Tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat asennustarkkuuteen SMD:n pick-and-place -koneissa

SMD-komponenttinostimet Näkösysteemin suorituskyky: CCD-kuvantaminen, kalibrointi ja ympäristön vakaus

Kaksivaiheinen kuvantaminen karkeaa linjaukseen ja tarkan tunnusmerkkien havaitsemiseen

Parhaat pick-and-place-laitteet käyttävät kahta vaihetta sisältävää kuvantunnistusjärjestelmää saavuttaakseen erittäin tarkan asettelun mikrometrin tarkkuudella. Ensimmäiseksi leveäkenttäkamera suorittaa nopean alustavan sijoituksen, jossa komponentit saadaan noin puolen millimetrin tarkkuudella oikealle alueelle. Tämän jälkeen korkean suurennuksen CCD-anturi, joka pystyy tunnistamaan jopa 25 mikrometriä pikseliä kohti, tarkastelee tarkasti fiducial-merkkejä ja komponenttien jalkoja hienosäätöä varten. Tämä kaksivaiheinen menetelmä mahdollistaa koneiden tehdä lopulliset säädöt noin ±15 mikrometrin tarkkuudella. Vanhoihin yksivaiheisiin järjestelmiin verrattuna valmistajat ilmoittavat tuotantosyklien lyhentyneen noin neljäkymmentä prosenttia laadun kärsimättä. Virheellisten osien määrä pysyy alle kahdenkymmenen miljoonasosan tasolla, jopa hyvin pienille 01005-komponenteille, mikä on melko vaikuttavaa ottaen huomioon kuinka pieniä nämä komponentit ovat.

Kalibrointipoikkeamat ja valaistuksen vaihtelevuus alipikselitasoisina epätarkkuuslähteinä

Kun kyseessä ovat näköjärjestelmät, ympäristötekijät aiheuttavat noin kolme neljäsosaa kaikista asennusvirheistä. Tarkastellaan joitakin yksityiskohtia: kun lämpötila muuttuu, linssit voivat siirtyä keskittymään noin 0,3 mikrometriä lämpöasteessa. Suhteellinen kosteus yli 60 % edellyttää itse asiassa 8 % korjausta Z-akselilla. Myös pienet LED-valon kirkkauden muutokset merkitsevät jotain. Ainoastaan 10 %:n vaihtelu valovoimassa luo varjoja, jotka heittävät maamerkkien tunnistuksen 4–12 mikrometrin päähän. Näiden ongelmien tehokkaaseen torjumiseen useimmat tilat käyttävät päivittäisiä kalibrointeja NIST-seurattavilla standardeilla. Ne sijoittavat myös lämpötilan vakauttamiseen järjestelmiin, jotka pitävät lämpötilan puolen asteen Celsiuksen sisällä. Monispektriset valaisinjärjestelmät automaattisilla kirkkaussäädöillä auttavat myös. Tehtaat, jotka noudattavat tätä kattavaa lähestymistapaa, saavat tyypillisesti asennusvirheensä putoamaan noin 90 %. Useimmat säilyttävät alle 25 mikrometrin tarkkuuden koko kahdeksantuntisen tuotantokauden ajan, vaikka käytännössä esiintyy edelleen silloin tällöin heilahtelua.

Liikkeen ohjauksen tarkkuus: XY-vaiheen dynamiikka, moottorin valinta ja lämpötilan toistotarkkuus

Hyppy, mikroaskellustarkkuus ja lämpölaajeneminen korkean tarkkuuden poiminta- ja asetuslaitteissa

