ข้อผิดพลาด 5 อันดับแรกของเครื่อง Pick and Place (และวิธีแก้ไขโดยไม่ต้องพึ่งช่างเทคนิค)

การไม่เรียงตัวของชิ้นส่วนในระบบอัตโนมัติการเก็บและวาง

สาเหตุ: การสึกหรอของหัวฉีดและการผิดพลาดของระบบวิชั่น

เมื่อชิ้นส่วนต่าง ๆ ในเครื่องจักรแบบรับและวางเกิดการไม่ตรงกัน มักเกิดจากหัวจับที่สึกหรอหรือปัญหาในระบบภาพ โดยปกติแล้วหัวจับจะเกิดการสึกหรอตามระยะเวลาการใช้งานที่ต้องทำหน้าที่หยิบชิ้นส่วนขึ้นลงซ้ำ ๆ โดยเฉพาะเมื่อต้องใช้แรงในการทำงาน เมื่อหัวจับเริ่มสึกหรอ ความสามารถในการหยิบชิ้นส่วนอย่างแม่นยำจะลดลง ทำให้สายการผลิตเกิดปัญหาใหญ่ ชิ้นส่วนต่าง ๆ จะไม่ถูกวางบนแผงวงจรได้อย่างถูกต้อง นำไปสู่การทำงานซ้ำและทำให้เกิดความล่าช้า ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงกำหนดให้มีการตรวจสอบหัวจับเป็นประจำ การตรวจพบการสึกหรอแต่เนิ่น ๆ จะช่วยให้สามารถเปลี่ยนหัวจับก่อนที่จะเกิดปัญหาใหญ่ ซึ่งเป็นการประหยัดทั้งเวลาและค่าใช้จ่ายในระยะยาว

ปัญหาการไม่ตรงกัน (Misalignment) มักเกิดขึ้นบ่อยครั้ง เนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับระบบการมองเห็น (vision systems) โดยส่วนใหญ่แล้วมักเกิดจากค่าการปรับตั้งค่าเริ่มต้น (calibration) ที่ไม่เหมาะสม หรือข้อผิดพลาดจากซอฟต์แวร์แบบสุ่ม (random software bugs) สภาพการส่องสว่างที่ไม่ดีพอ หรือกล้องที่ไม่มีความคมชัดเพียงพอ ก็ยิ่งทำให้ปัญหาแย่ลง และก่อให้เกิดความยุ่งยากนานาประการในการตรวจจับและหยิบชิ้นส่วนอย่างถูกต้องในระหว่างการดำเนินการหยิบชิ้นส่วนแบบอัตโนมัติ การแก้ไขปัญหาเหล่านี้ของระบบการมองเห็น จำเป็นต้องมีการปรับตั้งค่าเริ่มต้นอย่างระมัดระวัง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าสภาพแวดล้อมรอบอุปกรณ์ได้รับการจัดตั้งอย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม การทำให้ทุกอย่างถูกต้องสมบูรณ์นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแสงสว่างหรืออุณหภูมิสามารถส่งผลให้ระบบซึ่งได้รับการปรับตั้งค่าเริ่มต้นไว้ดีแล้วเกิดความผิดพลาดขึ้นได้

