Баптаудан өшіргенге дейін: СМТ машинасының жұмыс үлгісін меңгеру

SMT машина Орнату және калибрлеу: Негізін қалау

SMT машинасын сәтті пайдалану басталады бастапқы туралау және деңгей калибрлеу өндіріс желісінің, онда тасымалдағыш рельстердің 0,1° көлбеуі орналасу дәлдігін 12%-ға дейін төмендетуі мүмкін (PCB Assembly Journal, 2023). Заманауи жүйелер жұмыс аумағының тегіс біркелкілігін ±15 мкм дәлдікпен қамтамасыз ету үшін лазерлі бағдарламалық құралдарды пайдаланады.

Үшін бергішті орнату және компонент лентасын конфигурациялау , инженерлер лента тесіктерінің қадамын 45°–60° бұрыштарын сақтап отырып қоректендіргіш қадамына сәйкестендіруі тиіс. 2023 жылғы салаалық зерттеу прототиптік жүгілімдердегі қате орналасқан компоненттердің 23% қате қоректендіргіш туралауға байланысты екенін анықтады.

Шүмекті таңдау және вакуумдық қысымды реттеу pick-and-place сәттілік көрсеткіштеріне тікелей әсер етеді. BGА сияқты жоғары тұтқырлықты компоненттер ≥ 80 кПа вакуумдық қысыммен шүмектерді қажет етеді, ал кішігірім 0201 чип компоненттері 40–50 кПа аралығында жақсы жұмыс істейді. Қазіргі уақытта тұйық пневматикалық датчиктер шүмектің тозуына қарай вакуум деңгейлерін автоматты түрде реттейді.

Бірінші үлгі тақтасын тексеру фидуциалды белгілерді анықтау жүйелеріне сүйенеді ±5 мкм дәлдікпен тіркелу дәлдігін қамтамасыз ету. Алдыңғы алгоритмдер тақтаның CAD деректерін оптикалық сканерлеу нәтижелерімен салыстырып, панель басына 0,8 секунд ішінде сәйкессіздіктерді анықтайды.

Соңында, нақты уақыттағы машина калибрлеуі тұйықталған кері байланыс жүйелері арқылы термиялық жылжу қателерін статикалық калибрлеу әдістерімен салыстырғанда 70% дейін азайтады. Бұл жүйелер қоршаған ортаның ылғалдылығы мен машина температурасы сияқты айнымалыларды үздіксіз бақылайды және 10 микроннан аспайтын дәлдікті сақтау үшін сағатына 200–300 шақты микротүзетулер енгізеді.

Қорғасын қоспасын басып шығаруда және трафареттерді басқаруда дәлдік

Қорғасынды паста басып шығару процесінде қысқыш қысымының, жылдамдығының және бұрышының оптимизациясы

Қағаз жиектерінің дұрыс орналасуы электронды өндіру институтының деректері бойынша, SMT операциялары кезінде қатты жұмыртқа ақауларын шамамен 27% дейін азайтуға болады. Динамикалық қысымды бақылау жүйелері жалату тақтасының барлық ұзындығы бойынша қоспаны тегіс айналдырып тұруға көмектеседі, бұл үлкен аймақтық тақталармен жұмыс істеу кезінде өте маңызды. Сала көрсеткіштеріне қарағанда, барлық қайта өңдеу шығындарының шамамен үштен бір бөлігі жалату, немесе қоспаның дұрыс түсірілмеуі сияқты мәселелерден туындайды. 01005 компоненттерімен жұмыс істеудің ең жақсы нәтижесі үшін, көптеген өндірушілер қысымды 1,2-ден 1,8 килограмм/см² аралығында қолдана отырып, 60 градустық қағаз жиектерін қолданады. Бұл жүйе әдетте 25 микроннан төменгі дәлдікке қол жеткізеді, бұл осыншалықты кішігірім бөлшектердің өлшемдерін ескерсек, бәрібір әсер қалдырады.

SMT жинау процесстеріндегі үлгілерді туралау және керілу бақылауы

Лазерлік кесілген нано-көмкерілген трафареттер апертура қабырғаларының тозуын 5 мкм-ден төменгі деңгейде азайтады (2024 жылғы PCB материалдары туралы есеп), 0,3 мм қадамды BGAs үшін сенімді паста босатуға мүмкіндік береді. Керілуін басқару рамкалары трафареттің тұрақтылығын 35–50 Н/см² шегінде сақтайды, жоғары жылдамдықта басып шығару кезінде дұрыс емес тіркелуді болдырмау үшін. Басқыш трафареттерді пайдаланып, қоспаның компоненттеріне арналған ±15 мкм қалыңдықты реттеу арқылы өндірушілер 98,6% алғашқы өтім нәтижелерін хабарлады.

