Kaupleiðbeining fyrir SMT töku-og-settu vélar: Hvað skal hafa í huga áður en fengið er aðgerð

Skilningur Smt pick and place vél Gerðir og við hagsmunum framleiðslu

Handvirk vs. Hálf sjálfvirk vs. Fullur sjálfvirk Sjálfkrafa SMT Vöku og settu vélar

Setja og taka vélar sem notaðar eru í Surface Mount Technology koma í þrjár aðalflokkana eftir því hversu sjálfvirkar þær eru. Handvirku gerðirnar geta mest sett um 500 hluti á klukkustund, og vinnur liðið raunverulega setningu hlutanna. Þessar eru mjög góðar þegar einhver þarf að búa til nýtt prótotípa eða laga skemmd borð. Síðan eru hálf-sjálfvirkar gerðir sem vinna á milli 1.000 og 5.000 hluta á klukkustund. Þær takast við setningu hlutanna sjálfkrafa en krefjast samt mannvirkrar hleðslu á efni. Margir minni framleiðendur finna þessa vélar frekar álagafengnar fyrir takmarkaða framleiðsluferlum þar sem blandað er saman mismunandi vörum. Fullkomlega sjálfvirkar útgáfur fara allt í gegn með hraða frá 8.000 upp í yfir 150.000 hluti á klukkustund. Þessar bestu vélar nota flottar sjónkerfislausnir og forritanlegar mataræður til að monta allt mjög hratt og nákvæmlega, sem er ástæðan til að stórfyrirtæki treysta á þær fyrir massaproduktina. Samkvæmt nýjustu skýrslu frá IPC úr 2023, ná þessar nýjugar kerfi samt að ná um 99,2 prósent réttra setninga í hverri setningu, jafnvel undir mikilli álagsskilyrðum.

Að passa vélatípa við framleiðslumagn og flókið PCB

Að velja rétta vél byggir á tveimur lykilmátum:

1. Framleiðslutími : Handvirk eða hálf sjálfvirk kerfi eru hagkvæm fyrir stöður sem framleiða minna en 1.000 plötu á mánuði; fullar sjálfvirkar línur verða hagkvæmar þegar magn fer yfir 10.000 einingar á mánuði.
2. Flókið hlutanna : Samsetningar með mjög fínum píts hlutum, eins og BGAs með 0,3 mm píts eða 01005 mótvængi, krefjast staðsetningar nákvæmni undir 15 μm, sem er venjulega aðeins möguleg með sjálfvirkum kerfum.

Tilfelli: Að velja réttan sjálfvirknislíkam fyrir framleiðslu með lágri mætti og mikilli blöndu

Ein fyrirtæki í heilbrigðisvörum minnkaði uppsetningarkostnað sinn um næstum 40% þegar það skipti yfir frá fullkomlega sjálfvirkum kerfum yfir á hálf- sjálfvirk kerfi. Það framleiddi um 120 mismunandi hönnun á prentaðum raflínum hvert mánuð, venjulega í lotum undir 300 einingar í einu. Með þessa hálf- sjálfvirka aðferð náði fyrirtækinu nauðsynlegri viðlaganleika til að vinna með litlum 0201 hlutum, en samt geymdi það uppnámshlutfall fyrsta ferðar á öruggri 98,7%, samkvæmt nýjustu atvinnugreinarbendingu frá 2024. Með þessari breytingu sparaði fyrirtækið um 740.000 dollara á ári í verkfærakostnaði sem var áður krafist fyrir sérhæfðar sjálfvirkar framleiðslulínur.

Mat á framleiðslumagni, hraða og kröfur tengingar í línu

Útskýring á setningarhraða og CPH (hlutar á klukkustund) metrikum

Afköst SMT-vélanna eru mæld með CPH eða component per hour, sem reyndar segir okkur hversu mörg hluti vélarnar geta sett á viðeigandi stað á einni klukkutíma. Inngangsútbúnaður vinur venjulega um 8.000 hluta á klukkutíma en fyrstu flokks línuferðir fara yfir 250.000 markmiðið. En raunveruleg töluverð svona miðast mjög við þætti eins og stærðirhluta, hvaða tegund af dysjum er notuð og hversu hratt sjónkerfið virkar. Tækni tölvusjónar (computer vision) sem hefur verið bætt við framleiðslulínur hefir gert mikla mun. Framleiðendur tilkynna að frá 30 til 40 prósent betri framleiðsluhraða frá því að þessari tækni var tekin í notkun, aðallega vegna þess að gerðust færri villur við uppsetningu og minni biðtími þegar eitthvað fer úrskeiðis. Appinventiv tilkynnti um þessi niðurstöður aftur í 2023 og sýnir hvers vegna svo margar verksmiðjur eru að skipta yfir núna.

