EN
Komponenttien asettamisen tarkkuus on edelleen yksi tärkeimmistä tekijöistä arvioitaessa pintakiinnitystekniikan (SMT) pick-and-place -koneita. Jo noin 50 mikronin pienet epätasaukset voivat johtaa vakaviin ongelmiin monimutkaisissa piirilevyrakenteissa. Kun tarkastellaan, mitä vikaa tapahtuu, näköjärjestelmät havaitsevat tyypillisesti kolme pääongelmaa. Ensimmäinen on kulman poikkeama, jossa osat kääntyvät noin plus- tai miinus 3 astetta, koska suuttimet eivät pidä niitä oikein. Sitten on X/Y-akselin siirtymiä, jotka ovat yli 25 mikronia, ja ne esiintyvät lähinnä silloin, kun koneen sijaintijärjestelmä alkaa karata. Lopuksi Z-akselin paineen vaihtelut johtavat usein ikäviin hautakivi-ilmiöihin, erityisesti huomattavissa hyvin pienillä 0402-kokoisilla komponenteilla. Syvempää tarkastelua tehdessä käy ilmi, että lähes joka neljäs tapaus johtuu kuluneista suuttimista. Vääränlaiset syöttömekanismit aiheuttavat lähes 30 % tapauksista, ja yli 2,5 G:n vahvuisten tärinöiden osuus – jotka rikkovat IPC-9850-ohjeita – muodostaa loput ongelmakohdista.
Asennusvirheiden ja komponenttien vääntymisen syiden tunnistaminen
Komponenttien asennusvirheet johtuvat yleensä koneistosta ja niiden käytöstä. Suuttimet kuluvat tai muuttavat muotoaan, mikä selittää noin 40 % kaikista tarkkuusongelmista, joita havaitsemme tuotantolinjalla. Nämä kuluneet suuttimet heikentävät otetta erityisesti korkeilla nopeuksilla. Kalibrointivirheet kertyvät myös ajan myötä, koska koneet eivät pysy ikuisesti täysin asetuksissaan. Lämpötilan vaihtelut ja tavallinen mekaaninen rasitus aiheuttavat pieniä asemansiirtymiä, jotka kasautuvat ajan kuluessa. Sitten on vielä syöttömekanismit. Kun hammaspyörissä alkaa näkyä vaurioita tai jousissa menettää jännitettään, komponentit eivät enää linjautukaan oikein jo ennen asennusta. Älä unohda myös värähtelyä. Liiallinen ravina koko järjestelmässä pahentaa kaikkia näitä pieniä ongelmia, mikä johtaa siihen, että komponentit päätyvät väärälle paikalleen tai täysin väärin levylle.
Kalibrointitekniikat optimaalista SMT:n komponentinlaittajan tarkkuutta varten
Koneiden pitäminen kunnolla kalibroituina on avainasemassa niiden suorituskyvyn maksimoimisessa ajan mittaan. Kun puhutaan laserikalibroinnista suuttimien korkeuksille, oleellista on Z-akselin suuntaisen paineen yhtenäinen säilyttäminen. Tämä on erityisen tärkeää pienten osien kanssa työskenneltäessä, sillä muuten nämä mikroskooppiset komponentit voivat asettua kynttilöksi (tombstoning) kokoonpanon aikana. Visiojärjestelmissä kalibrointi perustuu standardin fiducial-merkkeihin, jotka korjaavat sijoitusvirheet sekä X- että Y-suunnassa, tyypillisesti noin 10 mikronin tarkkuudella. Oikea taikuus tapahtuu dynaamisen kompensointiohjelmiston avulla, joka huomioi materiaalien lämpölaajenemisen ja kutistumisen pitkien tuotantosyklien aikana vaihtelevissa lämpötiloissa. Nämä automaattiset kalibrointitarkistukset, jotka suoritetaan eri erien välillä, vähentävät operaattoreiden aiheuttamia virheitä ja pitävät prosessin tarkan päivästä toiseen merkittävästi hidastamatta koko valmistusprosessia.