วิธีแก้ไข: ปรับเทียบระบบวิชั่นเครื่องจักรใหม่และเปลี่ยนหัวฉีดที่สึกหรอ

เมื่อต้องรับมือกับปัญหาการจัดแนวชิ้นส่วนที่ผิดพลาดในการดำเนินการหยิบและวาง วิธีกลับมาดำเนินการได้อย่างปกติบ่อยครั้งคือการปรับเทียบค่าระบบวิชันของเครื่องจักรใหม่ ขั้นตอนดังกล่าวโดยทั่วไปจำเป็นต้องมีการปรับแต่งค่าต่าง ๆ เช่น การตั้งค่าโฟกัสของกล้อง ปรับระดับแสง และปรับแต่งความคมชัด เพื่อให้ระบบสามารถตรวจจับและจัดตำแหน่งชิ้นส่วนขนาดเล็กเหล่านั้นได้อย่างถูกต้องและปราศจากข้อผิดพลาด ผู้ผลิตส่วนใหญ่ปฏิบัติตามแนวทางของ ISO สำหรับการปรับตั้งค่าเหล่านี้ แต่บางโรงงานพบว่าจำเป็นต้องทำการตรวจสอบบ่อยกว่าเดือนละครั้ง เช่น ทุกสองถึงสามสัปดาห์ การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอไม่เพียงแต่ช่วยให้กระบวนการผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่น แต่ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว โดยลดของเสียที่เกิดจากการวางตำแหน่งชิ้นส่วนผิดพลาด ซึ่งมิเช่นนั้นจะต้องถูกทิ้งไปในขั้นตอนต่อไป

หัวฉีดที่สึกหรอจำเป็นต้องได้รับการเปลี่ยนอย่างสม่ำเสมอเป็นส่วนหนึ่งของแผนบำรุงรักษาที่ดี เมื่อองค์กรยึดมั่นตามตารางเวลาในการเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล่านี้ จะช่วยลดการหยุดทำงานที่ไม่คาดคิดซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อหัวฉีดเก่าใช้งานจนเสียหาย เครื่องจักรจึงสามารถทำงานได้อย่างราบรื่นโดยไม่มีการหยุดชะงักที่รบกวน นอกจากการหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานแล้ว หัวฉีดใหม่ยังช่วยรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ให้ดีกว่าเดิมด้วย หัวฉีดที่เก่าและเสียหายอาจทำให้การวางตำแหน่งชิ้นส่วนคลาดเคลื่อนไปตามเวลาที่ใช้งาน ส่งผลให้เกิดปัญหาการจัดแนวที่ผิดเพี้ยนตามมา สำหรับผู้ผลิตที่พึ่งพาเทคโนโลยีการติดตั้งแบบพื้นผิว (Surface Mount Technology) และระบบอัตโนมัติในการจับและวางชิ้นงาน (Pick and Place) การบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นสิ่งที่ทำให้กระบวนการผลิตดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในทุกๆ วัน

การเชื่อม땜ระหว่างขั้วในกระบวนการทำงานของอุปกรณ์ SMT

ทำไมการจัดแนวของ_STENCIL ถึงสำคัญ

การจัดวางตำแหน่งลายฉลุให้ถูกต้องมีความสำคัญอย่างมากเมื่อทำงานกับอุปกรณ์ SMT เพราะจะช่วยให้มั่นใจว่าตะกั่วจะถูกนำไปวางในตำแหน่งที่เหมาะสมและป้องกันไม่ให้เกิดสะพานบัดกรีที่น่ารำคาญ เมื่อเกิดสะพานบัดกรีขึ้น จะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ทำให้วงจรเสียหายทั้งหมด ซึ่งนำไปสู่ปัญหาต่างๆ มากมายในอนาคต รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่มีปัญหาและค่าซ่อมที่สูงขึ้น หากวางตำแหน่งลายฉลุไม่ถูกต้องในขั้นตอนการพิมพ์ด้วยกาวบัดกรี ปัญหาจะยิ่งแย่ลงไปอีก เรากำลังพูดถึงข้อบกพร่องที่สำคัญ การวิจัยในอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าปัญหาการจัดวางตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องเพียงอย่างเดียวนี้สามารถเพิ่มต้นทุนการผลิตได้ประมาณ 20% นั่นเป็นเหตุผลที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องใส่ใจกับวิธีการจัดการลายฉลุอย่างใกล้ชิด หากต้องการให้ทั้งการทำงานที่มีประสิทธิภาพและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีคุณภาพดี โดยไม่ต้องเสียเงินจำนวนมากในการแก้ไขในภายหลัง