Að jafnvæga línuhraða við afhendingargetu og stuðning við plötu stærð

Há CPH metanir eru óvirknir án samræmdrar fæðusporstyrkur og borðstyrkingar. Samkvæmt línuframlagsrannsókn frá 2023, komu 58% af flæðishömlunum fram af ónógum fæðusporum, en 32% voru af völdum of stóra PCB-spor sem fara yfir vélavinnslumörk. Til að ná bestu samþættu lausn krefst þarf:

• Fæðuspor : 100+ fyrir flókin, blandað-hluta spjöld
• Borðstyrkur : Lágmarkið 500 mm × 450 mm fyrir ökutækis-gerðar spjöld
• Hraðakalibrering : Samstilling á milli beinar hreyfingar og staðsetningarrása

Trendagreining: Aukin eftirspurn eftir hárhraða staðsetningu í samningsframleiðslu

Til að uppfylla minnkandi afhendingartímabil krefjast 73% samningsframleiðenda núna véla sem geta framleitt yfir 150.000 CPH, dregin af eftirspurn fyrir sama-dags afhendingu. Þessi trend er styttur af nýjungum eins og servodriftum fæðum og módfestu skínukerfum, sem minnka umskiptitíma um 40% miðað við eldri búnað.

Nákvæmni og höndun hluta: Nákvæmni, endurtekningar og smáhlutfallsgetu

Setjingu nákvæmni og áhrif hennar á fínskeggja og miniatýrhluta

Í dag eru rafrásir fullsettar af flóklítum hlutum eins og ör-BGAs og QFNs sem krefjast mjög nákvæmrar setningar, venjulega innan betra en plús eða mínus 0,025 mm. Samkvæmt rannsóknum birtar af IPC árið 2023 er raunverulega greinileg tenging milli hversu nákvæmlega hlutar eru settir og hvaða tegund framleiðslu niðurstöður við fáum. Þegar framleiðendur ná markmiðinu með setjingu nákvæmni á 0,02 mm eða betra, stígur upprunaleg útkoma upp í um 99,2 %. En ef þeir ná aðeins 0,05 mm nákvæmni í þessum þéttsettum svæðum, minnkar útkoman jafnvel niður í 87,4 %. Nýjustu kynslóð visskerfisins hefir einnig gert verulegar bætur. Margir bjóða nú upp á upplausn eins fína og 15 grömm fyrir myndpunkt, ásamt völdum hitajafnvægi eiginleikum sem sjálfkrafa stilla fyrir rásarútflátning þegar leðing fer fram við endurlögunarferli.

Endurtekningarstaðall hjá leiðandi SMU töku-og-settu vélarmerkjum

Samræmd gæði hanga mjög mjög mikið af endurtekning á framleiðsluaðferðum. Hármarka búnaður getur náð um 99,8% endurtekningu yfir 10 þúsund hlutasetningar, sem er betra en flest grunnvörufélagar klára á hátt 98,1%. Taka má til dæmis Juki RX-7 röðina, sem halda sig innan plús eða mínus 12 mikrómetra villu (3 sigma), nokkuð áhrifameðferð. Á meðaninnan getur Hanwha HM600 náð plús eða mínus 15 mikrómetra nákvæmni, þótt hún sé í gangi við ótrúlega 84 þúsund hluti á klukkustund. Samkvæmt nýjum gögnum frá NPI árið 2024, bryndu nærri tveir þriðjuð framleiðenda mest á að uppfylla ISO 9283 staðlana fyrir endurtekningaraðstöðu fremur en að leita að hámarks hraða við framleiðslu lykilhluta fyrir hluti eins og flugvéla kerfi eða læknisbúnað, þar sem áreiðanleiki skiptir mestu máli.