Қаттылық пен қатарлықты талдау үшін қорға қоспаны тексеру (SPI)

3D SPI жүйелері қоспаның көлемін (±15% дәлдікпен) және биіктік қатарлығын (Cpk ≥1.33) өлшеу арқылы төменгі ақаулардың 83% табады. Нақты уақыттағы кері байланыс циклдері ауытқулар 5σ шектерінен асқан жағдайда басып шығарғыш параметрлерін реттейді. 2023 жылғы зерттеу SPI интеграциясы күрделі жинақтарда қосылыстардағы ақаулардың 41% және қабырға тұрғызып қоюдың 67% азайтатынын көрсетті.

Ортақ ақаулар: бетінің жылып кетуі, қоспаның жетіспеуі және қосылыстардың табылмауы

Ақау түрі	Негізгі себеп	Болдырмау стратегиясы
Бетінің жылып кетуі	Жоғары жылжытқыш жылдамдығы	20–50 мм/с диапазонына дейін тиімділендіру
Жетіспеуі	Апертура тесіктерінің бетіліп қалуы	Нано-жабынды станселер + SPI
Көпір жасау	Қосымша паста көлемі	Лазерлік жөнделген тесік қабырғалары
Құрылымда пайда бола бастаған көпірлерді басып шығару кезінде оларды тікелей термалдық камера арқылы анықтау және станселерді автоматты түрде өңдеу циклын іске қосу.

Піккер мен орналастыру машиналарымен дәл компоненттерді орналастыру

ЖСБ өндіріс процесінде жоғары жылдамдықты және икемді орналастыру машиналары

Жоғары жылдамдықты піккер мен орналастыру машиналары 1 сағат ішінде 50 000 компоненттен астам жылдамдықпен өңделетін қарапайым тақталармен жұмыс істеуге арналған. Икемді машиналар әртүрлі геометриялар мен күрделі жинақтармен дәл орналастырады (±5 мкм). Өндіріс талаптары машиналарды таңдауға әсер етеді, өткізу мүмкіндігін компоненттердің әралуан түрлерімен теңестіру.

Компоненттерді центірлеу мен бұрылуын түзету үшін көру жүйесін реттеу

Болатын көру жүйелері компоненттің орын ауыстыруын нақты уақытта өңделетін бейне көмегімен өлшейді. Өзгерістерді есептеу автоматты түрде орналасу алдында форсунка орнын реттейді. Екі камера интегралды схемалардағы түйіндеме-1-дің сәйкестігін тексереді және миллисекунд ішінде бұрыштық ауытқуларды түзетеді. Бұл ерекшеліктер жоғары тығыздықты конструкцияларда дұрыс орналаспау қателерін 62%-дан астам азайтады.

Әртүрлі орта жағдайларында орналасу дәлдігі мен қайталануы

Өркениеттік фактор	Дәлдікке әсері	Азайту стратегиясы
Температура ауытқулары	±12 мкм/°C	Жылулық тұрақтандыру камералары
Ылғалдылық ауытқулары	±8 мкм/%RH	Климаты бақыланатын өндірістік алаңдар
Діріл	25 мкм-ге дейін	Бөлек машина негіздері
Зауыт жағдайларын тұрақты ұстау орналастыру ауытқуларын 15 мкм-ден төменде ұстайды - 0201 компоненттері үшін маңызды.

Орналастыру басының қозғалыстарын деректерге негізделіп оптимизациялау

Машиналық оқыту алгоритмдері компонент орналасуын талдау жасап, жүріп өту жолдарын азайтады. Орналастыру тізбегі өнімсіз қозғалыстарды орташа 17% азайтатындай етіп қайта жобаланады. Бөлшек толтыру уақытын ескеретін бейімделуші қозғалыс жоспарлауы. Бұл оптимизациялар әдетте орналастыру бүтіндігін бұзбай 12–15% жылдам цикл уақытын әкеледі.