การแก้ไขความไม่สมดุลของโปรไฟล์การหลอม

เมื่อโพรไฟล์รีโฟลว์มีความไม่สมดุล มักนำไปสู่การให้ความร้อนบนแผงวงจรไม่เท่ากัน จนเกิดปัญหาการเชื่อมต่อหัวข้อ (solder bridge) ที่น่ารำคาญในงาน SMT การได้รอยบัดกรีที่มีคุณภาพนั้นขึ้นอยู่กับการควบคุมระดับอุณหภูมิและความร้อนที่คงที่ไว้ในระหว่างกระบวนการรีโฟลว์อย่างใกล้ชิด หากชิ้นส่วนไม่ได้รับการให้ความร้อนอย่างเหมาะสมตลอดทั้งกระบวนการ ก็จะทำให้รอยต่อหัวข้อมีจุดอ่อน ส่งผลให้เกิดแผงวงจรเสียหายและชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ไม่นาน ด้วยเหตุนี้เอง โรงงานส่วนใหญ่จึงลงทุนในอุปกรณ์วัดโพรไฟล์อุณหภูมิในปัจจุบัน เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถมองเห็นได้ว่าเกิดอะไรขึ้นภายในเตาอบอย่างชัดเจน และปรับตั้งค่าต่าง ๆ ตามความจำเป็น สิ่งที่ดีที่สุดคือ เครื่องมือเหล่านี้ช่วยลดข้อบกพร่องที่เกิดจากการเชื่อมต่อหัวข้อที่ไม่เหมาะสม ทำให้สายการผลิตดำเนินไปอย่างราบรื่น โดยไม่ต้องแก้ไขซ้ำซาก

ปรากฏการณ์ Tombstoning: การอธิบายผลกระทบแบบแมนฮัตตัน

ความไม่สมดุลทางความร้อนในเครื่องวางชิ้นส่วนอัตโนมัติ

เมื่อเกิดความไม่สมดุลของความร้อนในระหว่างการบัดกรี มักจะนำไปสู่ปัญหาที่เรียกว่า 'tombstoning' ซึ่งโดยพื้นฐานคือปลายด้านหนึ่งของชิ้นส่วนถูกยกขึ้นจากแผ่นรองของมันเอง การเกิดปัญหานี้มักเกิดจากความร้อนที่กระจายตัวไม่เท่ากันทั่วทั้งแผงวงจร ทำให้ด้านหนึ่งละลายก่อนอีกด้านหนึ่ง การควบคุมการกระจายอุณหภูมิจึงมีความสำคัญอย่างมาก หากต้องการป้องกันปัญหา tombstoning ในบรรทัดการประกอบอัตโนมัติ งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า ปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาณของเนื้อตะกั่วที่ถูกพิมพ์ลงบนแผงวงจร และขนาดจริงของชิ้นส่วน จะมีผลสำคัญต่อการเกิดปัญหานี้ การปรับแต่งปัจจัยเหล่านี้ทั้งในขั้นตอนการออกแบบและกระบวนการผลิต จะช่วยลดข้อบกพร่องแบบ tombstone ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การแก้ไขปัญหาด้านความร้อนนี้จะช่วยให้ชิ้นส่วนวางตัวได้อย่างถูกต้องบนแผ่นรองของมันเอง ซึ่งจะทำให้วงจรยังคงความสมบูรณ์ และช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย เนื่องจากไม่ต้องเสียเวลาในการแก้ไขเพิ่มเติม