Liikkeen ohjauksen paikannustarkkuus kohtaa kolme päätavoitetta, jotka vaikuttavat yhdessä: mekaaninen luista, mikroaskelten resoluution rajoitukset ja lämpölaajenemisesta aiheutuvat ongelmat. Kun hammaspyörissä tai pallokannoissa on liikkuvuutta (niin sanottua luistaa), suunnanvaihtojen yhteydessä syntyy hystereesis-ilmiöitä. Jos mikroaskelten jako ei ole riittävän hieno (alle 1/256 askel), esiintyy värähtelyjä sekä asennusvirheitä alle 10 mikrometriä. Lämpölaajeneminen on kuitenkin todennäköisesti suurin ongelma. Ilman asianmukaista ympäristön hallintaa XY-vaiheisiin voi kertyä virheitä yli 25 mikrometriä. Parhaat koneet ratkaisevat kaikki nämä ongelmat käyttämällä erityisiä luistankumousmekanismeja, erittäin hienojakoisia mikroaskelten jakotoimintoja sekä älykkäitä lämpökompensaatiojärjestelmiä, jotka seuraavat lämpötiloja reaaliajassa. Nämä edistyneet ratkaisut saavuttavat tyypillisesti noin ±3 mikrometrin toistotarkkuuden, myös useiden käyttökertojen jälkeen.

Suuttimen ja imuvoiman eheyden säilyttäminen: Tärkeää miniatyyristen komponenttien käsittelyssä

Tyhjiön häviö, suuttimen kulumi ja dynaaminen keskitys vaikutus 0201/01005 asennuksen saantiin

Hyvän tyhjiön tiiviys ei ole vain tärkeää, vaan ehdottoman välttämätöntä, kun käsitellään niin pieniä 0201- ja 01005-komponentteja. Jo pienikin vuoto voi johtaa siihen, että osat putoavat pois ennen kuin ne on asetettu oikein, mikä tarkoittaa joko virheellisesti asennettuja komponentteja tai niiden kokonaista kadottamista. Itse suuttimet kuitenkin kuluvat ajan myötä, mikä heikentää tiivisteen laatua. Olemme nähneet epäonnistumisprosenttien nousevan jopa 15 %:iin suurissa tuotantolaitoksissa. Dynaamiset keskitysjärjestelmät auttavat hieman noin pienten liikkeiden kanssa, jotka ilmenevät kiihdytysvaiheissa, mutta nämä järjestelmät kamppailevat silloin, kun värähtelyjä esiintyy tai kalibrointi alkaa karata. Kun suuttimen suorituskyky laskee, se iskee tuotantoon jo alusta alkaen. Ensimmäisen läpimenojen hyväksyntäprosentti laskee, minkä jälkeen seuraa kalliita korjauksia. Siksi suuttimien säännöllinen tarkistus ja aikataulun mukainen vaihtaminen ovat niin ratkaisevan tärkeitä kaikille, jotka kohtaavat mikrokomponenttien asennuksen luotettavuusongelmia arkiaineisesti.

Nauhamekaniikka ja tarkastusprotokollat: Nauhan syöttö- ja komponenttitoimituksen johdonmukaisuus

Nauhan irrotusvoima, jännityksen vaihtelevuus ja syöttövälin epäjohdonmukaisuus SMT-toottajalinjat

Siihen, kuinka hyvin syöttölaitteet toimivat, vaikuttaa suoraan komponenttien asennustarkkuus, erityisesti silloin kun käsitellään pieniä paketteja, joiden toleranssi on tiukempi kuin ±25 mikrometriä. Kun nauha ei irtoa kelasta tasaisesti, osat voivat irrota liian aikaisin tai siirtyä sivuttain nostettaessa. Jos kantajan jännitys ei ole riittävän vakio, komponentit pyrkivät liikkumaan. Pienten epätasapainojen vaikutus syötön pituudessa (yli 0,1 mm) alkaa kumuloitua tuotantoerissä, kunnes havaitsemme huomattavia asennusvirheitä. Hyvä uutinen on, että näköjärjestelmät havaitsevat suurimman osan näistä ongelmista heti kun ne ilmenevät, mikä puolestaan laukaisee automaattiset säädöt jännitysasetuksiin. Entistä parempi on, että servomoottoroidut syöttölaitteet tarjoavat lisää luotettavuutta, koska ne säätävät sekä nauhojen irrotuskulmaa että etenemisnopeutta koneessa, kompensoiden samalla nauhan mahdollisia epäsäännöllisyyksiä. Säännöllisten huoltotoimenpiteiden yhteydessä näiden ominaisuuksien kanssa valmistajat raportoivat noin 40 prosentin vähennyksestä syöttöön liittyvissä virheissä suurjännitteisissä pintakiinnitysteknologian toiminnoissa.

