Masalah Lazim dalam Mesin SMT Pick and Place (dan Cara Menyelesaikannya)

Mesin smt pick and place : Mendiagnosis dan Menyelesaikan Isu Ketepatan Penempatan Komponen

Sejauh mana komponen diletakkan dengan tepat kekal sebagai salah satu faktor paling penting apabila menilai mesin pemungut dan peletak teknologi lekapan permukaan (SMT). Walaupun kesalahan penyelarasan kecil sekitar 50 mikron boleh menyebabkan masalah serius dalam reka bentuk papan litar bercetak yang kompleks. Apabila dilihat lebih dekat pada punca masalah ini, sistem penglihatan biasanya mengesan tiga isu utama. Pertama ialah kecondongan sudut di mana komponen berputar sekitar plus atau minus 3 darjah kerana muncung tidak memegangnya dengan betul. Kemudian kita lihat peralihan kedudukan X/Y melebihi 25 mikron yang berlaku terutamanya apabila sistem penentuan kedudukan mesin mula berubah. Dan akhir sekali, variasi tekanan paksi Z kerap menyebabkan kecacatan batu nisan (tombstone) yang sangat ketara terutamanya pada komponen bersaiz kecil seperti 0402. Apabila dianalisis lebih lanjut punca berlakunya masalah ini, muncung yang haus menyumbang hampir 4 daripada setiap 10 insiden. Mekanisme suapan yang tidak betul menyumbang hampir 30%, manakala getaran yang melebihi 2.5 G yang melanggar garis panduan IPC-9850 membentuk baki kawasan masalah.

Mengenal pasti punca ralat penempatan dan kecondongan komponen

Ralat dalam penempatan komponen biasanya disebabkan oleh masalah jentera dan cara pengoperasiannya. Muncung-muncung cenderung haus atau berubah bentuk, yang berkemungkinan menyumbang kepada kira-kira 40% daripada semua masalah ketepatan yang dilihat di lantai pengeluaran. Muncung yang haus ini benar-benar mengganggu kestabilan pegangan apabila beroperasi pada kelajuan tinggi. Kesilapan kalibrasi juga bertambah secara beransur-ansur kerana jentera tidak kekal sempurna selama-lamanya. Perubahan suhu dan tekanan mekanikal biasa menyebabkan pergeseran kecil dalam kedudukan yang semakin meningkat dari masa ke masa. Kemudian, terdapat juga mekanisme pemberi. Apabila gear mula menunjukkan kerosakan atau spring kehilangan ketegangannya, komponen tidak akan sejajar dengan betul walaupun sebelum ditempatkan. Dan jangan lupa tentang getaran juga. Terlalu banyak gegaran dalam sistem membuatkan semua isu kecil ini menjadi lebih teruk, menyebabkan komponen berakhir di luar landasan atau salah tempat sepenuhnya pada papan litar.

Teknik kalibrasi untuk ketepatan optimum mesin SMT pick and place

Menjaga mesin dikalibrasi dengan betul kekal penting untuk mendapatkan prestasi terbaik daripadanya dari masa ke masa. Apabila melibatkan kalibrasi laser ketinggian muncung, apa yang sebenarnya kita perlu perhatikan adalah mengekalkan tekanan yang konsisten sepanjang paksi Z. Ini sangat penting apabila bekerja dengan komponen kecil kerana jika tidak, komponen halus tersebut boleh berakhir dalam keadaan tombstoned semasa perakitan. Bagi sistem penglihatan, kalibrasi melibatkan penanda fiducial piawaian yang membantu membetulkan isu penempatan dalam kedua-dua arah X dan Y, biasanya dalam ketepatan sekitar 10 mikron. Keajaiban sebenar berlaku dengan perisian pampasan dinamik yang mengambil kira cara bahan mengembang dan mengecut apabila suhu berubah sepanjang kitaran pengeluaran yang panjang. Pemeriksaan kalibrasi automatik ini dijalankan antara kelompok tidak sahaja mengurangkan kesilapan yang dilakukan oleh operator tetapi juga mengekalkan ketepatan hari demi hari tanpa memberi kesan besar terhadap kelajuan keseluruhan proses pembuatan.