Қажетті бұйымдардың дәл орналасуын қамтамасыз ететін қаттылық

Төрт сатылы рифлоулы дәнекерлеу процесі: Қыздыру, Сіңіру, Рифлоу, Суыту

Қазіргі замаңғы SMT (Surface Mount Technology) технологиясында ревлоктық жұмыртқалау кезінде жылуды дұрыс басқару әбден маңызды. Бұл процесстің негізінде төрт негізгі кезең жатыр. Бірінші кезеңде компоненттерді температураның кенет өзгерісінен зақымданудан сақтау үшін әдетте секундына 1,5-3 градус Цельсий жылдамдығымен алдын ала қыздыру жүргізіледі. Келесі кезең – бұл еріткішті белсендіру және барлық беттерді бірдей температура деңгейіне жеткізу үшін қажетті 60-тан 180 секундқа дейінгі ұзақтығы бар тұрақты қыздыру кезеңі. Шынайы ревлоктық кезеңге дейін жеткенде, қорғасынсыз жұмыртқалау материалдары өзінің ең жоғары температурасын 230-250 градус Цельсий аралығында жеткізуі тиіс. Бұл қосылыстардың қаншалықты берік болатынын шешетін маңызды интерметаллдық байланыстарды құруға көмектеседі. Соңында, дұрыс суыту да маңызды. Жұмыртқалау 75 градус Цельсийден төмен болғаннан кейінгі микроскопиялық трещиналардың пайда болуын болдырмау үшін секундына 3-6 градус Цельсий жылдамдығымен бақылау арқылы суыту қажет. Көптеген тәжірибелі техниктер дұрыс суытудың қате кетпейтін жалғау үшін қаншалықты маңызды екенін біледі.

Қорғасыз және SAC305 қорытпалары үшін жылулық профильдеу

SAC305 қорытпалары қалыпты қорғастан-қалайыдан жасалған жібіткіге қарағанда температура шектеулерін қатаң сақтауды талап етеді, сұйықтық температурасы 217±2°C құрайды. Жоғары тығыздылықты плата бойынша градиенттерді бақылау үшін әр 500 мм² аумаққа 8–12 термопара қолданылады. Соңғы зерттеулер сұйықтық температурасынан жоғары уақытты (TAL) 60–90 секунд ішінде сақтау басы домалақ құрылымдардың ақауларын 34% азайтатынын көрсетті.

Тасымалдауыш жылдамдығы мен аймақ температурасының қосылыстардың бүтіндігіне әсері

Параметр	Оңтайлы қашықтық	Ауқымнан тыс ақау қаупі
Конвейердің жылдамдығы	65–85 см/мин	Мүрініп қалу (+18%)
Қыздыру аймағының температурасы	150–180°C	Қорғастан шарлар (+27%)
Ең жоғары аймақ температурасы	240–250°C	Пад көтеру (+42%)

60 см/мин төмен жылдамдықта жұмыс істейтін тасымалдағыштар компоненттерді ұзақ уақыт ыстыққа ұшыратып, FR-4 негізіндегі пластиналардағы бұрмалану қаупін 23%-ға арттырады. Тұйықталған термиялық бақылау жүйесі аймақ температураларын ±1,5°C дейін бөліп, компонент тығыздығының әртүрлілігіне түзету енгізеді.

Автоматтандырылған бақылау және соңғы бағдарламалық бақылау процесстері

Автоматтандырылған оптикалық бақылау (AOI) және ақауларды анықтау алгоритмдері

Бүгінгі күнгі AOI жүйелері микрон деңгейінде жалған көпірлер, бөлшектердің жоқтығы мен нысанау қателерін анықтау үшін жоғары ажыратымдылықты камера мен машиналық оқыту алгоритмдерін қолданады. 2024 жылғы соңғы сапа бақылау есебі бойынша, өндіріс орындары ескі әдістерге қарағанда 40 пайызға жуық жалған хабарламалар санын азайтты. Машиналар сағатына он мың шақты плата өңдей алады. Олар өз нәтижелерін салыстыру үшін өнеркәсіпте қабылданған стандартты кездейсоқ таңдау әдістерін қолданады, бұл сапа бақылау процесстері кезінде болатын екі түрлі қателерді азайтады.

