Жиі кездесетін SMT жинақтау проблемалары және автоматтандырудың оларды шешу жолдары

Негізгі ақаулардың түбірлік себептері Smt pick and place machine Ақаулар: қосылу, «қабырғаға түсу» және салқын қосылыстар

Қосылу мен «қабырғаға түсу» ақауларын туғызатын трафареттің дұрыс орналаспауы және қолданылатын қорытпаның босатылуындағы қиындықтар

Солдаттық қосылыстардың бетіне орнатылуы (SMT) технологиясындағы ең көп тараған ақаулар — мысалы, қосылу және «жерге тұрып қалу» (tombstoning) — әдетте солдаттық пастаны басу сатысынан басталады. Текшелердің (трафареттердің) кішкентай ығысуы, тіпті 50 микроннан да аз болса, солдаттық пастаның PCB-тің контактілік аудандарына қалай түсетінін бұзып, рефлоу процесі кезінде дұрыс ылғалданбауға әкеледі. Осыған қоса, трафареттің тесіктерінің бітелуі немесе солдаттық пастаның қажетті консистенциясынан ауытқуы салдарынан паста толықтай шығарылмайды, нәтижесінде компоненттердің аяқтары арасында қиыншылық туғызатын қосылулар пайда болады. «Жерге тұрып қалу» ақауы паста көлеміндегі тепе-теңдіксіздіктен туындайды, бұл әртүрлі беттік керілу күштерін тудырады және 0201 резисторлары сияқты кішкентай компоненттердің бір жағынан толықтай көтерілуіне әкеледі. Солдаттық пастадағы металдың мөлшері де маңызды: ол әдетте 88–92% қатты заттар деңгейінде болуы керек, ал нашар трафарет дизайны мәселелерді одан да арттырады. Иә, SMT-компоненттерді қою машиналарының дәлдігі де соңғы орналастырудың сапасына әсер етеді, егер паста түсуі толық дәл болмаса, бірақ негізгі проблема нақтылықты қамтамасыз етуші трафарет процесінің бақылануында жатыр. Өндірушілер қымбатқа түсетін қайта жасау жұмыстарын болдырмау үшін трафареттерінің дұрыс орналасуын, тесіктердің пішінін және пастаның ағу қасиеттерін зерттеу үшін толықтай тексеруі қажет.

Суық қосылыстар мен қалайы шарларының пайда болуына негізгі себепші болатын қайта еріту профилінің айнымалылығы

Рефлоу-пайында жылулықты қалай басқаратынымыз — бұл суық қосылыстар мен қалайы шарларын болдырмау үшін маңызды фактор. Егер алдын ала қыздыру кезінде температураның көтерілу жылдамдығы секундына 2–3 дәрежеден асады немесе тақтаның әртүрлі бөліктеріндегі температура айырымы ±5 дәрежеден асады, онда флюс барлық жерде дұрыс белсендірілмейді. Сонда не болады? Біз осы қиындық туғызатын суық қосылыстарды аламыз — бұл жағдайда балқыған қалайы компоненттің шығыстарына жеткілікті дәрежеде жабыспайды, сондықтан әлсіз қосылыстар пайда болады, олар ерте уақытта істен шығады. Қалайы шарлары — бұл толығымен басқа мәселе. Олар 220–250 °C айналасындағы жоғары шыңдық температуралары кезінде артық жылулық шок әсерінен пайда болады. Флюс өте тез буланып кетеді де, ламинат бетіне кішкентай қалайы шарларын шашыратады. Сонымен қатар, егер компоненттер сұйықтық нүктесінен жоғары температурада (әдетте 40–90 секунд аралығында) тым аз уақыт өткізсе, қалайы бөлшектері де толық бірігіп кетпейді. Рефлоу профилін дұрыс таңдау өте маңызды. Сапалы профильдер қалайы пастасын шығаратын компаниялардың ұсыныстарына сәйкес келуі тиіс, ал оларды термопаралар арқылы тексеру процесстің барлық кезеңінде біркелкі қыздыруды қамтамасыз етеді және зиянды температура айырымдарын болдырмайды.

