‌پوشی از دقت مکان‌گذاری قطعات و کالیبراسیون ماشین

نحوه تأثیر دقت مکان‌گذاری قطعات بر بازده و نرخ بازکاری

عدم ترازی در طول مکان‌گذاری SMT به طور مستقیم کیفیت اتصالات لحیم را تحت تأثیر قرار می‌دهد. خطاهای کمتر از 0.05 میلی‌متر می‌توانند نرخ بازکاری را تا 35% افزایش دهند و منجر به عیوبی مانند tombstoning، bridging و قطعات مورب شونده می‌شوند. دقت بالای مکان‌گذاری ضروری است تا بازده اولیه را به حداکثر برساند و اصلاحات دستی پرهزینه را به حداقل برساند.

نقش سیستم‌های دوربینی و دسترسی سر (head) در تضمین دسترسی و دقت

سیستم‌های دید پیشرفته از کالیبراسیون نوری در زمان واقعی برای اصلاح انحرافات موقعیتی استفاده می‌کنند، در حالی که مکانیک سر رباتیک امکان دستکاری دقیق قطعات با گام کوچک را فراهم می‌کند. ماشین‌هایی که با بازرسی نوری دوگانه و چرخش سر با زوایای مختلف تجهیز شده‌اند، حتی برای قطعات با اندازه 01005 در سرعت‌های بالا دقتی در حد میکرون دارند.

مشکلات کالیبراسیون ماشین و آزمایش کارخانه که منجر به خرابی‌های اولیه می‌شوند

کالیبراسیون ضعیف کارخانه‌ای منجر به بروز مشکلات عملیاتی در ابتدای کار می‌شود. دریفت حرارتی تنها در راهنماهای خطی سبب ایجاد 740 هزار دلار زمان ایستادگی در بخش الکترونیک در سال می‌شود (Ponemon، 2023). ماشین‌های جدید با انکودرهای نوری یکپارچه و الگوریتم‌های جبران کننده در زمان واقعی، زمان ایستادگی کالیبراسیون را تا 70 درصد کاهش می‌دهند، مطابق تحقیقات ادغام سنسورها.

استراتژی: الزام به آزمایش پذیرش کارخانه‌ای در محل کار قبل از پرداخت نهایی

درخواست آزمایش پذیرش کارخانه‌ای (FAT) با استفاده از مدارهای چاپی (PCB) نمونه قبل از پرداخت نهایی را الزامی بدانید. تأیید در محل و در شرایط واقعی کار، مشکلات کالیبراسیون و محدودیت‌های عملکردی را که در آزمایش‌های آزمایشگاهی کنترل‌شده دیده نمی‌شوند، آشکار می‌کند - این موضوع به‌ویژه برای مدارهای انعطاف‌پذیر و مونتاژهای با چرخش بالا بسیار حیاتی است.

کم‌برآورد کردن سرعت واقعی و عملکرد CPH در مقایسه با ماشین‌های برداشت و قرار دادن SMT

سرعت واقعی در مقابل سرعت اعلامی (CPH): چرا مشخصات می‌توانند گمراه‌کننده باشند

سازندگان اغلب نرخ‌های CPH را بر اساس شرایط آزمون ایده‌آل IPC 9850 و با استفاده از اجزای یکسان اعلام می‌کنند، در حالی که این شرایط به ندرت محیط‌های تولید متنوع را منعکس می‌کنند. یک مطالعه مقایسه‌ای SMT در 2023 نشان داد که عملکرد واقعی به دلیل متغیرهایی مانند تعویض نازل‌ها، تنظیم مجدد بینایی و تنوع اجزای ترکیبی (مانند ترکیب مقاومت‌های 0201 با QFPها و BGAها) به میزان 30 تا 40 درصد پایین‌تر از مشخصات اعلامی است.

عوامل مؤثر بر بهره‌وری در دنیای واقعی: مبادله دقت قرارگیری، تأخیرهای فیدر

سه عامل اصلی باعث کاهش بهره‌وری در دنیای واقعی می‌شوند:

1. تعادل بین سرعت و دقت : حالت‌های دقت بالا (±0.05 میلی‌متر) 18 تا 22 درصد کندتر از حالت‌های سرعت حداکثری (±0.1 میلی‌متر) کار می‌کنند
2. تأخیرهای تأمین فیدر : تکمیل دستی نوارها باعث 9 تا 14 دقیقه توقف در هر ساعت می‌شود
3. تأخیرهای تشخیص قطعه : سیستم‌های بینایی ترکیبی 2D/3D به ازای هر قطعه غیرمعمول 0.3 تا 0.7 ثانیه زمان اضافی می‌گیرند

این ناکارآمدی‌های ترکیبی اغلب در دatasheetهای سازنده منعکس نمی‌شوند.