มาตรการป้องกัน: การออกแบบพัดและการทําโปรไฟลความร้อน

การเลือกรูปแบบแผ่นลายบัดกรีที่เหมาะสมนั้นช่วยลดปัญหาการเกิด Tombstoning ได้อย่างมาก การออกแบบแผ่นลายบัดกรีที่ดีจะช่วยให้ตะกั่วหลอมเหลวกระจายตัวได้อย่างทั่วถึง และควบคุมแรงดันทางความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการบัดกรีให้คงที่แม้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง การจัดการค่าอุณหภูมิ (Thermal profiling) ก็มีความสำคัญไม่แพ้กันในการรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิในโซนบัดกรีให้สม่ำเสมอทั่วทุกชิ้นส่วน เมื่อผู้ผลิตปรับแต่งรูปทรงของแผ่นลายบัดกรีอย่างระมัดระวังและใช้เทคนิคการจัดการค่าอุณหภูมิที่ได้มาตรฐาน จะสามารถลดปัญหา Tombstoning ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดอัตราการผลิตที่สำเร็จสูงขึ้น และผลิตภัณฑ์มีความทนทานยาวนาน การให้ความสำคัญกับรายละเอียดเหล่านี้จะช่วยให้กระบวนการทำงาน SMT ดำเนินไปอย่างราบรื่น และให้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นอย่างชัดเจนเมื่อประกอบ PCB

ปัญหา Solder Balling ในงานวางตำแหน่งความเร็วสูง

ความเสี่ยงจากการปนเปื้อนของความชื้น

การเกิดลูกบัดกรียังคงเป็นหนึ่งในปัญหาใหญ่ที่สุดสำหรับผู้ที่ทำงานกับเครื่องจักรติดตั้งความเร็วสูง โดยทั่วไปมักเกิดขึ้นเมื่อมีความชื้นมากเกินไปในระหว่างกระบวนการรีฟโลว์ สิ่งที่มักเกิดขึ้นคือ น้ำจะถูกกักอยู่ภายในเนื้อของพาสต์บัดกรี จากนั้นจะกลายเป็นไอน้ำเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เกิดลูกบัดกรีเล็กๆ ที่สร้างความยุ่งยากและรบกวนการไหลเวียนของบัดกรีให้ทำงานได้ไม่ดีเท่าที่ควร ปัญหาเหล่านี้ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่ไม่มีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจทำให้วงจรไฟฟ้าทำงานล้มเหลวได้โดยสมบูรณ์ มีงานวิจัยบางส่วนชี้ว่า ปัญหาเกี่ยวกับรอยบัดกรีประมาณ 40% นั้นเกิดจากความชื้นที่ปะปนเข้าไปในกระบวนการผลิต ณ จุดใดจุดหนึ่ง สำหรับผู้ผลิตที่ต้องเผชิญกับความท้าทายนี้อยู่ตลอดเวลา การควบคุมระดับความชื้นให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง หากต้องการให้แผงวงจรทำงานได้อย่างเชื่อถือได้หลังจากการประกอบ ขั้นตอนง่ายๆ เช่น การจัดเก็บวัสดุอย่างเหมาะสมและการตรวจสอบสภาพแวดล้อม สามารถช่วยป้องกันข้อผิดพลาดที่ก่อให้เกิดความเสียหายเหล่านี้บนสายการผลิตที่ทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพ

การปรับปรุงการจัดเก็บและการใช้งานเนื้อโลหะสำหรับการ땜

การเก็บรักษาพาสต์สำหรับบัดกรีให้ถูกต้องมีความสำคัญอย่างมากในการป้องกันปัญหาเม็ดบัดกรี (solder balls) ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการติดตั้งชิ้นส่วนบนสายการผลิตที่ดำเนินไปอย่างรวดเร็ว การควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ที่ประมาณ 25°C และควบคุมความชื้นให้อยู่ในช่วง 40-60% จะช่วยป้องกันไม่ให้พาสต์เสื่อมคุณภาพและก่อให้เกิดเม็ดกลมที่ไม่ต้องการเหล่านี้ ปริมาณของพาสต์ที่ใช้ก็มีความสำคัญเช่นกัน หากใช้มากเกินไปจะก่อให้เกิดปัญหาอื่นๆ ตามมา โรงงานส่วนใหญ่พบว่าเครื่องพิมพ์แม่แบบ (stencil printers) จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและปรับตั้งอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้การพิมพ์พาสต์บนแผงวงจร (PCB) มีความสม่ำเสมอ เมื่อผู้ผลิตดำเนินการอย่างจริงจังในการควบคุมทั้งการเก็บรักษาและการใช้งานพาสต์บัดกรี จำนวนของข้อบกพร่องก็จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด การใส่ใจในรายละเอียดเช่นนี้นำมาซึ่งประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและความทนทานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโรงงานประกอบแผงวงจรระดับประจุ (PCB assembly houses) หลายแห่งจึงได้นำการควบคุมเหล่านี้เข้าไว้ในขั้นตอนมาตรฐานของการดำเนินงาน

