EN
Bileşenlerin ne kadar doğru yerleştirildiği, yüzey montaj teknolojisi (SMT) pick and place makinelerini değerlendirirken hâlâ en önemli faktörlerden biridir. Karmaşık baskılı devre kartı tasarımlarında, yalnızca 50 mikron civarındaki küçük hizalama hataları bile ciddi sorunlara yol açabilir. Meydana gelen hatalar incelendiğinde, görüntü sistemleri genellikle üç ana sorunu tespit eder. Birincisi, memeçler parçaları düzgün tutamadığı için artı eksi 3 derece dönmelerinin oluştuğu açısal çarpıklık durumudur. İkincisi, makinenin konumlandırma sisteminin kaymaya başlamasıyla X/Y ekseni yönünde 25 mikrondan fazla konum kaymalarının meydana gelmesidir. Son olarak, Z ekseni baskı değerlerindeki değişkenlikler özellikle çok küçük olan 0402 boyutundaki bileşenlerde sıkça görülen 'mezar taşı' kusurlarına neden olur. Bu sorunların nedenlerine daha derin bakıldığında, yıpranmış memeçler bu olayların yaklaşık her 10 tanesinden 4'üne sebep olur. Hatalı besleme mekanizmaları neredeyse %30 oranında katkı sağlarken, IPC-9850 kurallarını aşan ve 2,5 G'den daha yüksek olan titreşimler kalan sorun bölgelerinin tamamını oluşturur.
Yerleştirme hatalarının ve bileşen eğilmelerinin nedenlerini belirleme
Bileşen yerleştirme hataları genellikle makineyle ilgili sorunlara ve işlemlerin nasıl yürütüldüğüne bağlıdır. Püskürtme başlıkları zamanla aşınmaya veya şekil bozukluğuna uğrar ve üretim alanında karşılaştığımız tüm doğruluk sorunlarının yaklaşık %40'ını bunun oluşturduğunu düşünüyoruz. Bu aşınmış püskürtme başlıkları, yüksek hızlarda çalışırken kavrama stabilitesini ciddi şekilde etkiler. Kalibrasyon hataları da kümülatif olarak artar çünkü makineler sonsuza kadar mükemmel bir şekilde ayarlı kalamaz. Sıcaklık değişimleri ve düzenli mekanik gerilimler, zamanla birikerek konumda küçük sapmalara neden olur. Sonra besleyici mekanizmalar var. Dişlilerde hasar görünmeye başladığında ya da yaylar esnekliklerini kaybettiğinde bileşenler, yerleştirilmeden önce bile doğru şekilde hizalanamaz. Ayrıca sistemin tamamında oluşan titreşimleri de unutmamak gerekir. Aşırı sarsıntı, bu küçük sorunların hepsini daha da kötüleştirir ve sonuçta bileşenlerin yollarından çıkmasına ya da kart üzerinde tamamen yanlış yerleştirilmesine neden olur.
SMT pick and place makinelerinin optimal doğruluk için kalibrasyon teknikleri
Makineleri doğru şekilde kalibre etmek, zaman içinde onlardan en iyi şekilde yararlanmaya devam etmek açısından kilit öneme sahiptir. Burun yüksekliklerinin lazer ile kalibrasyonu söz konusu olduğunda, asıl dikkat edilmesi gereken şey Z ekseni boyunca tutarlı bir basınç korumaktır. Küçük parçalarla çalışılırken bu oldukça önemlidir çünkü aksi takdirde bu minik bileşenler montaj sırasında mezar taşı gibi dikilebilir. Görüntü sistemleri için kalibrasyon, hem X hem de Y yönlerinde konumlandırma sorunlarını gidermeye yardımcı olan standart fidal işaretleyicileri içerir ve genellikle yaklaşık 10 mikronluk bir doğruluk seviyesinde olur. Gerçek sihir ise malzemelerin uzun üretim döngüleri boyunca sıcaklık değişimine bağlı olarak nasıl genleşip daraldığını hesaba katan dinamik telafi yazılımında gerçekleşir. Bu otomatik kalibrasyon kontrolleri parti aralarında çalıştırılarak operatör hatalarının azaltılması sağlanır ve aynı zamanda tüm üretim sürecini önemli ölçüde yavaşlatmadan gün be gün doğruluğu korur.