مطالعه موردی: خرید بیش از ظرفیت منجر به اتلاف سرمایه می‌شود

یک شرکت تولیدکننده تجهیزات پزشکی در یک دستگاه SMT فوق‌العاده سریع با ظرفیت 53,000 قطعه در ساعت (CPH) به مبلغ 287,000 دلار سرمایه‌گذاری کرد، در حالی که محصول مورد نظر تنها به 11,000 عدد قطعه‌گذاری در روز نیاز داشت. این مبلغ اضافی می‌توانست برای خرید یک سیستم کامل بازرسی نوری استفاده شود. برای جلوگیری از خرید بیش از حد، از فرمول زیر برای محاسبه CPH مورد نیاز استفاده کنید:

(Peak daily placements × 1.2 safety factor) / (Operating hours × 60 × 60) = Target CPH 

سازمان‌هایی که از این فرمول استفاده می‌کنند، به بهره‌وری 93 درصدی دستگاه دست می‌یابند، در حالی که سازمان‌هایی که فقط به مشخصات تبلیغ‌شده اتکا می‌کنند، بهره‌وری 61 درصدی دارند.

در نظر نگرفتن یکپارچه‌سازی نرم‌افزار، کاربرپسندی و پشتیبانی پس از خرید

مشکلات یکپارچه‌سازی نرم‌افزار با سیستم‌های موجود MES و ردیابی تولید

هنگامی که شرکت‌ها بدون بررسی اینکه تجهیزات جدید SMT با سیستم‌های اجرایی تولید (MES) فعلی‌شان سازگار هستند یا خیر، آن‌ها را وارد کارخانه می‌کنند، در نهایت سبک‌های داده‌ای مزاحم ایجاد می‌شود که قابلیت‌های نظارت در زمان واقعی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. طبق برخی تحقیقات صنعتی از سال 2025، حدود ۴۰ درصد از تمامی پیاده‌سازی‌های نرم‌افزاری به دلیل اینکه کاربران آموزش کافی و مناسب در مورد نحوه استفاده از آن‌ها را ندیده‌اند، شکست می‌خورند. جالب اینجاست که بیشتر این برنامه‌های آموزشی فقط روی آموزش مهندسان تمرکز دارند و کاملاً از بهره‌بردارانی که در واقع ماشین‌ها را روزانه اجرا می‌کنند، چشم‌پوشی می‌کنند. همچنین نباید از مشکلات مربوط به APIهای سازگار ناکارآمد فراموش کرد که در آن ماشین‌های جدید به درستی با سیستم‌های قدیمی‌تر ارتباط برقرار نمی‌کنند. این نوع مشکلات باعث می‌شود دنبال‌کردن اتفاقاتی که در کارخانه در حال رخ دادن است و نگهداری سوابق دقیق در طول فرآیند تولید بسیار دشوار شود.

چاله‌های تجربه کاربری: رابط‌های ناکارآمد و برنامه‌نویسی غیر شهودی

رابط‌های برنامه‌نویسی پیچیده زمان تغییر برد را 17% افزایش می‌دهند. اپراتورها با منوهای درهم‌تنیده و قوانین قرارگیری بد سازمان‌یافته دچار مشکل می‌شوند که منجر به کتابخانه‌های نادرست پیکربندی‌شده و خطاهای کالیبراسیون می‌گردد. یک رابط کاربری شهودی می‌تواند خطاهای راه‌اندازی را کاهش دهد و مهارت اپراتور را تسریع کند.

تحلیل موضوع بحث‌برانگیز: نرم‌افزارهای انحصاری که مشتریان را درون اکوسیستم فروشنده قفل می‌کنند

بسیاری از فروشندگان سخت‌افزار را همراه با نرم‌افزار انحصاری عرضه می‌کنند و این امر مشتریان را درون چرخه‌های به‌روزرسانی گران قفل می‌کند. این سیستم‌ها هزینه‌های مجوز 30–50% بالاتری نسبت به گزینه‌های پلتفرم باز درخواست می‌کنند و نگهداری توسط طرف سوم را محدود می‌کنند. این وابستگی اکوسیستمی انعطاف‌پذیری سیستم‌های فیدر و بینایی ماشین را محدود کرده و هزینه‌های عملیاتی بلندمدت را افزایش می‌دهد.