Protokol penyelenggaraan untuk mengekalkan ketepatan penempatan jangka panjang

Menjaga ketepatan dari semasa ke semasa memerlukan penyelenggaraan berkala yang merangkumi pencegahan serta pembaikan apabila masalah timbul. Kebanyakan pengilang mencadangkan pemeriksaan muncung dan penggantian sekitar setiap 50 ribu peletakan dalam kerja presisi, walaupun ini boleh berbeza bergantung kepada keadaan penggunaan sebenar. Pemeriksaan bulanan harus termasuk memeriksa ketegangan tali sawat, memastikan rel diselaraskan dengan betul, dan menyemak cara penyuap melibatkan komponen untuk mengelakkan masalah kecil menjadi lebih besar. Kestabilan persekitaran juga penting. Cuba pertahankan suhu dalam lingkungan kira-kira 2 darjah Celsius dan kelembapan antara 40 hingga 60 peratus kelembapan relatif. Ini membantu mengelakkan anjakan kalibrasi yang menjengkelkan yang berlaku secara perlahan dari semasa ke semasa. Dan jangan lupa untuk merekodkan semua aktiviti yang dilakukan semasa sesi penyelenggaraan ini. Dokumentasi yang baik membolehkan juruteknik mengesan corak haus dan rosak pada peringkat awal untuk menggantikan komponen sebelum ia benar-benar gagal, menjimatkan masa hentian operasi dan kos pembaikan pada masa hadapan.

Mengatasi Pengenalan Fiducial dan Kegagalan Sistem Penglihatan

Punca utama pengesanan fiducial yang tidak tepat dalam operasi SMT

Kebanyakan isu pengenalan fiducial disebabkan oleh tiga faktor utama: ketidakkonsistenan pencahayaan, pergeseran kalibrasi kamera, dan variasi antara papan litar bercetak. Cahaya yang lapuk atau berkelip-kelip menghasilkan bayang-bayang dan silau yang menyamarkan tanda rujukan kecil tersebut. Kita semua pernah melihatnya — kamera secara perlahan kehilangan penyelarasan sempurna mereka selepas berbulan-bulan digunakan, menjadikan penanda yang dahulunya boleh dipercayai lebih sukar dikesan. Selain itu, terdapat juga masalah pada papan itu sendiri seperti permukaan yang bengkok, topeng solder yang terlalu tebal di sesetengah bahagian dan nipis di bahagian lain, serta kehadiran habuk dan sisa yang menghalang pengesanan yang tepat. Menurut data industri terkini daripada Laporan Teknologi Pemasangan 2024, cabaran sistem penglihatan seumpama ini menyumbang kepada kira-kira sepertiga daripada semua kesilapan penempatan komponen SMT di lini pengeluaran pada hari ini.

Mengoptimumkan sistem pencahayaan dan kamera untuk pengenalan yang boleh dipercayai

Pencahayaan yang baik membuat perbezaan besar dalam mengurangkan bayang-bayang dan pantulan yang mengganggu sambil mengekalkan pencahayaan yang sekata di seluruh ruang kerja. Kebanyakan susunan berjaya menggunakan beberapa lampu boleh laras supaya dapat mengendalikan pelbagai bahan dan komponen pada ketinggian berbeza tanpa sebarang masalah. Pemeriksaan kamera secara berkala juga penting, terutamanya apabila bekerja dengan sasaran kalibrasi yang disahkan. Tetapan fokus, tahap pendedahan, dan pembetulan sebarang penyongsangan harus menjadi sebahagian daripada penyelenggaraan rutin. Sesetengah kilang telah membawa automasi ke tahap seterusnya dengan memasukkan rutin kalibrasi ini terus ke dalam jadual penyelenggaraan mereka. Kemudahan prestasi terbaik mencapai kadar pengenalan sekitar 99.8% dengan menggabungkan lampu gelang bersama sistem pencahayaan koksial untuk permukaan yang berkilat. Fasiliti terbaik ini biasanya menjadualkan satu lagi pusingan kalibrasi semula selepas kira-kira 200 jam masa pengeluaran untuk mengekalkan kelancaran operasi.