Käyttöön liittyvät menettelyt pitkäaikaisen asennustarkkuuden ylläpitämiseksi
Tarkan tarkkuuden ylläpitäminen pitkän aikavälin edellyttää säännöllistä huoltoa, joka kattaa sekä ennaltaehkäisyn että ongelmien korjaamisen niiden ilmaantuessa. Useimmat valmistajat suosittelevat suuttimien tarkistamista ja niiden vaihtamista noin 50 000 asennuksen välein tarkkaa työtä tehtäessä, vaikka tämä voi vaihdella käyttöolosuhteiden mukaan. Kuukausittaisiin tarkastuksiin tulisi sisällyttää hihnan jännityksen tarkistaminen, varmistaa, että kiskot ovat oikein linjassa, sekä tarkistaa, miten syöttölaitteet toimivat komponenttien kanssa estääkseen pienten ongelmien kasvamisen suuremmiksi. Myös ympäristön vakaus on tärkeää. Yritä pitää lämpötila noin kahden celsiusasteen tarkkuudella ja kosteus 40–60 prosentin suhteellisen kosteuden tasolla. Tämä auttaa välttämään hitaasti ajan myötä tapahtuvia ärsyttäviä kalibrointisiirtoja. Älä myöskään unohda kirjata kaikki huoltotoimenpiteet. Hyvä dokumentointi mahdollistaa teknikoiden havaita kulumisen ja kuluminen aiheutetut mallit tarpeeksi ajoissa, jotta osat voidaan vaihtaa ennen kuin ne todella rikkoutuvat, mikä säästää sekä seisokki- että korjauskustannuksia tulevaisuudessa.
Fiduciaalitunnistuksen ja näköjärjestelmien vikojen voittaminen
SMT-toimintojen epätarkan fiduciaalitunnistuksen juurisyyt
Useimmat fiduciaalitunnistusongelmat johtuvat kolmesta päätekijästä: valaistuksen epäjohdonmukaisuudesta, kameran kalibroinnin muuttumisesta ja piirilevyjen välisistä vaihteluista. Vanhat tai vilkkuvat valot aiheuttavat varjoja ja heijastuksia, jotka peittävät pienet viitemerkit. Olemme kaikki nähneet tämän tapahtuvan – kamerat menettävät hitaasti tarkan asennon pitkän käyttöajan jälkeen, mikä tekee entisaikoina luotettavista merkeistä vaikeammin havaittavia. Sitten on itse levyongelmia: vääntyneet pinnat, liian paksu juotesuoja osassa kohtia ja ohut toisissa, sekä pölyn ja jäämien kertyminen, jotka vain haittaavat oikeaa tunnistamista. Viimeisimmän alan tiedon mukaan vuoden 2024 Assembly Technology -raportista, nämä visuaalijärjestelmien haasteet aiheuttavat noin kolmasosan kaikista SMT-komponenttien asennusvirheistä tuotantolinjoilla tänä päivänä.
Valaistus- ja kamerajärjestelmien optimointi luotettavaa tunnistusta varten
Hyvä valaistus on ratkaisevan tärkeää, kun pyritään vähentämään häiritseviä varjoja ja heijastuksia samalla kun työskentelyalueen valaistus pysyy tasaisena. Useimmissa onnistuneissa järjestelyissä käytetään useita säädettäviä valolähteitä, jotta erilaiset materiaalit ja osat voidaan käsitellä ongelmitta eri korkeuksilla. Säännölliset kameratarkastukset ovat myös olennaisen tärkeitä, erityisesti sertifioitujen kalibrointikohdeten kanssa työskenneltäessä. Tarkennusasetukset, valotusarvot ja mahdollisten vääristymien korjaaminen tulisi sisällyttää rutiininmukaiseen huoltoon. Jotkin tehtaat ovat viemässä automaatiota pidemmälle rakentamalla nämä kalibrointitoimenpiteet suoraan huoltosuunnitelmaansa. Parhaat tulokset saavuttavat laitokset saavuttavat noin 99,8 %:n tunnistustarkkuuden yhdistämällä renkaanmuotoisia valoja koaksaalivalaistusjärjestelmiin kiiltäville pinnoille. Nämä parhaat toimijat aikovat yleensä uudelleenkalibroida järjestelmät noin 200 tuotantotunnin välein pitääkseen toiminnan sujuvana.