SMT құрылғысының компоненттерді таңдау және орналастыру дәлдігі: Орналастыруға байланысты ақауларды болдырмау

25 мкм-нен кем орналастыру дәлдігі — компоненттердің дұрыс емес орналасуын болдырмайды және қайта жасау циклдерін азайтады

Қазіргі заманғы SMT компоненттерді таңдау және орналастыру құрылғылары 25 микроннан төмен орналастыру дәлдігіне қол жеткізе алады, яғни компоненттер электрондық платаға (PCB) өте жоғары дәлдікпен орналастырылады. Бұл негізінде өндірістің кейінгі сатысында ақауларға әкелетін осы қиыншылық туғызатын реттелмеу проблемаларын болдырмайды. Шын мәніндегі «сірә» — бұл нақты уақытта жұмыс істейтін көру жүйелері, олар пайда болған ақауларды немесе ауытқуларды дереу анықтап, қажетті түзетулерді жүргізеді; сондықтан құрылғы өте жоғары жылдамдықта жұмыс істеген кезде де өз дәлдігін сақтайды. 2023 жылғы «Электрондық өндіріс зерттеуі» бойынша салалық деректерге сүйенсек, осы деңгейдегі дәлдікті қолданатын зауыттар массалық өндірісте қайта жасау циклдерін шамамен 40% азайтады. Тіпті одан да жақсысы — бұл жаңа құрылғыларды қолдану арқылы жалпы ақау деңгейі ескі жабдықтармен салыстырғанда шамамен 55% төмендейді, бұл сапа мен өндірістің таза пайдасына өте үлкен әсер етеді.

Бақылау нүктелеріне негізделген тұйық циклды түзету процесстің қабілеттілігін арттырады (0201 компоненттері үшін Cpk 1,67)

Бақылау нүктелеріне негізделген тұйық циклды түзету жүйесі машиналарға орналастыру қателерін олар пайда болған кезде анықтауға және автоматты түрде оларды түзетуге мүмкіндік береді. Мұндай жабдықтау есебінен өндірушілер 0201 компоненттерімен жұмыс істеген кезде Cpk көрсеткішін 1,67-ден жоғары деңгейге көтере алады, бұл ақаулықтардың саны 0,1%-дан төмен болатынын білдіреді. Өндіріс сериясы бойынша қосылу орындары (паялар) осындай кішкентай пассивті компоненттерде де сақталады. Бұл автоматтандырылған кері байланыс жүйелері барлық реттеулерді артқы планда өздігінен орындайды, сондықтан ешкімнің қолмен араласуы қажет емес. Бұл әртүрлі схемалы тақталар мен күрделі компоненттердің комбинациялары үшін өте тиімді жұмыс істейді және қиындықтарға қарамастан шығымдылық деңгейін жоғары ұстайды.

Интеграцияланған автоматтандырылған бақылау: SPI, AOI және рефлоу бақылауы

Шын уақытта пая қоспасын бақылау (SPI), қосылу қаупін 68% дейін азайтады

Спектрлік қосылыс тексеру жүйелері компоненттер орнатылмас бұрын басылған электрондық платаға 3D-бейнелеу технологиясын қолдана отырып, нақты уақытта жұмыс істейді. Бұл жүйелер спектрлік қосылыстың біркелкі емес көлемін, орталықтан ығысуын және мүмкін болатын қосылу ақауларын қанағаттанарлық дәлдікпен анықтайды. Компаниялар тұрақты SPI-тексерулерді қолданған кезде өндіріс желілерінде маңызды жақсарту байқалады. Бір зауытта бұл технологияны тұрақты қолдануды бастағаннан кейін ақаулар 12%-ден 0,3%-ге дейін қатты төмендеген. Шынайы пайда — плата әлі де баспаға орнатылған кезде ақауларды түзету, ал кейіннен рефлоу процесінен кейін қымбат тұратын қалдықтармен күресу емес. Осылайша, SPI өндіріс процесінің бастапқы сатысында сапаны бақылауға арналған сенімді нүкте болып табылады, әсіресе оны дәл шаблондар мен сенімді компоненттерді орнату жабдықтарымен дұрыс үйлестірген кезде.

