A helyezési pontosságot befolyásoló fő tényezők az SMD pick-and-place gépeknél

SMD alkatrészbehelyező gépek Látórendszer teljesítménye: CCD képalkotás, kalibrálás és környezeti stabilitás

Kétszintű képalkotás durva igazításhoz és finom jelölőpont-érzékeléshez

A legjobb minősítésű pick-and-place berendezések kétlépcsős látórendszerekre támaszkodnak, hogy mikrométeres pontosságú elhelyezést érjenek el. Először egy széleslátószögű kamera gyors, durva pozícionálást végez, amely a komponenseket kb. fél milliméteren belül helyezi el a célpontba. Ezután következik a nagy nagyítású CCD-érzékelő, amely pixelenként 25 mikrométerig képes detektálni, és alaposan megvizsgálja az illesztési jelöléseket és a komponens lábakat finomhangolás céljából. Ez a kétlépcsős módszer lehetővé teszi a gépek számára, hogy végleges beállításaikat kb. ±15 mikrométeres pontossággal hajtsák végre. A régebbi egylépcsős rendszerekhez képest a gyártók körülbelül negyven százalékkal rövidebb gyártási ciklusokat jeleznek, minőségromlás nélkül. A hibaráták még a törpén kicsi 01005-ös komponenseknél is alacsonyabbak maradnak, mint huszonnégy milliónként, ami elég lenyűgöző, figyelembe véve, milyen aprák ezek a dolgok.

Kalibrációs drift és világítási változékonyság, mint a részmikronos torzítások elsődleges forrásai

A látórendszereket tekintve a környezeti tényezők az elhelyezési hibák körülbelül háromnegyedéért felelősek. Nézzük meg néhány részletet: ha a hőmérséklet változik, a lencsék fókuszálása körülbelül 0,3 mikrométerrel mozdulhat el Celsius-fokonként. A 60% feletti relatív páratartalom ténylegesen 8%-os korrekciót igényel a Z-tengely mentén. Még a kis fényerősség-változások is számítanak. Alig 10%-os fényintenzitás-ingadozás árnyékokat hoz létre, amelyek 4 és 12 mikrométer között befolyásolják a jellemző pontok észlelését. Ezek hatékony kezelése érdekében a legtöbb létesítmény napi kalibrációt alkalmaz NIST nyomvonalazható szabványokkal. Emellett befektetnek olyan hőstabilizáló rendszerekbe is, amelyek a hőmérsékletet fél Celsius-fokon belül tartják. Segítséget nyújtanak továbbá a többspektrumos világítóberendezések automatikus fényerő-szabályozással. Azok a gyárak, amelyek ragaszkodnak ehhez a komplex megközelítéshez, általában körülbelül 90%-kal csökkentik az elhelyezési hibákat. A legtöbbjük egész nyolcórás termelési ciklus során 25 mikrométernél kisebb pontosságot tart fenn, bár a gyakorlatban időnként mégis előfordulnak ingadozások.

Mozgásvezérlési Pontosság: XY-asztal dinamika, motor kiválasztása és hőmérsékleti ismételhetőség

Holtjáték, mikroléptetési felbontás és hőtágulás nagy pontosságú pick-and-place gépekben

A pozícionálási pontosság mozgási rendszerekben három egymással összefüggő kihívással néz szembe: mechanikai holtjáték, a mikroléptetés felbontásának korlátai, valamint a hőtágulás által okozott problémák. Amikor játék van a fogaskerekekben vagy golyóscsapágyakban (amit mi holtjátékként ismerünk), irányváltáskor hiszterézis-jelenség lép fel. Ha a mikroléptetés nem elegendően finom (a lépés 1/256-ánál durvább), rezgések és 10 mikrométernél kisebb elhelyezési hibák keletkeznek. A hőtágulás azonban valószínűleg a legnagyobb probléma. Megfelelő környezeti szabályozás hiányában az XY-asztalok több mint 25 mikrométeres hibát halmozhatnak fel. A legkiválóbb gépek mindezen problémákat speciális holtjáték-mentesítő mechanizmusokkal, rendkívül finom mikroléptetési lehetőségekkel és valós idejű hőmérséklet-mérést végző, intelligens hőmérséklet-kiegyenlítő rendszerekkel orvosolják. Ezek a fejlett megoldások tipikusan akár több ezer működési ciklus után is körülbelül ±3 mikrométer ismétlődési pontosságot érnek el.

Szelep és vákuum integritás: Kritikus tényező a miniaturizált alkatrészek kezelésénél

Vákuumveszteség, fúvóka kopása és dinamikus központosítás hatása a 0201/01005 elhelyezési hozamra

A jó vákuum integritás fenntartása nemcsak fontos, hanem elengedhetetlen, amikor a rendkívül kis méretű 0201 és 01005 alkatrészekkel dolgozunk. Már a legkisebb szivárgás is ahhoz vezethet, hogy az alkatrészek leesnek, mielőtt megfelelően elhelyeznék őket, ami vagy rossz helyre kerülést, vagy az alkatrészek teljes elvesztését eredményezi. A fúvókák maguk is idővel elkopnak, ami csökkenti a tömítés minőségét. Olyan gyártóüzemekben, ahol nagy mennyiségű terméket állítanak elő, akár 15%-os hibarátát is tapasztaltunk. A dinamikus központosító rendszerek valóban segítenek a gyorsulási fázisok során fellépő apró mozgások kompenzálásában, de ezek a rendszerek nehezen birkóznak meg a rezgésekkel, illetve a kalibráció eltolódásával. Amikor a fúvóka teljesítménye csökken, az azonnal negatívan érinti a gyártást. A kezdeti selejtarány növekszik, majd következik a költséges javítómunka. Ezért olyan kritikus a fúvókák rendszeres ellenőrzése és ütemterv szerinti cseréje minden olyan felhasználó számára, aki nap mint nap mikroalkatrészek elhelyezésének megbízhatósági problémáival küzd.

