عوامل اصلی که بر دقت جایگذاری در ماشین‌های نصب و برداشت SMD تأثیر می‌گذارند

ماشین‌های قلع و نصب SMD عملکرد سیستم بینایی: تصویربرداری CCD، کالیبراسیون و پایداری محیطی

تصویربرداری دو مرحله‌ای برای همترازی اولیه و تشخیص دقیق نقاط مرجع

تجهیزات برتر قرارگیری و انتقال به سیستم‌های دو مرحله‌ای بینایی وابسته هستند تا قرارگیری‌های فوق دقیق در سطح میکرون را محقق کنند. ابتدا دوربین میدان وسیعی وجود دارد که موقعیت‌یابی اولیه و تقریبی انجام می‌دهد و قطعات را در فاصله حدود نیم میلی‌متری از محل مورد نظر قرار می‌دهد. سپس سنسور CCD با بزرگ‌نمایی بالا وارد عمل می‌شود که قادر است تا حدود ۲۵ میکرون در هر پیکسل را تشخیص دهد و به‌طور دقیق به علائم فیدوسیال و پایه‌های قطعه نگاه می‌کند تا تنظیمات نهایی انجام شود. این رویکرد دو مرحله‌ای به ماشین‌ها اجازه می‌دهد تا تنظیمات نهایی خود را با دقتی در حدود ±۱۵ میکرون انجام دهند. در مقایسه با سیستم‌های قدیمی‌تر تک‌مرحله‌ای، تولیدکنندگان گزارش داده‌اند که چرخه‌های تولید را بدون compromise در کیفیت، تقریباً ۴۰ درصد کاهش داده‌اند. نرخ معایب حتی برای قطعات بسیار کوچک ۰۱۰۰۵ نیز زیر بیست قطعه در میلیون باقی می‌ماند که با توجه به اندازه بسیار کوچک این قطعات، قابل تحسین است.

انحراف کالیبراسیون و تغییرپذیری نور به عنوان منابع اصلی عدم تراز زیرپیکسلی

در مورد سیستم‌های بینایی، عوامل محیطی مسئول حدود سه‌چهارم کل خطاهای قرارگیری هستند. بیایید به برخی جزئیات نگاه کنیم: هنگامی که دما تغییر می‌کند، لنزها ممکن است فوکوس خود را حدود ۰٫۳ میکرومتر در هر درجه سانتی‌گراد تغییر دهند. سطوح رطوبت بالاتر از ۶۰٪ رطوبت نسبی در واقع نیازمند تنظیم ۸٪ در راستای محور Z هستند. حتی تغییرات کوچک در روشنایی دیودهای نوری (LED) نیز اهمیت دارند. تنها ۱۰٪ تغییر در شدت نور، سایه‌هایی ایجاد می‌کند که تشخیص نقاط مرجع را بین ۴ تا ۱۲ میکرومتر تحت تأثیر قرار می‌دهد. برای مقابله مؤثر با این مشکلات، بیشتر تأسیسات کالیبراسیون روزانه را با استانداردهای قابل ردیابی NIST اجرا می‌کنند. همچنین در سیستم‌های تثبیت دمایی سرمایه‌گذاری می‌کنند که دما را در محدوده نیم درجه سانتی‌گراد حفظ می‌کنند. سیستم‌های نورپردازی چندطیفی با تنظیمات خودکار روشنایی نیز کمک‌کننده هستند. واحدهایی که به این رویکرد جامع پایبند هستند، معمولاً شاهد کاهش حدود ۹۰٪ در خطاهای قرارگیری خود هستند. بیشتر آن‌ها دقتی زیر ۲۵ میکرومتر را در طول چرخه‌های تولید هشت ساعته حفظ می‌کنند، هرچند در عمل همچنان نوسانات پراکنده‌ای رخ می‌دهد.