Mengatasi masalah lenturan papan dan pantulan permukaan

Apabila papan litar bengkok, ia menyebabkan pelbagai isu dengan satah fokus, mengakibatkan kaburan separa yang membuatkan sistem penglihatan sukar untuk membaca situasi dengan betul. Untuk menyelesaikan masalah ini, banyak susunan kini menggunakan teknik penumpuan pelbagai satah bersama dengan rutin pemetaan ketinggian yang secara automatik melaraskan fokus merentasi bahagian-bahagian yang bengkok tersebut, mengembalikan kejelasan yang sangat diperlukan. Menghadapi permukaan yang berkilat pula merupakan satu cabaran yang berbeza sama sekali. Caranya adalah dengan menggunakan penapis terkutub bersama pencahayaan pada sudut yang lebih rendah untuk mengurangkan silau yang mengganggu sambil sebenarnya meningkatkan kontras imej. Sesetengah sistem penglihatan 3D yang canggih pergi lebih jauh lagi dengan menangkap maklumat topografi terperinci, membolehkan mereka membezakan penanda sebenar daripada pantulan yang hanya terpantul di permukaan. Menurut ujian terkini yang diterbitkan tahun lepas, pendekatan-pendekatan ini telah meningkatkan kebolehpercayaan pengenalan sebanyak kira-kira 45% apabila digunakan dengan bahan-bahan yang sukar.

Penyelesaian Masalah Kegagalan Pengambilan dan Pelepasan Komponen

Kegagalan muncung vakum: penyumbatan, haus, dan ubah bentuk

Apabila berlakunya kegagalan pengambilan komponen, masalah muncung vakum sering kali berada di bahagian atas senarai. Apakah punca utamanya? Penyumbatan yang disebabkan oleh pes solder lama, habuk yang terkumpul, atau baki pelekat melekit yang terus bertambah di dalam muncung. Penyumbatan ini mengganggu kuasa penyedutan. Jangan lupa juga tentang kerosakan akibat penggunaan berterusan. Apabila muncung semakin lama digunakan, ia mula berubah bentuk sedikit demi sedikit, menyebabkan kebocoran vakum dan sukar membentuk kedap udara yang baik pada komponen semasa pemasangan. Pemeriksaan berkala untuk kesan retak atau kerosakan kelihatan lain adalah perkara wajib. Sama pentingnya ialah memeriksa kekuatan penyedutan dengan alat pengukur yang sesuai. Pembersihan juga perlu dilakukan secara berkala, menggunakan pelarut yang direka khusus untuk tujuan ini. Berdasarkan statistik industri, kira-kira 45% daripada ralat pengambilan dan peletakan yang mengganggu pada talian pengeluaran automatik sebenarnya berpunca daripada isu yang berkaitan dengan muncung itu sendiri.

Tekanan vakum tidak mencukupi dan kesannya terhadap pengambilan komponen

Apabila tekanan vakum menurun di bawah tahap yang diperlukan, komponen tidak akan melekat dengan betul, menyebabkan pelbagai masalah seperti kegagalan mencengkam atau komponen terjatuh semasa pergerakan di sepanjang talang pengeluaran. Kebiasaannya, kami mendapati masalah seperti kebocoran udara pada paip, penapis kotor yang perlu dibersihkan, atau pam yang telah haus akibat penggunaan lama. Sentiasa periksa sama ada sistem mencapai nombor spesifikasi dari pengilang, biasanya antara 50 hingga 70 kilopascal untuk komponen biasa, dan lakukan ini dengan alat ukur yang sesuai bukan hanya dengan tekaan. Laporan di lantai kilang menunjukkan bahawa penyelenggaraan sistem vakum yang baik dapat mengurangkan kegagalan cengkaman sebanyak kira-kira separuhnya, yang memberi kesan besar terhadap kadar produktiviti keseluruhan apabila semua perkara berjalan lancar tanpa hentian kerap akibat komponen jatuh.

Isu berkaitan pengumpan: kerosakan gear, kelesuan spring, dan serpihan asing

Cara komponen dimasukkan ke dalam mesin sangat penting untuk mengekalkan pengeluaran yang stabil. Apabila gear mula menunjukkan tanda haus akibat terlalu lama digunakan atau tidak sejajar dengan betul, segala-galanya menjadi tidak serasi dan komponen tidak bergerak pada waktunya. Spring yang telah melalui kitaran berulang kali akhirnya hilang kekuatan secara perlahan, menyebabkan komponen berada di kedudukan yang salah bukannya di tempat yang sepatutnya. Benda juga kerap tersekat dalam sistem — seperti cebisan pita, serpihan kecil yang patah, malah hamparan habuk boleh menyekat laluan dan mengganggu cara komponen diambil dengan betul. Pasukan penyelenggaraan perlu membersihkan trek tersebut secara berkala, memeriksa gear untuk tanda-tanda kerosakan, dan menggantikan spring sebelum ia gagal sepenuhnya. Langkah-langkah mudah ini mengekalkan ketepatan proses pemakanan dan meningkatkan angka Kecemerlangan Peralatan Keseluruhan (Overall Equipment Effectiveness) yang sangat dipedulikan oleh pengilang.