Keskustellaan levyjen vääntymisen ja pinnan heijastavuuden haasteista
Kun piirilevyt vääntyvät, ne aiheuttavat erilaisia ongelmia polttotasojen kanssa, mikä johtaa osittaiseen hämärtykseen ja vaikeuttaa näköjärjestelmien havaita tilannetta oikein. Ongelman ratkaisemiseksi monet järjestelmät käyttävät nykyään monitason tarkennustekniikoita yhdessä korkeuskartoitusalgoritmien kanssa, jotka säätävät automaattisesti tarkennusta vääntyneiden osien yli palauttaen siten tarpeellisen terävyyden. Kiiltävät pinnat tuottavat puolestaan toisenlaisen haasteen. Avain tässä on polarisoitujen suodinten käyttö yhdessä matalan kulman valaistuksen kanssa, jolloin haitallinen heijastus vähenee ja kuvakontrasti itse asiassa paranee. Jotkin edistyneet 3D-näköjärjestelmät menevät vielä pidemmälle ja tallentavat yksityiskohtaista topografista tietoa, mikä mahdollistaa aidon merkinnän ja pinnasta heijastuvan kuvan erottamisen. Viime vuonna julkaistujen testien mukaan nämä menetelmät ovat parantaneet tunnistusluotettavuutta noin 45 %:lla vaikeita materiaaleja käsiteltäessä.
Komponenttien nappaamis- ja vapautusvirheiden vianmääritys
Imupään vikaantuminen: tukkeuma, kulumine ja muodonmuutokset
Kun on kyse nippailuvikoista, imupään ongelmat ovat usein listan kärjessä. Pääsyyt? Tukkeumat, jotka johtuvat vanhasta juoteliitteen massasta, kertyneestä pölystä tai tahmeista liimajäämistä, jotka vain kertyvät sisälle. Nämä tukkeumat häiritsevät imutehoa. Älä myöskään unohda kulumista. Kun imupäät vanhenevat, ne alkavat vähitellen muodoltaan muuttua, mikä aiheuttaa vuotoja imussa ja vaikeuttaa komponenttien tiivistämistä kokoonpanon aikana. Säröjen tai muiden näkyvien vaurioiden säännöllinen tarkistus on välttämätöntä. Yhtä tärkeää on imutehon tarkistus asianmukaisella mittauslaitteella. Puhdistus tulisi suorittaa säännöllisesti käyttäen tarkoitukseen suunniteltuja liuottimia. Katsotaanpa alan tilastoa: noin 45 % automatisoiduilla tuotantolinjoilla esiintyvistä ärsyttävistä nippailu-asetteluvirheistä johtuu itse imupään ongelmista.
Riittämätön imupaine ja sen vaikutus komponenttien nippailuun
Kun tyhjiöpaine laskee alle vaaditun tason, komponentit eivät tartu oikein, mikä aiheuttaa erilaisia ongelmia, kuten puuttuvia nappauksia tai osien putoamista liikkuessa tuotantolinjalla. Useimmiten ongelmat johtuvat ilmavuodoista letkissa, likaisista suodattimista, jotka täytyy puhdistaa, tai pumppuista, jotka ovat yksinkertaisesti kuluneet käytön myötä. Tarkista aina, että järjestelmä saavuttaa valmistajan määrittämät arvot, yleensä noin 50–70 kilopascalia tavallisille komponenteille, ja tee tämä oikeilla mittausvälineillä, äläkä arvaile. Tehtaalialla tehdyt raportit osoittavat, että hyvin huollettu tyhjiöjärjestelmä vähentää nappausvirheitä noin puoleen, mikä merkitsee suurta eroa kokonaistuottavuudessa, kun kaikki toimii sujuvasti ilman jatkuvia pysäytystriä pudonneiden osien vuoksi.
Syöttölaitteeseen liittyvät ongelmat: hammaspyörävauriot, jousien väsyminen ja vieraita esineitä
Siihen, miten osat syötetään koneisiin, vaikuttaa suoraan tuotannon vakavuuteen. Kun hammaspyörät alkavat kulua liiallisen käytön tai väärän asennon vuoksi, koko järjestelmä menee epätahtiin ja osat eivät etene oikeaan aikaan. Jouset, jotka ovat käyneet läpi lukemattomia syklejä, menettävät ajan myötä kimmoisuutensa, mikä aiheuttaa osien jäämisen vääriin asemiin sen sijaan, että ne olisivat oikeilla paikoillaan. Järjestelmään jää usein roskia – teippipaloja, pieniä murtuneita osia, jopa pölyn kertymää – kaikki nämä voivat tukkia reitit ja häiritä osien oikeaa nappaamista. Huoltotiimin on pidettävä radat säännöllisesti puhtaina, tarkastettava hammaspyörät mahdollisten vikojen varalta ja vaihdettava jousia ennen kuin ne täysin pettävät. Nämä yksinkertaiset toimenpiteet pitävät syöttöprosessin tarkan ja parantavat valmistajien arvostamaa kokonaistehokkuuslukua.