Uzun vadeli yerleştirme hassasiyetini korumak için bakım protokolleri
Zamanla doğruluğu korumak, hem önleyici hem de ortaya çıkan sorunları gideren düzenli bakımı gerektirir. Çoğu üretici, hassas işlerde yaklaşık her 50 bin yerleştirmede nozulların kontrol edilmesini ve değiştirilmesini önerir; ancak bu değer gerçek kullanım koşullarına göre değişebilir. Aylık muayeneler, kayış gerginliğinin kontrol edilmesini, rayların doğru hizalanmasını ve besleyicilerin bileşenlerle etkileşimini içermelidir ki küçük sorunlar daha büyük hatalara dönüşmeden engellensin. Ortamın kararlılığı da önemlidir. Sıcaklığın yaklaşık 2 santigrat derece içinde, nemin ise %40 ile %60 bağıl nem aralığında tutulması idealdir. Bu, zamanla yavaş yavaş meydana gelen ve sinir bozucu olan kalibrasyon kaymalarını önlemeye yardımcı olur. Ayrıca bu bakım oturumlarında yapılan tüm işlemlerin kaydedilmesi unutulmamalıdır. İyi bir dokümantasyon, teknisyenlerin aşınma ve yıpranma modellerini erken fark etmelerini sağlayarak parçalar fiilen arızalanmadan önce değiştirilmesini mümkün kılar ve böylece ileride oluşabilecek durma süresi ile onarım maliyetlerinden tasarruf edilir.
Fiducial Tanıma ve Görüş Sistemi Arızalarının Aşılması
SMT işlemlerinde eksik fiducial tespitinin kök nedenleri
Çoğu fiducial tanıma sorunu, üç ana nedene indirgenebilir: aydınlatma tutarsızlıkları, kamera kalibrasyonunun kayması ve baskı devre kartları arasındaki farklılıklar. Eski veya titrek ışıklar, bu küçük referans işaretlerini ortadan kaldıran gölgeler ve parlamalar oluşturur. Hepimiz bunun olduğunu gördük: kameralar aylar süren operasyonlar boyunca yavaşça mükemmel hizalamalarını kaybeder ve bir zamanlar güvenilir olan işaretleri tespit etmeyi zorlaştırır. Ardından baskılı devre kartının kendisindeki sorunlar vardır — bükülmüş yüzeyler, bazı bölgelerde çok kalın, diğerlerinde ince uygulanmış lehim maskeleri ve doğru tanımlamayı engelleyen toz ile kalıntı birikimi. 2024 Montaj Teknolojisi Raporu'ndan son endüstri verilerine göre, bu tür görsel sistem zorlukları günümüz üretim hatlarında gerçekleşen tüm SMT bileşen yerleştirme hatalarının yaklaşık üçte birinden sorumludur.
Güvenilir tanıma için aydınlatma ve kamera sistemlerinin optimize edilmesi
İş alanı boyunca her şeyin eşit şekilde aydınlatılmasını sağlarken sinir bozucu gölgeleri ve yansımaları azaltmada iyi aydınlatma büyük fark yaratır. Çoğu başarılı kurulum, farklı yüksekliklerdeki çeşitli malzemeler ve parçalarla sorunsuz çalışabilmek için birkaç adet ayarlanabilir ışık kullanır. Özellikle sertifikalı kalibrasyon hedefleriyle çalışılırken düzenli kamera kontrolleri de çok önemlidir. Odak ayarları, pozlama seviyeleri ve bozulmaların giderilmesi rutin bakımın bir parçası olmalıdır. Bazı tesisler otomasyonu bir adım ileri taşıyarak bu kalibrasyon rutinlerini doğrudan bakım programlarına entegre etmiştir. En iyi performans gösteren tesisler, parlak yüzeyler için halka ışıklarla koaksial aydınlatma sistemlerini birleştirerek yaklaşık %99,8 tanıma oranına ulaşır. Bu en iyi çalışan tesisler, işlemleri sorunsuz sürdürmek amacıyla yaklaşık 200 üretim saatinin ardından tekrar kalibrasyon yapmayı planlar.