Järjestelmätason synkronointi: Pään, syöttökuljettimen ja PCB-pöydän liikkeen koordinointi

Tarkan tarkkuuden saavuttaminen nykyaikaisten komponenttien asettelukoneiden kanssa edellyttää erittäin tiivistä yhteistyötä asettelupäiden, syöttökantojen ja PCB:n asennon säätöpöytien välillä aina nanosekuntitason tarkkuudella. Kun komponentit toimivat itsenäisesti, kuten usein tapahtuu monikaistaisissa järjestelmissä tai sekoitettyjä tuotetyyppejä käsiteltäessä, pienet viiveet alkavat kertyä mikroskooppisella tasolla. Esimerkiksi vain 5 millisekunnin ajoitusvirhe pöydän liikuttaessa ja syöttöjen edetessä samanaikaisesti voi aiheuttaa 0201-kondensaattorien sijainnissa poikkeaman 35 mikrometriä suurimman kiihtyvyyden aikana. Nykyaikaiset liikkeenohjaimet ratkaisevat tämän ongelman älykkäillä algoritmeilla, jotka ennakoivat liikeratoja ja säätävät kiihtyvyyskäyriä etukäteen ristiriitojen välttämiseksi. Näiden järjestelmien ansiosta asettelutarkkuus pysyy alle 15 mikrometrin CPK:n tasolla, vaikka nopeus on vaikuttava 45 000 komponenttia tunnissa. Tämä saavutetaan nopeilla takaisinkytkentäsilmukoilla (alle 1 millisekunnin reaktioaika), servopäivityksillä, jotka tapahtuvat vähintään 2 000 kertaa sekunnissa, sekä lämpötilasta johtuvien laajenemisten kompensoinnilla eri akselien yli. JEDEC-standardien mukaan tehty testaus osoittaa, että huonosti synkronoiduilla koneilla on noin 18 % enemmän asetteluvirheitä suunnan vaihtaessa nopeasti, mikä on erittäin merkittävää tuotantoympäristöissä, joissa sekä nopeus että tarkkuus ovat tärkeitä.

UKK

Mitkä tekijät voivat vaikuttaa näköjärjestelmän tarkkuuteen?

Ympäristötekijät, kuten lämpötilan muutokset, kosteustasot ja LED-valon kirkkauden vaihtelut, voivat merkittävästi vaikuttaa tarkkuuteen aiheuttaen alapikselin suuntaisia virheitä.

Miten liikkeenohjausjärjestelmät säilyttävät tarkkuutensa huolimatta lämpölaajenemisesta?

Liikkeenohjausjärjestelmät torjuvat lämpölaajenemisesta johtuvat virheet älykkäillä lämpökompensaatiojärjestelmillä, vastavirtausmekanismeilla ja hienojakoisella mikroaskelluksella.

Miksi tyhjiön tiiviys on niin tärkeää komponenttien käsittelyssä?

Tyhjiön tiiviys on olennaisen tärkeää sen varmistamiseksi, että pienet komponentit asetetaan tarkasti ilman, että ne putoavat tai menetetään vuotojen vuoksi.

Miten syöttöjärjestelmät edistävät komponenttien asettelutarkkuutta?

Syöttölaitteet varmistavat johdonmukaisen nauhan irrottamisen ja vakion jännitysasetukset estäen komponenttien ennenaikaista vapautumista tai asemansiirtoa noudettaessa.

Miten nykyaikaiset koneet saavuttavat synkronoinnin komponenttien välillä?

Modernit koneet käyttävät älykkäitä algoritmeja liikkeen ennustamiseen, nopeisiin takaisinkytkentäsilmukoihin ja servopäivityksiin synkronoidakseen toiminnot ja minimoivat asennusvirheet.