AOI бағытталған қайта жөндеу приоритеті арқылы орташа ақау жою уақыты 41%-ға қысқартылды

AOI жүйелері рефлоу процесінен кейін тақтаны бұзып жіберетін мәселелерді анықтау үшін таспа, қуыстар, компоненттердің дұрыс орналаспауы және басқа да әртүрлі пайдалану ақаулары сияқты егжей-тегжейлі суреттер түсіреді. Қазіргі кездегі жақсы AOI жүйелері әрбір ақаудың нақты дәрежесін анықтау үшін өзінде жасанды интеллект қолданады да, тақталарды тікелей оларды түзету керек орынға жібереді. Бұл ақылды сұрыптау әдетте қолмен тексеру үшін күтуді азайтады және көптеген зауыттардың айтуынша, ақауларды түзетуге кететін уақытты шамамен 40 пайызға қысқартады. Егер не істелетіні анық болса, олар бірден түзетіледі. Тақталардың сыртқы көрінісі жақсы болса, олар өндіріс сызығы бойынша тоқтамай-ақ қозғалысын жалғастырады, бұл әртүрлі өнімдерді кіші партиялармен өндірген кезде де үрдістің үздіксіз жүруіне көмектеседі.

SMT сызықтарындағы автоматтандырудың ROI: Шығымдардың артуы, еңбек ресурстарының тиімділігі және масштабтау мүмкіндігі

Компаниялар беткілік орнату технологиясы (SMT) жинақтау процестерін автоматтандырған кезде, әдетте үш негізгі аймақта пайданың артуын бақылайды: өнімнің шығысының жақсаруы, еңбек күшіне деген сұраныстың төмендеуі және өндірісті масштабтау мүмкіндігінің артуы. 2024 жылғы соңғы өнеркәсіптік деректерге сәйкес, заманауи SMT «алып қою» машиналарының жоғары дәлдігі қосылыс қосылуы (bridging) мен қабырға тұруы (tombstoning) сияқты жиі кездесетін қосылыс ақауларын шамамен 60 пайызға азайтады. Салдарынан бірінші өтудегі шығыс 15–25 пайызға артады. Ақаулардың азаюы — қателерді түзетуге жұмсалатын уақыт пен материалдардың шығынын азайтады, бұл әрбір бірлікті жинақтау құнын шамамен 30–50 центке төмендетеді. Ал автоматтандырылған өндіріс желілері қолмен жұмыс істейтін операциялар үшін қажет болатын ондаған жұмысшыға қарағанда, барынша бес жұмысшыға ғана қажет болады. Бұл зауытты тәулік бойы, түні бойы тоқтамай жұмыс істеуін қамтамасыз етіп, жалақы бойынша жыл сайын жүздеген мың доллар үнемдейді. Тағы бір үлкен артықшылық — масштабтау мүмкіндігі. Автоматтандырылған SMT желілері қосымша персонал жалдамай-ақ шығысты 40–70 пайызға арттыра алады, бұл өндірушілерге сұраныстағы қатты өсулерді жеңілірек қабылдауға мүмкіндік береді. Желіні басқа өнімге ауыстыру әдетте екі сағаттан кем уақыт алады. Көптеген зауыттар барлық осы тиімділіктердің орнатылғаннан кейін 12–18 ай ішінде өзін-өзі қайтарылатынын байқайды.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

SMT жинақтарында қосылу (сOLDER) арқылы қосылу мен «жазық тас» құбылысы неге пайда болады?

Қосылу (solder) арқылы қосылу мен «жазық тас» құбылысы негізінен табақша дәлсіздігі мен баспа кезеңіндегі қосылатын пастаның дұрыс босатылмауы салдарынан пайда болады.

Рефлоу солдерлеу кезінде суық қосылыстар мен солдер шарларын қалай болдырмауға болады?

Суық қосылыстар мен солдер шарларын рефлоу кезінде жылу режимін тиімді басқару арқылы, сонымен қатар рефлоу профилін өндірушінің ұсыныстарына сәйкестендіру арқылы болдырмауға болады.

Автоматтандыру SMT желісінің тиімділігін қалай жақсартады?

Автоматтандыру өнімділікті арттырады, еңбек шығындарын азайтады және масштабтау мүмкіндігін кеңейтеді, ол өндірушілерге маңызды пайдalar әкеледі.

Қазіргі заманғы SMT қуаныш-тікелей машиналары береді?

Қазіргі заманғы SMT компоненттерін орнату машиналары 25 мкм-ден кем орналастыру дәлдігін қамтамасыз етеді, бұл қайта жасау циклдерін азайтады және жалпы ақаулық деңгейін төмендетеді.