Mencegah Cacat Solder Melalui Penempatan SMT yang Dipertingkat

Bagaimana ketidaktepatan penempatan menyebabkan tombstoning dan solder bridging

Ketepatan penempatan komponen memberi kesan besar terhadap kekuatan sambungan solder. Kajian menunjukkan kira-kira 38% daripada kecacatan batu nisan yang mengganggu berlaku apabila ralat penempatan melebihi plus atau minus 0.1 mm. Apabila komponen tidak selari dengan sempurna, pesongan solder tersebar secara tidak sekata di atas papan. Ini mencipta daya basahan yang berbeza yang secara literal menarik satu sisi komponen ke atas semasa pemanasan. Jika komponen bergerak ke sisi menuju pad bersebelahan, terdapat kemungkinan yang jauh lebih tinggi untuk pembentukan jambatan solder yang tidak diingini apabila semua cair semasa proses reflow. Untungnya, peralatan maju hari ini membantu mengatasi masalah ini melalui sistem pembetulan laser yang boleh menempatkan komponen dalam ketepatan kira-kira 25 mikron. Penambahbaikan ini pastinya telah mengurangkan kecacatan pada talian pengeluaran, walaupun untuk mendapatkan manfaat sepenuhnya masih memerlukan persediaan dan penyelenggaraan jentera yang betul.

Mengoptimumkan parameter penempatan untuk mengurangkan kecacatan solder

Mendapatkan keseimbangan yang tepat antara kelajuan dan ketepatan membantu mengurangkan kecacatan solder yang mengganggu. Apabila bekerja dengan muncung, adalah lebih bijak untuk mengekalkan kelajuan turunannya di bawah 20 mm/s supaya ia tidak melantun terlalu banyak. Tekanan penempatan harus dikekalkan antara 1.0 hingga 2.5 Newton untuk memastikan kita tidak menolak pasta solder keluar dari kedudukannya. Bagi talian pengeluaran, menyelaraskan pencetak acuan dengan mesin penempatan melalui sistem penjejakan tertentu mengekalkan pergerakan lancar tanpa tersekat dalam kitaran panjang. Jika komponen dibiarkan terlalu lama selepas pencetakan, biasanya melebihi satu jam akan meningkatkan kemungkinan masalah tombstoning sebanyak 40%. Dan apabila berurusan dengan komponen yang lebih kecil secara khusus, mematuhi liputan pad sekitar separuh nampaknya paling berkesan untuk mengimbangi daya basahan yang sukar sambil mengurangkan kemungkinan pembentukan tombstone.

Kajian Kes: Mengurangkan tombstoning sebanyak 68% melalui penalaan mesin

Menurut kajian yang dijalankan baru-baru ini, penyesuaian mesin secara sistematik berjaya mengurangkan masalah tombstoning sebanyak kira-kira 68% khususnya untuk pakej komponen kecil seperti 01005 dan 0201. Apa yang berkesan? Mereka melaras sistem penglihatan supaya dapat mengesan penanda penyelarasan dalam julat plus atau minus 15 mikrometer, menetapkan tekanan muncung pada tepat 1.2 Newton, serta menambah ciri pelarasan suhu masa sebenar. Pasukan tersebut juga memanjangkan tempoh komponen berada di kawasan pra-pemanasan kepada kira-kira 90 saat dan mengekalkan suhu antara 150 hingga 170 darjah Celsius semasa perendaman, yang membantu keseluruhan bahan melebur dengan sekata sebelum proses pematerian sebenar berlaku. Selain menyelesaikan masalah tombstoning yang mengganggu itu, perubahan ini turut mengejutkan dengan mengurangkan kejadian jambatan solder, iaitu hampir separuh berkurang dalam keluaran pukal yang sama.

Memastikan Integriti Komponen dan Mencegah Kerosakan Bahan

Punca biasa kerosakan komponen semasa pengambilan dan peletakan

Apabila komponen mengalami kerosakan semasa operasi teknologi pemasangan permukaan, ia benar-benar menjejaskan hasil pengeluaran dan kebolehpercayaan produk dari masa ke masa. Punca utama masalah ini termasuk tekanan berlebihan daripada nozel, pemegangan komponen yang tidak betul, dan kesilapan orientasi semasa penempatan. Nozel dengan tekanan tinggi cenderung menyebabkan retakan pada pakej komponen yang halus atau merosakkan titik penyudahannya. Tambahan pula, pemegangan yang salah mencipta risiko descas elektrostatik (ESD) yang serius, boleh membakar cip semikonduktor sensitif terus di atas talian pengeluaran. Kemudian, terdapat isu komponen yang ditempatkan pada sudut yang salah yang memberi tekanan mekanikal kepada seluruh struktur. Tekanan ini sebenarnya boleh menyebabkan retakan pada sambungan dalaman atau malah memecahkan keseluruhan struktur pakej pada masa hadapan.