Vinna með úrskerandi litla hluti: 0402, 0201 og 01005 áskoranir

Að vinna með þessi litlu veltustök frá 0402 hlutum sem eru um 0,4 millimetra á lengd og 0,2 millimetra á breidd og niður í minnsta lagið 01005 sem er um 0,25 millimetra á lengd og 0,125 mm á breidd krefst sérstakrar tækjabúnaðar. Munnstykjurnar sem notaðar eru hér verða að vera afar litlar, venjulega undir 0,1 mm í þvermál, og þær þurfa einhvers konar virkjan stýringarkerfi til að halda uppsetningarþrýstingnum undir 0,3 Newton. Framleiðendur standa frammi fyrir raunverulegum áskorunum við vinnslu á slíkum smáhlutum. Þess vegna er nútímavélbúnaður útbúinn öruggum 3D-inspekt kerfum sem athuga hlutina frá mörgum hornpunkti, sérstaklega mikilvægt fyrir alla hluti sem eru minni en 0,15 mm í hæð, þar sem „tombstoning“ verður alvarleg vandamál. Samkvæmt nýjustu niðurstöðum sem birtar voru af iNEMI í ársreportinu fyrir 2024 hafa fyrirtæki sem hafa tekið inn hybrid drasli- og rafeindamunnstykji teknólogíuna séð marktækri lækkun í vandamálum tengt misplöntun á hlutum, um næstum 41% samanlagt.

Viðmótshegðun í iðjunni: Hraði á móti nákvæmleika viðmiðun í nútíma SMT-kerfum

Samningsframleiðendur eru að halda áfram að krefjast hraðvirkari framleiðslu í dag. Um 70 % vilja ná yfir 50.000 hlutum á klukkustund (CPH), en það er einhver veikleiki. Samkvæmt nýjustu könnun SMT-iðjunnar frá 2023, þá hafa villur byrjað að fjölgva hratt þegar verksmiðjur reyna að fara yfir 30.000 CPH með mjög litlum 0201-hlutum. Við höfum séð aukningu í tryggingakröfum sem tengjast nákvæmleikavandamálum um sjálfsagt 37 % þegar vélar virka fyrir ofan raðstika. Góð fréttin er sú að nýrri búnaði er að breyta leiknum með eitthvað sem kallast aðlagandi hreyfistjórnun. Þessi öflugri kerfi minnka hraða setningarherðanna þegar unnið er með mikróskópshluti, og svo hægir aftur upp í fullan hraða fyrir stærri hluti. Þetta er eins og að hafa snjalla aðstoð sem veit nøygenlega hvenær hægt er að vera varkár og hvenær hægt er að slaka á án þess að láta gæði fara til baka.

Heildarkostnaður eignarhalds og leiðandi SMT vöku-og-settu vélamerki

Einkun SMT taki-og-setja vélum krefst nálgunar byggða á heildarkostnaði (TCO), þar sem rekstrarkostnaður fer yfir upphaflegan kaupverð um 60–70% á tíu ára tímabili. Sérfræðingar í sjálfvirknun bendir á að langtíma gagnvirki hangi ekki bara á innkaupsverði – viðhald, orkunýting, stöðutími og stuðningur hafa ákvarðandi áhrif.

Efstu framleiðendur mérkja sig með sérstökum fæðingarkerfum sem minnka fæðingarvillur um allt að 35% miðað við hefðbundin lausleg kerfi samkvæmt nýrri framleiðslueffekt rannsókn frá árinu 2024. Áhugavert er hversu mikil munurinn er á staðbundinni stuðningi varðandi vélabyrjun. Fyrirtækjum sem bjóða upp á tækniþjónustu 24 klukkustundir á dag í vel þróaðum svæðum tekst oftast að spara peninga á langan tíma, jafnvel þó að upphafsverð sé hærra. En stöðugleikinn eykst í nýjum markaði þar sem slakur viðskiptastuðningur leiðir til lengra stöðugleika og biðtíma eftir skiptihluta, sem auki kostnað eignarhalds á endanum.

