Pagrindiniai veiksniai, kurie veikia montavimo tikslumą SMD komponentų montavimo aparatuose

SMD komponentų paimimo ir pastatymo mašinos Vaizdo sistemos našumas: CCD vaizdavimas, kalibravimas ir aplinkos stabilumas

Dvipakopis vaizdavimas pradiniam derinimui ir tiksliam orientyro nustatymui

Aukščiausios klasės komponentų montavimo įrenginiai remiasi dviejų etapų vaizdo sistemomis, kad pasiektų super tikslų pozicionavimą mikronų lygyje. Pirmiausia naudojama platybės lauko kamera, kuri greitai atlieka preliminarią poziciją, pastatydama komponentus maždaug per pusę milimetro nuo reikiamo taško. Tada seka didelio padidinimo CCD jutiklis, kuris gali aptikti iki 25 mikronų vienam pikseliui, tiksliai analizuodamas fiksalinius ženklus ir komponentų išvadus tiksliam derinimui. Šis dviejų etapų požiūris leidžia įrenginiams atlikti galutinius pataisymus su apie ±15 mikronų tikslumu. Palyginti su senesnėmis vieno etapo sistemomis, gamintojai praneša, kad gamybos ciklai sutrumpėja maždaug 40 procentų, neprarandant kokybės. Defektų rodikliai išlieka žemiau nei dvidešimt defektinių vienetų milijonui net tiems mažiausiems 01005 komponentams, kas yra įspūdinga, atsižvelgiant į tai, kokie jie iš tiesų maži.

Kalibruotės poslinkis ir apšvietimo kaita kaip pagrindiniai subpikselio nelygiagretumo šaltiniai

Kai kalbama apie vizijos sistemas, aplinkos veiksniai atsakingi už maždaug tris ketvirtadalius visų montavimo klaidų. Panagrinėkime keletą konkrečių dalykų: kai temperatūra kinta, objektyvai gali pakeisti židinį maždaug 0,3 mikrometro vienam laipsniui Celsijaus. Drėgnis virš 60 % santykinės drėgmės iš tiesų reikalauja 8 % korekcijos pagal Z ašį. Net nedideliai LED ryškumo pokyčiai taip pat turi reikšmės. Tik 10 % šviesos intensyvumo pokytis sukuria šešėlius, kurie trikdo orientyro nustatymą nuo 4 iki 12 mikrometrų. Norint efektyviai kovoti su šiomis problemomis, dauguma įrenginių diegia kasdienę kalibraciją naudodami NIST sekamus standartus. Jie taip pat investuoja į terminės stabilizacijos sistemas, kurios palaiko temperatūrą pusės laipsnio Celsijaus ribose. Taip pat padeda daugiakanalės apšvietimo sistemos su automatiniais ryškumo reguliavimais. Gamyklos, kurios laikosi šio visapusiško požiūrio, paprastai mato, kad jų montavimo klaidos sumažėja apie 90 %. Dauguma išlaiko tikslumą mažesnį nei 25 mikrometrų per visą aštuonių valandų gamybos ciklą, nors praktikoje kartais vis dar pasitaiko svyravimų.

Judėjimo valdymo tikslumas: XY stogo dinamika, variklio parinkimas ir šiluminis kartojamumas

Atsarginė eiga, mikrožingsnio skyra ir šiluminis išsiplėtimas aukštos tikslumo kėlimo ir dėjimo mašinose

Padėties tikslumą judėjimo sistemose veikia trys pagrindinės tarpusavyje susijusios problemos: mechaninis žingsnis, mikrožingsnių skyrimo ribojimai ir šiluminio plėtimosi sukeliamos problemos. Kai pavara arba rutulinis sraigtas turi laisvumą (tai vadiname žingsčiu), kintant kryptims atsiranda histerezės reiškinys. Jei mikrožingsniai pernelyg grublūs (mažesni nei 1/256 žingsnio), atsiranda vibracijos kartu su padėties klaidomis, mažesnėmis nei 10 mikrometrų. Tačiau didžiausia problema, matyt, yra šiluminis plėtimasis. Be tinkamo aplinkos valdymo, XY etapai gali kaupti klaidas, viršijančias 25 mikrometrus. Geriausios mašinos šias problemas sprendžia naudodamos specialius prieš žingsį skirtus mechanizmus, itin smulkius mikrožingsniavimo gebėjimus ir protingas šiluminės kompensacijos sistemas, kurios realiuoju laiku stebi temperatūrą. Šios pažangios sistemos paprastai pasiekia apie ±3 mikrometrų pakartojamumą net po daugelio darbo ciklų.

Sriegio ir vakuumo vientisumas: svarbu miniatiūrinių komponentų tvarkyme

Vakuumo netekimas, antgalio dėvėjimasis ir dinaminio centavimo poveikis 0201/01005 montavimo išeigai

Gera vakuumo vientisuma palaikyti yra ne tik svarbu, bet ir visiškai būtina dirbant su tokiais mažais 0201 ir 01005 komponentais. Net mažiausias nutekėjimas gali sukelti tai, kad detalės nukris dar nepataikius jų į reikiamą vietą, dėl ko galima arba netinkamai sumontuoti komponentus, arba visiškai juos prarasti. Pačios antgaliai laikui bėgant susidėvi, todėl sandarumo kokybė taip pat blogėja. Esame pastebėję, kad defektų lygis gamyklose, vykdančiose didelės apimties operacijas, gali išaugti net iki 15 %. Dinaminės centruojamosios sistemos padeda kompensuoti tas mažas judesio klaidas, kurios atsiranda pagreitėjimo fazėse, tačiau šios sistemos susiduria su sunkumais esant vibracijai arba jei kalibravimas pradeda skirtis. Kai antgalių našumas sumažėja, tai iš karto smarkiai veikia gamybą. Sumažėja pirmojo bandymo kokybė, o po to tenka atlikti brangų perdarbavimą. Dėl šios priežasties reguliariai tikrinti antgalius ir keisti juos pagal numatytą grafiką tampa itin svarbu tiems, kas kasdien susiduria su mikrokomponentų montavimo patikimumo problemomis.