Kart bükülmesi ve yüzey yansıtıcılığı sorunlarının giderilmesi
Devre kartları büküldüğünde odak düzlemleriyle ilgili çeşitli sorunlar ortaya çıkar ve bu da kısmi bulanıklığa neden olur; bu durum, görme sistemlerinin olan biteni doğru şekilde okumasını zorlaştırır. Bu sorunu çözmek için birçok sistem artık çoklu düzlem odaklama tekniklerini yükseklik haritalama yordamlarıyla birleştirerek bükülmüş bölgelerde otomatik olarak odak ayarlaması yapmakta ve böylece kaybolan netliği geri kazanmaktadır. Parlak yüzeylerle başa çıkmak ise tamamen farklı bir zorluk sunar. Buradaki püf noktası, can sıkıcı parlamaları azaltırken görüntü kontrastını gerçekten artırabilen düşük açılı ışıkla birlikte polarize filtreler kullanmaktır. Bazı gelişmiş 3D görme sistemleri, yüzeyden yansıyan sahte işaretlerle gerçek işaretleri ayırt edebilmelerini sağlayan ayrıntılı topografik bilgiler yakalayarak bu işe daha da öteye götürür. Geçen yıl yayımlanan son testlere göre, bu yöntemler zorlu malzemelerle çalışırken tanıma güvenilirliğini yaklaşık %45 oranında artırmıştır.
Bileşen Alım ve Bırakım Arızalarının Giderilmesi
Vakum memesinde arızalar: tıkanma, aşınma ve deformasyon
Parça alma hatalarından bahsedildiğinde, vakum meme problemleri genellikle listenin en üst sıralarında yer alır. Asıl suçlular nelerdir? Eski lehim pastası, biriken toz veya yapışkan artıklarının meme içinde sürekli birikmesiyle oluşan tıkanmalar bunlardan bazılarıdır. Bu tıkanmalar emme gücünü olumsuz etkiler. Ayrıca zamanla nozulların yaşlanması da ihmal edilmemelidir. Nozullar eskidikçe hafifçe deforme olmaya başlar, bu da vakum sızıntısına neden olur ve montaj sırasında bileşenler üzerinde iyi bir sızdırmazlık sağlanması zorlaşır. Çatlaklar veya diğer görünür hasarlar için düzenli kontroller şarttır. Aynı zamanda uygun bir ölçüm cihazı ile emme gücünün kontrol edilmesi de önemlidir. Temizlik işlemleri de bu amaçla özel olarak tasarlanmış çözücüler kullanılarak düzenli aralıklarla yapılmalıdır. Sektör verilerine bakıldığında, otomatik üretim hatlarındaki can sıkıcı pick-and-place hatalarının yaklaşık %45'inin doğrudan meme ile ilgili sorunlara dayandığı görülmektedir.
Yetersiz vakum basıncı ve bileşen alınmasına etkisi
Vakum basıncı gerekli seviyelerin altına düştüğünde, parçalar düzgün şekilde tutunmaz ve üretim hattında hareket ederken tutma işlemlerinin kaçırılması veya parçaların düşmesi gibi çeşitli sorunlar ortaya çıkar. En sık karşılaşılan problemler arasında borularda hava sızması, temizlenmesi gereken kirli filtreler veya zamanla aşınmış pompalar yer alır. Sistemin üreticinin belirttiği değerleri sağlayıp sağlamadığını her zaman kontrol edin; genellikle normal parçalar için bu değer 50 ila 70 kilopaskal arasındadır ve bunu tahmin yürütmek yerine uygun ölçüm aletleriyle yapın. Fabrika zemininden gelen raporlar, vakum sistemlerinin iyi bakımlı tutulmasının bu tür tutma hatalarını yaklaşık olarak yarıya indirdiğini göstermektedir ve bu da parça düşmeleri nedeniyle sürekli durmalar olmaksızın süreçlerin sorunsuz işlemesi durumunda genel verimlilik oranlarında büyük bir fark yaratır.
Besleyici ile ilgili sorunlar: dişli hasarı, yay yorgunluğu ve yabancı maddeler
Parçaların makinelerde nasıl beslendiği, üretimin dengeli devam etmesi açısından gerçekten önemlidir. Dişliler işte çok uzun süre kalmaya başladıkça aşınmaya veya hizalanmamaya başladıklarında her şey senkron dışı hâle gelir ve parçalar ihtiyaç duyulduğu zaman ilerlemez. Sayısız döngüden geçen yaylar zamanla sadece güçlerini kaybederler ve bu da parçaların olması gereken yerde değil de tuhaf pozisyonlarda durmasına neden olur. Sistemde sürekli bir şeyler takılıp kalır - bant parçaları, küçük kırık parçalar, hatta toz birikintileri yolunu engeller ve parçaların düzgün şekilde alınmasını bozar. Bakım ekiplerinin bu yolları düzenli olarak temizlemesi, dişlilerde sorun belirtilerini kontrol etmesi ve yayların tamamen arızalanmadan önce değiştirilmesi gerekir. Bu basit adımlar besleme sürecinin doğru olmasını sağlar ve üreticilerin çok önemsediği Toplam Ekipman Etkinliği sayısını artırır.