هزینه پنهان پشتیبانی فنی ضعیف و زمان‌های طولانی پاسخ‌گویی

تسهیلاتی که زمان پاسخ‌دهی به پشتیبانی آن‌ها بیش از سه ساعت است، با نرخ 38 درصدی معایب بیشتری در زمان‌های وقفه مواجه هستند و هر ساعت توقف در خطوط پرظرفیت تا 35,000 دلار هزینه دارند. مالکان ماشین‌های قدیمی، زمان تحویل شش هفته‌ای برای نازل‌های اختصاصی را گزارش می‌دهند، در حالی که سیستم‌های باز امکان تحویل قطعات در مدت 72 ساعتی از طریق چندین تأمین‌کننده را فراهم می‌کنند.

سوالاتی که باید از فروشندگان درباره دسترسی به خدمات و منطق تأمین قطعات یدکی بپرسید

دسته‌بندی	سوالات کلیدی برای اطمینان‌سازی
توافق‌نامه‌های سطح خدمات	تضمین‌ها شامل پاسخ‌گویی فوری تکنسین در محل در عرض 8 ساعت کاری برای خرابی‌های اضطراری می‌شود؟
در دسترس بودن قطعات	چه اجزای حیاتی (دوربین‌های بینایی، موتورهای سروو) در منطقه موجودی دارند؟
پشتیبانی نرم افزار	آیا نرم‌افزار شما با فرمت‌های داده XML/GERBER رایج از تأمین‌کنندگان عمده CAD سازگار است؟
برنامه ریزی بلند مدت	چه برنامه‌ای برای سازگاری معکوس با سخت‌افزارهای نسل بعدی دارید؟

‫سوالات متداول‬

تفاوت بین ماشین‌های شاتر چیپ و ماشین‌های SMT با فرم عجیب چیست؟

دستگاه‌های SMT نوع شاتر چیپ به‌خوبی مولفه‌های کوچک و استاندارد را با سرعت بالا قرار می‌دهند، درحالی‌که دستگاه‌های SMT فرم‌های غیرمعمول، قطعات غیراستاندارد مانند کانکتورها و ال‌ئی‌دی‌ها را پردازش می‌کنند، هرچند با سرعت کمتری کار می‌کنند.

چرا تطبیق نوع دستگاه با ترکیب مولفه‌ها اهمیت دارد؟

تطبیق دستگاه با ترکیب مولفه‌ها برای بهینه‌سازی عبور از سیستم و کاهش گلوگاه‌های تولید ضروری است، چراکه دستگاه‌های مختلف برای اندازه‌ها و شکل‌های مختلف مولفه‌ها طراحی شده‌اند.

انتخاب نادرست دستگاه چه تأثیری روی تولید می‌گذارد؟

انتخاب نادرست دستگاه می‌تواند به شکست‌های تولید، افزایش تصحیح‌های دستی و کاهش نرخ تولید منجر شود و درنتیجه خسارات مالی برای تولیدکنندگان ایجاد کند.

انواع مختلف تغذیه‌کننده‌های مورداستفاده در دستگاه‌های SMT کدامند؟

دستگاه‌های SMT از تغذیه‌کننده‌های متنوعی مانند تغذیه‌کننده‌های نواری، جعبه‌ای، لوله‌ای، ارتعاشی و حجمی برای کار با مولفه‌ها استفاده می‌کنند که هرکدام برای شکل‌ها و نرخ‌های تولید خاصی مناسب هستند.

سازمان‌ها چگونه می‌توانند از خرید بیش از حد ظرفیت دستگاه جلوگیری کنند؟

سازمان‌ها می‌توانند با محاسبه ظرفیت هدف CPH با استفاده از قراردهی‌های روزانه و عوامل ایمنی، از خرید بیش از حد ظرفیت ماشین جلوگیری کرده و استفاده بهینه از ماشین‌آلات را تضمین کنند.

متداول‌ترین مشکلات ادغام نرم‌افزاری در ماشین‌های SMT چیست؟

برخی از مشکلات رایج شامل عدم سازگاری با سیستم‌های موجود MES و ردیابی تولید است که منجر به ایجاد جزیره‌های اطلاعاتی، چالش‌های در نظارت و نرخ خرابی بالا در پیاده‌سازی نرم‌افزار می‌شود.