Maitinimo ir komponentų tiekimo vientisumas: juostos mechanika ir apžiūros protokolai

Juostos atsiklijuojančioji jėga, įtempimo kintamumas ir maitinimo žingsnio nevienodumas SMT gamybos linijose

Tai, kaip gerai veikia padavėjai, išties įtakoja komponentų tikslumą, ypač kai reikia tvarkytis su mažais paketais, kuriems reikalingos tikslios nuokrypos, mažesnės nei ±25 mikronai. Kai juosta nuo ritės atsiraito nevienodai, detalės gali atsiskirti per anksti arba pasislinkti šoninį, kai jos paimamos. Jei nešančiosios juostos įtempimas nestabilus, komponentai linkę slinkti. Mažos nenuoseklumai padavimo žingsnyje (bet kas daugiau nei 0,1 mm) gamybos eigoje kaupiasi, kol pastebimi pastebimi montavimo klaidų. Gera naujiena ta, kad vaizdo sistemos pagavo daugumą šių problemų vykstant, kas tuomet inicijuoja automatinį įtempimo parametrų reguliavimą. Dar geriau, kad servovaldžiai padavėjai suteikia papildomą patikimumą, nes jie reguliuoja tiek kampą, kuriuo atsiraito juostos, tiek greitį, kuriuo jos juda per įrenginį, kompensuodami bet kokius pačios juostos netolygumus. Su reguliariais techninės priežiūros ciklais ir šiomis funkcijomis gamintojai praneša apie maždaug 40 procentų sumažėjimą dėl padavėjų susijusių defektų savo didelio masto paviršiaus montavimo technologijos operacijose.

Sistemos lygio sinchronizacija: galvos, padavimo nešėjo ir PCB stalo judėjimo derinimas

Tikslią poziciją šių dienų komponentų montavimo įrenginiuose pasiekti reikalauja itin glaudžios koordinacijos tarp montavimo galvų, padavimo nešėjų ir PCB padėties stalų iki nanosekundės tikslumu. Kai komponentai veikia nepriklausomai, kaip dažnai būna daugiakanaliuose įrenginiuose ar tvarkant skirtingų tipų produktus, maži vėlavimai pradeda kauptis mikroskopiniu lygiu. Pavyzdžiui, tik 5 milisekundžių laiko klaida, judinant stalą ir tuo pačiu metu pajudinant padavėjus, gali sukelti, kad 0201 kondensatoriai būtų nukrypę 35 mikrometrus esant didžiausiems pagreičiams. Šiuolaikiniai judesio valdikliai sprendžia šią problemą protingais algoritmais, kurie numato judėjimo trajektorijas ir iš anksto koreguoja pagreičių kreives, kad išvengtų konfliktų. Šios sistemos išlaiko montavimo tikslumą žemiau 15 mikrometrų CPK net esant įspūdingam greičiui – 45 000 komponentų per valandą. Tokio rezultato pasiekta dėka greitų grįžtamųjų ryšių (reakcijos laikas trumpesnis nei 1 milisekundė), tiesioginių servovaldymo atnaujinimų, vykstančių bent 2 000 kartų per sekundę, bei koregavimo temperatūros sąlygotam išsiplėtimui skirtingose ašyse. Pagal JEDEC standartus atlikti bandymai parodė, kad įrenginiai, kurių sinchronizacija yra nepakankama, turi apie 18 % daugiau montavimo klaidų staigiai keičiant kryptį, kas yra labai svarbu gamybos aplinkose, kur svarbus tiek greitis, tiek tikslumas.

DUK

Kokie veiksniai gali paveikti matomumo sistemos tikslumą?

Aplinkos veiksniai, tokie kaip temperatūros pokyčiai, drėgmės lygis ir LED ryškumo svyravimai, gali žymiai paveikti tikslumą, sukeliant subpikselių netikslumus.

Kaip judėjimo sistemos išlaiko tikslumą nepaisant šiluminio plėtimosi?

Judėjimo sistemos kovoja su šiluminio plėtimosi klaidomis naudodamos protingas šiluminės kompensacijos sistemas, mechanizmus prieš atbulinį važiavimą ir tikslią mikrožingsnių reguliavimo galimybę.

Kodėl vakuumo vientisumas yra svarbus komponentų tvarkymui?

Vakuumo vientisumas būtinas užtikrinant, kad maži komponentai būtų tiksliai patalpinti be jų praradimo dėl nutekėjimų.

Kaip padavimo sistemos prisideda prie komponentų patalpinimo tikslumo?

Padavėjai užtikrina nuoseklų juostos atsiskyrimą ir stabilų įtempį, neleidžiant ankstyvo komponento paleidimo arba padėties pasislinkimo metu jo paėmimo.

Kaip šiuolaikinės mašinos pasiekia sinchronizaciją tarp komponentų?

Šiuolaikiniai įrenginiai naudoja protingus algoritmus judėjimo prognozavimui, greitiems atsakymo ciklams ir servo atnaujinimams, kad būtų užtikrintos sinchronizuotos operacijos ir sumažintos klojimo klaidos.