Tuoterikoilta SMT-asennuksen parantamisen kautta
Miten asennustarkkuuden puute johtaa hautakiveen ja juotesillittämiseen
Komponenttien asennon tarkkuudella on suuri vaikutus siitä, kuinka hyvin juotesaumat pitävät. Tutkimukset osoittavat, että noin 38 % ärsyttävistä hautakivi-tyyppisistä virheistä johtuu asennusvirheistä, jotka ylittävät plus- tai miinus 0,1 mm. Kun komponentit eivät ole täysin kohdistettu, juoteliitos leviää epätasaisesti piirilevylle. Tämä luo erilaisia kostuttavia voimia, jotka vetävät toista komponentin puolta ylöspäin lämpötilan noustessa. Jos komponentit siirtyvät sivusuunnassa vierekkäisten liittimien suuntaan, sulamisen aikana reflow-juottamisessa muodostuu huomattavasti todennäköisemmin toivottuja siltoja. Onneksi nykyaikaiset laitteet auttavat torjumaan näitä ongelmia laserkorjausjärjestelmillä, jotka voivat asentaa komponentit noin 25 mikrometrin tarkkuudella. Nämä parannukset ovat selvästi vähentäneet tuotantolinjan virheitä, vaikka täyden hyödyn saavuttaminen edellyttää edelleen laitteiston asianmukaista asennusta ja kunnossapitoa.
Asennusparametrien optimointi juotevirheiden vähentämiseksi
Oikean tasapainon löytäminen nopeuden ja tarkkuuden välillä auttaa vähentämään turhauttavia juotoksia. Suuttimien kanssa työskenneltäessä on yleensä viisasta pitää niiden laskunopeus alle 20 mm/s, jotta ne eivät pomppi liikaa. Asetuspaineen tulisi pysyä noin 1,0–2,5 newtonin välillä, jotta varmistetaan, ettei juotetta työnnetä pois paikoiltaan. Tuotantolinjoilla seulaprinttereiden ja asetuslaitteiden synkronointi jonkinlaisen seurantajärjestelmän kautta pitää prosessin liikkeellä ilman pitkiä syklejä. Jos komponentit jäävät liian pitkäksi aikaa tulostamisen jälkeen, yleensä kaikki yli tunnin lisää tombstoning-ongelmien riskiä noin 40 %. Ja kun käsitellään erityisesti pienempiä komponentteja, noin puolen levyn peittävyys vaikuttaa toimivan parhaiten kosteuttavien voimien tasapainottamisessa samalla kun vähennetään tombstoning-ilmiön syntymismahdollisuutta.
Tapaus: Tombstoning-virheiden vähentäminen 68 % koneiden säädöillä
Viimeaikaisen tutkimuksen mukaan koneiden systemaattinen säätö onnistui vähentämään haudankaivajailmiötä noin 68 prosenttia erityisesti pienille 01005- ja 0201-komponenttipaketeille. Mitä toimi? He tarkensivat näköjärjestelmät niin, että ne pystyivät tunnistamaan asettelumerkit ±15 mikrometrin tarkkuudella, asettivat suuttimen paineen tarkalleen 1,2 newtoniin ja lisäsivät reaaliaikaisen lämpötilansäätötoiminnon. Tiimi myös pidenti osien oleskeluaikaa esilämmitysalueella noin 90 sekuntiin ja piti lämpötilan kasteluvaiheessa 150–170 asteen celsiusasteiden välillä, mikä auttoi kaikkea sulamaan tasaisesti ennen varsinaista juotosta. Näiden muutosten ansiosta ei ainoastaan korjattu ärsyttäviä haudankaivajaongelmia, vaan yllättäen myös juotesiltojen esiintyminen väheni, vähentyen lähes puoleen saman sarjavalmistuksen aikana.
Komponenttien eheyden varmistaminen ja materiaalivaurioiden estäminen
Yleiset syyt komponenttivaurioille nappaus- ja asetusvaiheessa
Kun komponentit vaurioituvat pintaliitoskomponenttien asennuksen aikana, se vaikuttaa merkittävästi sekä tuotannon hyötyasteeseen että tuotteiden luotettavuuteen pitkällä aikavälillä. Tähän ongelmaan liittyvät pääasialliset syyt ovat liiallinen paine suuttimilta, osien väärinkäsittely ja asennuskulman virheellisyys. Nämä voimakkaita voimia käyttävät suuttimet saattavat halkeuttaa herkkien komponenttipakettien tai vahingoittaa niiden liitäntäpisteitä. Lisäksi huonosti hallittu käsittely aiheuttaa vakavia staattisen sähkövarauksen riskejä, jotka voivat vaurioittaa herkkiä puolijohdepiirejä jo tuotantolinjalla. Sitten on vielä komponenttien vino asennus, joka aiheuttaa mekaanista rasitusta kaikille osille. Tämä rasitus voi johtaa sisäisten liitosten murtumiseen tai jopa koko paketin rakenteen hajoamiseen myöhemmin.