دقت کنترل حرکت: دینامیک مرحله XY، انتخاب موتور و تکرارپذیری حرارتی

بازیگی، وضوح میکرواستپینگ و انبساط حرارتی در ماشین‌های قرارگیری دقیق با دقت بالا

دقت موقعیت‌یابی در سیستم‌های حرکتی با سه چالش اصلی که به صورت هم‌افزا عمل می‌کنند، روبرو است: بازی مکانیکی، محدودیت‌های وضوح میکرواستپینگ و مشکلات ناشی از انبساط حرارتی. هنگامی که در دنده‌ها یا پیچ‌های گلوله‌ای شلی وجود دارد (چیزی که ما آن را بازی می‌نامیم)، هنگام تغییر سریع جهت، اثرات هیسترزیس ایجاد می‌شود. اگر میکرواستپینگ به اندازه کافی دقیق نباشد (زیر ۱/۲۵۶ گام)، ارتعاشاتی به همراه خطاهای قرارگیری کمتر از ۱۰ میکرومتر رخ می‌دهد. با این حال، انبساط حرارتی احتمالاً بزرگترین مشکل است. بدون کنترل مناسب محیطی، مراحل XY ممکن است خطاهایی بیش از ۲۵ میکرومتر جمع‌آوری کنند. بهترین دستگاه‌ها تمام این مشکلات را با استفاده از مکانیزم‌های ضد بازی خاص، قابلیت‌های بسیار دقیق میکرواستپینگ و سیستم‌های هوشمند جبران حرارتی که دما را به صورت زمان واقعی نظارت می‌کنند، حل می‌کنند. این راه‌حل‌های پیشرفته معمولاً پس از تعداد زیادی چرخه عملیاتی به تکرارپذیری حدود مثبت یا منفی ۳ میکرومتر می‌رسند.

سیستم نازل و خلاء: حیاتی برای دست‌زدن به قطعات کوچک

تأثیر از دست دادن خلأ، سایش نازل و مرکزگذاری پویا بر بازده قرارگیری 0201/01005

حفظ سلامت خلأ نه تنها مهم است، بلکه در کار با قطعات بسیار ریز 0201 و 01005 ضروری محسوب می‌شود. حتی کوچکترین نشتی می‌تواند منجر به ریختن قطعات قبل از قرارگیری صحیح آنها شود که در نتیجه یا قطعات در جای نادرست قرار می‌گیرند یا کاملاً از دست می‌روند. نازل‌ها در طول زمان دچار فرسودگی می‌شوند و این موضوع کیفیت درزگیری را کاهش می‌دهد. ما شاهد افزایش نرخ خرابی تا حدود ۱۵ درصد در مراکزی بوده‌ایم که عملیات حجم بالایی انجام می‌دهند. سیستم‌های مرکزگذاری پویا در جبران حرکات بسیار کوچکی که در فازهای شتاب‌گیری رخ می‌دهد کمک می‌کنند، اما این سیستم‌ها در صورت وجود لرزش یا انحراف در کالیبراسیون با مشکل مواجه می‌شوند. هنگامی که عملکرد نازل کاهش می‌یابد، تولید از همان ابتدا دچار مشکل جدی می‌شود. بازدهی مرحله اول کاهش می‌یابد و سپس بازکاری‌های پرهزینه آغاز می‌شود. به همین دلیل، بررسی منظم نازل‌ها و تعویض آنها مطابق برنامه، برای هر کسی که روزانه با مسائل قابلیت اطمینان در قرارگیری قطعات ریز مواجه است، بسیار حیاتی است.

هماهنگی تحویل فیدر و قطعات: مکانیک نوار و پروتکل‌های بازرسی

نیروی لایه‌برداری نوار، تغییرات کشش و ناهماهنگی گام فید در خطوط تولید SMT

عملکرد فیدرها به‌طور واقعی بر دقت قرارگیری مؤلفه‌ها تأثیر می‌گذارد، به‌ویژه هنگام کار با بسته‌بندی‌های بسیار کوچک که نیازمند تحملاتی تنگ‌تر از ±۲۵ میکرون هستند. زمانی که نوار به‌صورت یکنواخت از پیچیدگی جدا نمی‌شود، قطعات ممکن است زودتر از موعد از جای خود خارج شوند یا هنگام برداشتن به‌صورت جانبی جابجا شوند. اگر کشش روی نوار حامل پایدار نباشد، مؤلفه‌ها تمایل به جابجایی دارند. همچنین ناهماهنگی‌های کوچک در گام فید (هر چیزی بیش از ۰٫۱ میلی‌متر) در طول تولید انباشته می‌شوند تا جایی که خطاهای قابل توجهی در قرارگیری مشاهده می‌شود. خبر خوب این است که سیستم‌های بینایی بیشتر این مشکلات را هنگام وقوع تشخیص می‌دهند و این امر منجر به تنظیمات خودکار کشش می‌شود. بهتر از آن، فیدرهای محرک سروو قابلیت اطمینان بیشتری ارائه می‌دهند زیرا هم زاویهٔ جدا شدن نوارها و هم سرعت پیشروی آنها از داخل دستگاه را تنظیم می‌کنند و ناهماهنگی‌های موجود در خود نوار را جبران می‌کنند. با اجرای برنامه‌های منظم نگهداری در کنار این ویژگی‌ها، تولیدکنندگان گزارش داده‌اند که معایب مربوط به فیدر را در عملیات بزرگ‌مقیاس فناوری نصب سطحی حدود ۴۰ درصد کاهش داده‌اند.