BGA және жасырын жалғастыру сапасын бағалау үшін рентгендік тексеру

Рентгенді томография 5 мкм дәлдікпен шарлық торлық массивтердегі (BGA) және QFN пакеттеріндегі ақауларды анықтайды және қосылыстардағы 15% дейінгі қуыстарды табады. Оптикалық әдістерге қарсы, ол компоненттер немесе қорғаныш ыдыстарымен жабылған қосылыстарды талдау үшін көп қабатты плата арқылы өтеді. Соңғы жетістіктер жоғары өнімнің әртүрлілігіне қажетті 30 кадр/сек жылдамдықпен нақты уақытта 3D модельдеу мүмкіндігін береді.

AOI және SPI деректерін тұйықталған кері байланыс жүйелеріне интеграциялау

Сolder paste (SPI) көрсеткіштерін AOI нәтижелерімен біріктіру арқылы өндірушілер бақылау сынақтарында 92% өнімнің бірінші өту сапасын жақсартады. Бұл деректерді біріктіру мынаны қамтамасыз етеді:

• Басып шығару циклдары кезіндегі динамикалық трафарет қысымын реттеу
• Орналасу ауытқуы ±0,025 мм асқан кезде автоматты тәртіппен қайта калибрлеу
• Вакуумдық ыдырау көрсетіліп тұрған нұсқаулар үшін алдын ала болжайтын жөндеу хабарламалары

Қорытынды сапа тексерісі, іздестіру журналы және өнімділік көрсеткіштері (өнім шығысы, жұмыс істеу уақыты, DPM)

Тақтаның әрқайсысы үшін 200-ден астам параметрлерді журналға тіркеу, мысалы:

Метрика	Салалық бенчмарк	Жоғары сапалы өнімділік
DPM (Ақаулар/Миллион)	<500	<50
Қоспақ уақыты	85%	95%
OEE (Overall Equipment Effectiveness)	70%	89%

Блокчейн технологиясына негізделген іздестіру жүйелері 18 айлық өндірістік тарихтарды шифрланған журналдарда сақтайды, соның арқасында қайтару үшін қажетті уақыт 60% қысқарады.

SMT машинасын пайдалану барысында қауіпсіз тоқтату тәртібі мен жөндеуге дайындалу

Дұрыс тоқтату әдістері соплоның 73% бұғатталу оқиғаларын болдырмақ (IPC-9850A стандарттары). Техниктер мынадай әрекеттерді орындауы тиіс:

1. Тоқтатылған уақыттың 30 минутында стеннер басып шығарғыштан қалайының қоспасын тазалаңыз
2. Компоненттердің тот басуын болдырмау үшін 40–50% ылғалдылық деңгейінде фидерлерді сақтаңыз
3. Сызықтық бағыттауыштарды әр апта сайын NSF H1-сертфикатталған маймен майлаңыз
   Көп сатылы вакуумдық ыдырау сынақтары өндірісті қайта іске қосар алдында машина дайын екенін растайды.

Осы соңғы кезеңдегі процесстерді басқару SMT машиналарының 10 000-нан астам цикл санауы бар уақытта дәлдігін ≤10 мкм дейін сақтауын және ISO 9001:2015 сапа көрсеткіштеріне сәйкес келуін қамтамасыз етеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Неліктен бастапқы туралау мен деңгейді реттеу өте маңызды SMT аппараттары ?

SMT құрастыру процесі кезінде орналастыру дәлдігін қамтамасыз ету үшін бастапқы туралау мен деңгейді реттеу маңызды. Кішігірім көлбеу болса да дәлдікке үлкен әсер етеді.

Фидердің орналасуы компоненттердің орналасуына қалай әсер етеді?

Фидердің дұрыс орналаспауы компоненттердің ығысуына әкеліп соғады, бұл құрастыру сапасына әсер етеді және қайта жөндеу шығындарын арттырады.

Қатты балқытқышты басып шығарудың кездесетін кемшіліктері қандай?

Ортақ ақауларға бетінен өшіріліп қалу, жеткіліксіз паста және аралықтың тұйықталуы жатады, оларды қысқыштың баптауларын тиімді ету және кәдімгі емес тексеру жүйелерін пайдалану арқылы болдырмауға болады.

АОК сапа бақылау процесін қалай жақсартады?

Автоматтандырылған оптикалық тексеру жүйелері қателерді табуды жақсартады, себебі оларда машиналық оқыту алгоритмдері қолданылады, бұл қателік хабарлардың пайда болу жиілігін қолмен тексерумен салыстырғанда біршама азайтады.