Adagoló és alkatrész szállítás konzisztenciája: Szalagmechanika és ellenőrzési protokollok

Szalag letapadási erő, feszítettség változékonyság és adagolási lépés nem konzisztenciája a SMT gyártási sorok

A táplálók működése nagymértékben befolyásolja, mennyire pontosan kerülnek a komponensek a helyükre, különösen akkor, amikor olyan apró csomagokkal dolgozunk, amelyeknél a tűréshatár szigorúbb, mint ±25 mikron. Amikor a szalag nem egyenletesen válik le a tekercsről, az alkatrészek vagy túl korán szakadnak le, vagy oldalirányban elmozdulhatnak a felvétel során. Ha a hordozószalag feszítése nem elegendően stabil, az alkatrészek eltolódhatnak. Emellett a szalaglökés kisebb szabálytalanságai (bármi, ami 0,1 mm feletti) felhalmozódnak a termelési folyamat során, és végül észrevehető helyezési hibákhoz vezetnek. A jó hír az, hogy a látórendszerek a legtöbb ilyen problémát időben észlelik, így automatikus beállításokat indítanak a feszítési paraméterek módosítására. Még jobb, hogy a szervohajtású táplálók további megbízhatóságot nyújtanak, mivel egyszerre szabályozzák a szalag leválasztásának szögét és az előrehaladás sebességét a gépen belül, így ellentételezik a szalag esetleges szabálytalanságait. Rendszeres karbantartási rutinok alkalmazása mellett ezekkel a funkciókkal a gyártók jelentős, körülbelül 40 százalékos csökkenést értek el a táplálókból eredő hibák számában nagy léptékű felületi forrasztásos technológiájuk műveletei során.

Rendszerszintű szinkronizáció: A fej, az adagoló hordozó és az NYÁK-asztal mozgásának koordinálása

A pontos elhelyezés érdekében a mai pick-and-place gépeknek az elhelyező fejek, adagoló hordozók és nyomtatott áramkörök (PCB) pozícionáló asztalai között nanoszekundum szintű pontossággal kell együttműködniük. Amikor az alkatrészek önállóan működnek, mint gyakran előfordul többpályás beállításoknál vagy vegyes terméktípusok kezelésekor, apró késések mikroszkopikus szinten kezdenek felhalmozódni. Például csupán 5 milliomod másodperces időzítési hiba is akár 35 mikrométeres eltolódást okozhat az 0201-es méretű kondenzátorok helyzeténél, amikor a gyorsulás maximális. A modern mozgásvezérlők intelligens algoritmusokkal oldják meg ezt a problémát, amelyek előre kiszámítják a mozgási pályákat, és időben módosítják a gyorsulási görbéket az ütközések elkerülése érdekében. Ezek a rendszerek akár 45 000 alkatrész óránkénti sebesség mellett is megtartják a 15 mikrométernél kisebb CPK pontosságot. Ezt gyors visszajelzési hurkok (kevesebb, mint 1 milliszekundumos reakcióidő), legalább 2000-szer másodpercenként frissülő szervószabályozás és a különböző tengelyeken hőmérsékletváltozás miatti tágulások korrekciója révén érik el. A JEDEC szabványok szerinti tesztelések azt mutatják, hogy a megfelelő szinkronizáció nélküli gépek kb. 18%-kal több elhelyezési hibát követnek el irányváltáskor, ami nagy jelentőségű olyan gyártási környezetekben, ahol a sebesség és a pontosság egyaránt fontos.

GYIK

Milyen tényezők befolyásolhatják a látórendszer pontosságát?

Környezeti tényezők, mint például a hőmérséklet-változások, a páratartalom és a LED-ek fényerejének ingadozása jelentősen befolyásolhatják a pontosságot, alpixeles eltolódásokat okozva.

Hogyan tartja fenn a mozgási rendszer a pontosságot a hőtágulás ellenére?

A mozgási rendszerek intelligens hőmérséklet-kompenzációs rendszerekkel, hátramenet-mentesítő mechanizmusokkal és finom mikroléptetési képességekkel küzdenek a hőtágulásból eredő hibák ellen.

Miért fontos a vákuum integritása az alkatrészek kezelésénél?

A vákuum integritása elengedhetetlen ahhoz, hogy a kisméretű alkatrészeket pontosan lehessen elhelyezni, anélkül hogy elejük esne vagy elveszítenék őket szivárgás miatt.

Hogyan járulnak hozzá az adagolórendszerek az alkatrészek pontos elhelyezéséhez?

Az adagolók biztosítják a szalag konzisztens lehajtását és stabil feszítési beállításokat, megakadályozva az alkatrészek korai elengedését vagy helyzetük elcsúszását a felvétel során.

Hogyan érik el a modern gépek az alkatrészek közötti szinkronizációt?

A modern gépek okos algoritmusokat használnak mozgás-előrejelzéshez, gyors visszajelzési hurkokhoz és szervófrissítésekhez a szinkronizált működés biztosítása érdekében, csökkentve ezzel az elhelyezési hibákat.