Tryggja investeringuna: Sviðsgegn, stærðarbreytileiki og rekstraraukahlutprófanir

Líkamlegt hönnun og hugbúnaðaruppfærslur í SMT Pick and Place vélar

Nýjustu yfirborðsmonteringar kerfin koma með smíðgreiningarkerfi sem hjálpar þeim að haldast lengur en einnig viðhalda breytingum sem geta orðið. Þessi kerfi hafa víxlanlegar hlutar eins og sjónkerfi og færibúnað, auk venjulegra hugbúnaðaruppfærslu sem bera með sér ávinning tólflutninga rekin af gervigreind. Niðurstaðan? Fyrirtækjum er hægt að uppfæra eftir hlutum í staðinn fyrir að kaupa nýja búnað alltaf sem eitthvað verður úrelt. Samkvæmt skýrslu frá iðjunni útgefinni árið 2024, sjá fyrirtæki sem spara peninga með slíkum hlutauppfærslum lækkun á kostnadnum á bilinu 35 % til nærri helmingi venjulegs eyðingar. Gerir kannski til skila, miðað við hversu hratt vörur breytast í rafrænni framleiðslu í dag. Framleiðslur verða að hafa vélar sem geta snúið fljótt við þegar kröfur breytast um nóttina.

Aðlögun við nýjar pakkningu áhluta og uppsetningu á PCB

Tól á toppnivá eru með stuðning við þróunartækni og geta haftfengið allt frá eldri gegnumhola hlutum til 01005 chipa. Lykileiginleikar sem styðja á undirbúningi fyrir framtíðina eru:

• Sviðslagsskiptari : Skipta sjálfkrafa milli yfir 10 gerða sviðsla á hverju borði
• Uppfærslur ásjónarkerfis : Ná nákvæmð 15μm sem krafist er fyrir µBGA uppsetningu
• Forritaðar fæðuskrúfur : Henta fyrir óvenjulega flímubredd og sérsniðna rúllur

Notenda- og viðgerðarauðveldi, meðhöndlun og aðgerðir til að minnka stöðutíma

Vinaleg forritsgróf gerð minnkar tíma sem tekinn er til notendaskóla um allt að 70 %, en villulogging í skyrunni gerir kleift fjarvirki greiningu. Starfsmenn sem nota staðlaðar véplatformur tilkynna 22 % hraðari milliskóla starfsfólks og 40 % færri villa við skiptingar (samkvæmt IPC 2023 mælingum), sem bætir bæði svari og áreiðanleika.

Forskoðunargjörvun og hámarkskeyrsla: Innsýn úr iðjuhugbúnaðar gögnum

IoT-virkir dælur í öflugum SMT-tækjum greina fyrir tímum einkenni á sliti—spá um hnúðabrot 200–400 klukkustundum á undan—and draga úr óáætluðu stöðutíma um 90%. Gögn frá meira en 120 framleiðendum sýna að viðhaldsskipulag, sem styrist af gervigreind, nái 94,7% meðalefni vinnslufalls, sem er marktækt betra en viðbragðskennd kerfi, sem ná aðeins 86,2% meðaltali.

Algengar spurningar

Hverjar eru mismunandi tegundir SMT töku-og-setja-tækja?

SMT töku-og-setja-tæki eru flokkuð í handvirk, hálf sjálfvirk og fulllega sjálfvirk. Þau eru mismunandi miðað við stigi sjálfvirknar og setningarhraða og henta mismunandi framleiðsluþörfum.

Hvernig á að ákvarða hvaða tegund tækis er best fyrir einstakar framleiðsluþarfir?

Valið tæki ætti að passa við framleiðslumagn og flókið hlutastærð. Handvirkt eða hálf sjálfvirk kerfi henta vel stöðum með minna en 1.000 plötu í mánuði, en fulllega sjálfvirk tæki eru hagkvæmust fyrir magn yfir 10.000 einingar á mánuði.

Hvaða áhrif hefur nákvæmni settningar á framleiðsluútkomur?

Nákvæmni settningar er mikilvæg til að ná háum upphaflegum útbótunarröðum. Nákvæm settning minnkar galla, sérstaklega í samsetningum með fínum píts og litlum hlutum, sem leiðir til betri framleiðslubráða.

Hvernig vinna nútímavél gerðar SMT-vélar með mjög litlum hlutum?

Nútímavél gerðar SMT-vélar nota sérhæfðar dysur og vallastýringarkerfi til að vinna með mjög litla hluti eins og 0402, 0201 og 01005 á öruggan hátt. Öflug 3D-inskókerfis kerfi hjálpa til við að draga úr vandamálum tengt justun.