İyileştirilmiş SMT Yerleştirmeyle Lehim Kusurlarının Önlenmesi
Yerleştirme hatalarının mezar taşı görünümüne ve lehim köprülenmesine nasıl yol açtığı
Bileşen yerleştirme hassasiyeti, lehim birleşimlerinin ne kadar iyi tutundığını büyük ölçüde etkiler. Çalışmalar, can sıkıcı mezar taşı kusurlarının yaklaşık %38'inin yerleştirme hataları artı eksi 0,1 mm'yi aştığında meydana geldiğini göstermektedir. Parçalar tam olarak hizalanmadığında lehim pastası panoya eşit şekilde yayılmaz. Bu durum, bileşenin bir tarafını ısıtma sırasında yukarı doğru çeken farklı ıslatma kuvvetleri oluşturur. Bileşenler yanlara doğru komşu yastıklara kayarsa, her şey refloyla eridiğinde istenmeyen lehim köprülerinin oluşması ihtimali çok daha yüksektir. Neyse ki günümüzün gelişmiş ekipmanları, bileşenleri yaklaşık 25 mikronluk bir doğrulukla yerleştirebilen lazer düzeltme sistemleri aracılığıyla bu sorunlarla mücadele etmeye yardımcı olmaktadır. Bu iyileştirmeler kesinlikle üretim hattındaki kusurları azaltmıştır; ancak tüm faydaların elde edilmesi için yine de makinelerin doğru kurulumunu ve bakımını yapmak gerekmektedir.
Lehim kusurlarını azaltmak için yerleştirme parametrelerinin optimize edilmesi
Hız ile doğruluk arasında doğru dengeyi kurmak, sinir bozucu lehim kusurlarını azaltmada yardımcı olur. Nozullarla çalışırken, fazla sekmesini önlemek adına iniş hızlarını genellikle 20 mm/s'nin altında tutmak akıllıcadır. Lehim pastasının yerinden oynamasını önlemek için yerleştirme basıncı 1,0 ile 2,5 Newton arasında olmalıdır. Üretim hatlarında, şablon yazıcıları ile yerleştirme makinelerini bir tür izleme sistemiyle senkronize etmek, uzun döngülere takılmadan süreci akmaya devam ettirir. Baskıdan sonra parçalar çok uzun süre bekletilirse, genellikle bir saatten fazla beklemek kabuklaşma (tombstoning) sorunlarının oluşma ihtimalini yaklaşık %40 artırır. Özellikle daha küçük bileşenlerle uğraşırken, ıslanma kuvvetlerini dengelerken ve kabuklaşmayı önlemekte en iyi sonuç veren yaklaşım, yaklaşık yarım pad kaplamayı korumaktır.
Vaka Çalışması: Makine ayarlamalarıyla kabuklaşmayı %68 oranında azaltmak
Yakın zamanda yapılan bir çalışmaya göre, makinelerin sistematik olarak ayarlanması, özellikle bu minik 01005 ve 0201 bileşen paketlerinde mezar taşı sorunlarını yaklaşık %68 oranında azaltmayı başarmıştır. Ne işe yaramıştı? Görüş sistemlerini artı eksi 15 mikrometre içinde hizalama işaretlerini tespit edebilecek şekilde hassaslaştırmışlar, nozul basıncını tam olarak 1,2 Newton'a ayarlamışlar ve gerçek zamanlı sıcaklık ayarlama özelliğini eklemişler. Ekip ayrıca parçaların ön ısıtma bölgesinde kalma süresini yaklaşık 90 saniyeye uzatmış ve erime işleminin ardından lehimleme gerçekleşmeden önce ısıl işlemin 150 ila 170 santigrat derece arasında tutulmasını sağlamıştır, böylece her şey lehimleme öncesinde eşit şekilde eriyebilmiştir. Bu can sıkıcı mezar taşı sorunlarını çözmenin ötesinde, bu değişiklikler beklenmedik bir şekilde lehim köprüsü oluşumunu da azaltmıştır ve aynı parti üretim sırasında neredeyse yarıya indirilmiştir.