Pemegangan selamat ESD dan tetapan tekanan nozel yang dioptimumkan

Melindungi komponen sensitif daripada kerosakan ESD sebenarnya bergantung kepada pematuhan amalan keselamatan asas. Stesen kerja yang dipautkan ke bumi harus menjadi peralatan piawai, bersama dengan tikar konduktif yang diletakkan di kawasan kerja dan pembungkusan antistatik yang sesuai untuk penyimpanan dan pengangkutan. Apabila tiba masanya untuk memasang muncung, terdapat banyak halusannya. Komponen yang lebih ringan jelas memerlukan kuasa vakum yang kurang, jika tidak ia akan hancur akibat sedutan. Komponen yang lebih berat pula mempunyai cerita yang berbeza—ia memerlukan daya yang mencukupi untuk memegangnya dengan kukuh tanpa tergelincir semasa dikendalikan. Kakitangan penyelenggaraan harus memeriksa sensor tekanan sekurang-kurangnya sekali sebulan bagi memastikan bacaan tetap tepat. Dan jangan lupa untuk memeriksa muncung itu sendiri dari semasa ke semasa. Walaupun tanda kehausan atau kerosakan yang kecil boleh mengganggu keseluruhan operasi, menyebabkan pelbagai masalah pada masa hadapan.

Mengelakkan kerosakan akibat ketinggian pengambilan atau penempatan yang salah

Kesilapan dalam menetapkan ketinggian pengambilan atau peletakan tetap menjadi salah satu punca utama kerosakan bahan dalam talian pengeluaran. Apabila ketinggian pengambilan ditetapkan terlalu rendah, muncung akhirnya menekan komponen secara langsung ke dalam penyuap atau sistem pita, yang boleh membengkokkan bahagian halus sehingga berubah bentuk. Sebaliknya, menetapkan ketinggian ini terlalu tinggi menyebabkan kegagalan pengambilan yang memaksa mesin mencuba berulang kali, mengakibatkan kehausan tambahan pada komponen sensitif dari semasa ke semasa. Dalam operasi peletakan, mencari keseimbangan yang betul adalah sangat penting – komponen perlu menyentuh permukaan pasta solder dengan lembut tetapi cukup kuat untuk melekat dengan betul tanpa tersekat ke dalam papan litar bercetak (PCB) itu sendiri. Peralatan moden sering dilengkapi dengan sistem pengesanan ketinggian berasaskan laser serta ciri kalibrasi automatik. Teknologi-teknologi ini membantu mengekalkan tetapan yang konsisten walaupun ketika mengendalikan pelbagai saiz dan bentuk komponen, sesuatu yang semakin penting seiring dengan pengetatan toleransi pembuatan merentasi industri.

Bahagian Soalan Lazim

Apakah punca utama kesilapan penempatan komponen?

Kesilapan penempatan komponen sering berlaku disebabkan oleh muncung yang haus, mekanisme feeder yang tidak betul, dan getaran sistem yang berlebihan.

Bagaimanakah kalibrasi mesin dapat meningkatkan ketepatan pengambilan dan penempatan SMT?

Kalibrasi yang betul memastikan tekanan paksi-Z yang konsisten, menyelesaikan isu penentuan kedudukan dengan penanda fiducial, serta menggunakan perisian pemampasan dinamik untuk perubahan suhu.

Apakah peranan pencahayaan dalam pengenalan fiducial?

Pencahayaan yang baik membantu mengurangkan bayang-bayang dan silau, memastikan penanda fiducial kelihatan dengan jelas untuk penempatan komponen yang tepat.

Bagaimanakah kecacatan solder boleh dikurangkan dalam operasi SMT?

Mengoptimumkan kelajuan penempatan, tekanan, penyelarasan antara pencetak templat dan mesin penempatan, serta mengekalkan liputan pad yang sesuai boleh mengurangkan kecacatan solder.

Mengapakah pengendalian selamat ESD penting untuk integriti komponen?

Pengendalian selamat ESD melindungi komponen sensitif daripada pelepasan elektrostatik, mencegah kerosakan dan memastikan kebolehpercayaan produk.