هماهنگی سطح سیستم: هماهنگ‌کردن حرکت سر، حامل فیدر و میز برد مدار چاپی

دستیابی به دقت مناسب در ماشین‌های امروزی قراردهی و برداشت (pick and place) نیازمند هماهنگی بسیار دقیق بین سرهاي قرارگیری، حامل‌های فیدر و میزهای موقعیت‌یابی برد مدار چاپی (PCB) تا سطح نانوثانیه است. هنگامی که اجزا به صورت مستقل عمل می‌کنند، همان‌طور که اغلب در تنظیمات چندکاناله یا هنگام کار با انواع محصولات مختلط رخ می‌دهد، تأخیرهای کوچک در سطوح میکروسکوپی شروع به تجمع می‌کنند. به عنوان مثال، تنها یک خطای زمانی ۵ میلی‌ثانیه‌ای در هنگام حرکت میز و پیشروی همزمان فیدرها می‌تواند باعث شود خازنهای 0201 در لحظه‌ای که شتاب به حداکثر مقدار خود می‌رسد، حدود ۳۵ میکرومتر از محل مورد نظر منحرف شوند. کنترل‌کننده‌های حرکت مدرن این مشکل را با الگوریتم‌های هوشمندی حل می‌کنند که مسیر حرکت را پیش‌بینی کرده و منحنی‌های شتاب را از قبل تنظیم می‌کنند تا از تداخل جلوگیری شود. این سیستم‌ها دقت قرارگیری را حتی در سرعت‌های چشمگیر ۴۵,۰۰۰ قطعه در ساعت نیز در حد CPK زیر ۱۵ میکرومتر حفظ می‌کنند. آن‌ها این کار را از طریق حلقه‌های فیدبک سریع (زمان پاسخ کمتر از ۱ میلی‌ثانیه)، به‌روزرسانی‌های سروو حداقل ۲,۰۰۰ بار در ثانیه و تنظیم برای انبساط‌های وابسته به دما در راستای محورهای مختلف به دست می‌آورند. آزمایش‌ها مطابق استاندارد JEDEC نشان می‌دهند که ماشین‌هایی که همگام‌سازی مناسبی ندارند، هنگام تغییر سریع جهت، حدود ۱۸٪ خطای قرارگیری بیشتری دارند که در محیط‌های تولیدی که هم سرعت و هم دقت اهمیت زیادی دارند، این موضوع بسیار تعیین‌کننده است.

سوالات متداول

چه عواملی می‌توانند بر دقت سیستم بینایی تأثیر بگذارند؟

عوامل محیطی مانند تغییرات دما، سطح رطوبت و نوسانات روشنایی LED می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی بر دقت تأثیر بگذارند و باعث ایجاد عدم تراز در سطح زیرپیکسلی شوند.

سیستم‌های حرکتی چگونه دقت خود را علی‌رغم انبساط حرارتی حفظ می‌کنند؟

سیستم‌های حرکتی با استفاده از سیستم‌های هوشمند جبران حرارتی، مکانیزم‌های ضد بازی و قابلیت‌های ریزگام دقیق، در برابر خطاهای ناشی از انبساط حرارتی مقاومت می‌کنند.

چرا یکپارچگی خلأ برای دستکاری قطعات حیاتی است؟

یکپارچگی خلأ برای اطمینان از قرارگیری دقیق قطعات کوچک بدون افتادن یا گم‌شدن آنها به دلیل نشتی‌ها ضروری است.

سیستم‌های فیدر چگونه به دقت قرارگیری قطعات کمک می‌کنند؟

فیدرها با تضمین جداکردن یکنواخت نوار و تنظیمات پایدار کشش، از رها شدن زودهنگام قطعات یا انحراف موقعیتی در حین برداشت جلوگیری می‌کنند.

دستگاه‌های مدرن چگونه همگام‌سازی بین قطعات را به دست می‌آورند؟

دستگاه‌های مدرن از الگوریتم‌های هوشمند برای پیش‌بینی حرکت، حلقه‌های بازخورد سریع و به‌روزرسانی‌های سروو استفاده می‌کنند تا عملیات هماهنگ را تضمین کرده و خطاهای قرارگیری را به حداقل برسانند.