ข้อต่อที่เชื่อมไม่เพียงพอและการเปิดวงจรไฟฟ้า

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการบำรุงรักษา_STENCIL

การรักษาสภาพแม่แบบให้อยู่ในสภาพดี ช่วยป้องกันปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อที่อ่อนแอของตะกั่วบัดกรีในขั้นตอนการประกอบเทคโนโลยีชิ้นส่วนติดตั้งผิวหน้า (SMT) เมื่อช่างเทคนิคทำความสะอาดแม่แบบเป็นประจำ จะช่วยป้องกันการสะสมของสิ่งสกปรกที่จะขวางกั้นไม่ให้ครีมตะกั่วบัดกรีไปถึงจุดที่ต้องการ แม่แบบที่สกปรกหรือเสื่อมสภาพไม่สามารถส่งตะกั่วบัดกรีไปยังแผ่นติดตั้งชิ้นส่วนขนาดเล็กได้เพียงพอ และส่งผลให้วงจรเกิดช่องว่างที่ทำให้ทำงานได้ไม่เต็มที่ ผู้ผลิตส่วนใหญ่ปฏิบัติตามกำหนดการบำรุงรักษาตามมาตรฐาน เพราะไม่มีใครต้องการให้เกิดคุณภาพการบัดกรีที่ไม่สม่ำเสมอในแผงวงจรของตน การตรวจสอบเป็นประจำเหล่านี้ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว เนื่องจากข้อบกพร่องของรอยบัดกรีจะนำไปสู่ค่าใช้จ่ายในการแก้ไขและอาจเกิดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ในอนาคต โรงงานที่มีความรู้ความเข้าใจรู้ดีว่า การใช้เวลาในการดูแลแม่แบบอย่างเหมาะสมจะช่วยลดข้อบกพร่อง และเพิ่มความน่าเชื่อถือของชิ้นงานอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกจากไลน์การผลิต

เทคนิคการแก้ไขการโก่งตัวของ PCB

การแก้ปัญหาเรื่องการบิดงอของแผงวงจร (PCB) มีความสำคัญเพราะช่วยป้องกันปัญหาการขาดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ทำให้วงจรทำงานผิดปกติ ผู้ผลิตมักปรับแต่งรูปแบบอุณหภูมิ และใช้อุปกรณ์พิเศษในการยึดแผงวงจรให้ราบขณะที่กำลังบัดกรี ซึ่งสามารถลดปัญหาการบิดงอได้อย่างมาก หลายคนในอุตสาหกรรมสนับสนุนการใช้เทคนิคการตรวจสอบขั้นสูงเพื่อตรวจจับการบิดงอแต่เนิ่น ๆ ก่อนที่จะประกอบชิ้นส่วน ทำให้รอยบัดกรีมีความน่าเชื่อถือมากยิ่งขึ้นในระยะยาว วิธีการทั้งหมดเหล่านี้แทบจะปกป้องการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าไม่ให้เกิดความเสียหาย ดังนั้นการประกอบแบบ SMT จึงดำเนินไปอย่างราบรื่น และมีข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นน้อยลง ซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายที่เกิดจากการแก้ไขหรือผลิตภัณฑ์เสียหายทั้งหมดในระยะยาว