ESD-turvallinen käsittely ja optimoidut suutinpaineasetukset
Näiden herkkien komponenttien suojaaminen ESD-vaurioilta perustuu perusvarotoimiin. Maadoitetut työasemat tulisi olla vakioratkaisu, samoin johtavat matot työskentelyalueilla sekä asianmukainen antistatiikkapakkaus varastointiin ja kuljetukseen. Suuttimien asetuksissa puolestaan on melko paljon hienovaraisia yksityiskohtia. Keveämmät komponentit tarvitsevat ehdottomasti vähemmän imuvoimaa, muuten ne murskautuvat imumisen alla. Raskaammat osat taas vaativat riittävän voimakkaan tartunnan, jotta ne eivät lipsahda käsittelyn aikana. Huoltohenkilökunnan tulisi tarkistaa paineanturit vähintään kerran kuukaudessa varmistaakseen lukemien tarkkuuden. Äläkä unohda tarkastella suuttimia säännöllisesti. Jo pienetkin kulumisen merkit voivat häiritä koko toimintaa ja aiheuttaa runsaasti ongelmia myöhemmin.
Vältä vaurioita väärästä noston tai asennuskorkeuden valinnasta
Nostokorkeuden tai asennuskorkeuden väärin asettaminen on edelleen yksi suurimmista materiaalivaurioiden syistä tuotantolinjoilla. Kun nostokorkeus asetetaan liian alas, suuttimet painavat komponentit suoraan syöttimiin tai nauhajärjestelmiin, mikä voi taivuttaa herkät osat muodonmuutokseen. Toisaalta korkeuden asettaminen liian ylös johtaa epäonnistuneisiin nosto-operaatioihin, jotka pakottavat koneet yrittämään uudelleen ja uudelleen, mikä aiheuttaa lisäkulutusta herkille komponenteille ajan myötä. Asennuksessa oikean tasapainon löytäminen on erittäin tärkeää – komponenttien on koskettava juotepastapintaa riittävän kevyesti mutta tarpeeksi varmasti kiinnittyäkseen oikein ilman, että ne jumittuvat itse piirilevylle. Nykyaikainen varusteet usein sisältävät laserpohjaiset korkeuden tunnistusjärjestelmät sekä automaattiset kalibrointiominaisuudet. Nämä teknologiat auttavat ylläpitämään johdonmukaisia asetuksia, vaikka käsiteltäisiin eri kokoisia ja muotoisia komponentteja, mikä on yhä tärkeämpää, kun valmistustoleranssit kiristyvät teollisuuden aloilla.
UKK-osio
Mikä aiheuttaa komponenttien asennusvirheitä?
Komponenttien asennusvirheet johtuvat usein kuluneista suuttimista, virheellisistä syöttömekanismeista ja liiallisista järjestelmän värähtelyistä.
Miten koneen kalibrointi parantaa SMT:n komponentinottotarkkuutta?
Oikea kalibrointi varmistaa tasaisen Z-akselin paineen, korjaa sijaintiongelmat fidaalimerkkien kanssa ja käyttää dynaamista kompensointiohjelmistoa lämpötilamuutoksia varten.
Mikä on valaistuksen rooli fidaalitunnistuksessa?
Hyvä valaistus vähentää varjoja ja heijastuksia, mikä takaa fidaalimerkkien selvän näkyvyyden tarkan komponenttiasennuksen varmistamiseksi.
Miten juotesyiden vähentämistä voidaan vähentää SMT-toiminnassa?
Asennusnopeuden, paineen, stenssiliprintterien ja asennuskoneiden synkronoinnin optimointi sekä oikean napin peittävyys voivat vähentää juotesyitä.
Miksi ESD-turvallinen käsittely on tärkeää komponenttien eheydelle?
ESD-turvallinen käsittely suojelee herkkiä komponentteja sähköisiltä purkauksilta, estää vaurioita ja takaa tuotteen luotettavuuden.