Bileşen Bütünlüğünün Sağlanması ve Malzeme Hasarının Önlenmesi
Pick and place sırasında bileşen hasarına neden olan yaygın sebepler
Yüzey montaj teknolojisi işlemlerinde bileşenler hasar gördüğünde, hem üretim verimliliği hem de ürünlerin zamanla ne kadar güvenilir kalacağı ciddi şekilde etkilenir. Bu sorunun temel nedenleri arasında memelerden dolayı aşırı basınç, parçaların yanlış tutulması ve yerleştirme sırasında yönlerinin hatalı ayarlanması yer alır. Yüksek kuvvetli memeler hassas bileşen paketlerini çatlatabilir veya sonlandırma noktalarını bozabilir. Ayrıca kabaca işlemek, üretim hattında hassas yarı iletken çipleri anında yok edebilecek ciddi elektrostatik deşarj riskleri oluşturur. Bir diğer sorun ise bileşenlerin eğik açılarda yerleştirilmesidir; bu da tüm sisteme mekanik gerilim uygular. Bu gerilim, ileride iç bağlantıların kırılmasına hatta tüm paket yapılarının parçalanmasına neden olabilir.
ESD-uyumlu elleçleme ve optimize edilmiş meme basınç ayarları
Hassas bileşenleri ESD hasarından korumak, temel bazı güvenlik uygulamalarına bağlı kalmayı gerektirir. Topraklanmış çalışma istasyonları, iş alanlarına yayılan iletken paspaslar ve depolama ile taşıma için uygun antistatik ambalaj malzemeleri standart teçhizat olmalıdır. Nozulları ayarlarken ise oldukça ince ayrıntılara dikkat etmek gerekir. Daha hafif bileşenlerin emme gücüne karşı daha az ihtiyacı vardır, aksi takdirde emme altında ezilebilirler. Daha ağır parçalar ise farklı bir durum ortaya koyar; bunlara taşınma sırasında kaymadan sağlam bir şekilde tutunabilmeleri için yeterli kuvvet gereklidir. Bakım personeli, ölçüm değerlerinin doğruluğunu sağlamak için basınç sensörlerini ayda en az bir kez kontrol etmelidir. Ayrıca nozulların kendisine de arada sırada yakından bakmayı ihmal etmeyin. Küçük aşınma belirtileri veya deformasyonlar bile tüm işlemi bozarak ileride çeşitli sorunlara yol açabilir.
Yanlış pickup veya yerleştirme yüksekliğinden kaynaklanan hasarlardan kaçının
Alım veya yerleştirme yüksekliğini yanlış ayarlamak, üretim hatlarında malzeme hasarının devam eden başlıca nedenlerinden biridir. Alım yükseklikleri çok düşük ayarlandığında, nozullar bileşenleri doğrudan besleyicilere veya bant sistemlerine bastırarak hassas parçaların şekil bozukluğuna uğramasına neden olabilir. Tam tersine, bu yüksekliklerin çok yüksek ayarlanması ise alımların başarısız olmasına ve makinelerin tekrar tekrar denemesine yol açarak zamanla hassas bileşenlerde ekstra aşınmaya neden olur. Yerleştirme işlemlerinde doğru dengeyi bulmak büyük önem taşır – bileşenler lehim macunu yüzeyine PCB'nin kendisine sıkışmadan düzgünce yapışacak kadar hafifçe ama yeterince sağlam temas etmelidir. Modern ekipmanlar genellikle lazer tabanlı yükseklik algılama sistemleriyle birlikte otomatik kalibrasyon özelliklerine sahiptir. Bu teknolojiler, özellikle farklı bileşen boyutları ve şekilleriyle çalışılırken, endüstrilerdeki üretim toleranslarının sürekli daralmasıyla birlikte giderek daha da önemli hale gelen tutarlı ayarların korunmasına yardımcı olur.
SSS Bölümü
Bileşen yerleştirme hatalarının temel nedenleri nelerdir?
Bileşen yerleştirme hataları genellikle aşınmış nozullardan, uygun olmayan besleyici mekanizmalardan ve aşırı sistem titreşimlerinden kaynaklanır.
Makine kalibrasyonu SMT pick and place doğruluğunu nasıl artırabilir?
Doğru kalibrasyon, tutarlı Z ekseni basıncını sağlar, fidal marker'larla ilgili konumlandırma sorunlarını giderir ve sıcaklık değişimleri için dinamik telafi yazılımı kullanır.
Fidal tanıma sürecinde aydınlatmanın rolü nedir?
İyi aydınlatma, gölgeleri ve parlamaları azaltmaya yardımcı olur ve bileşenlerin doğru yerleştirilmesi için fidal marker'ların net görünmesini sağlar.
SMT işlemlerinde lehim hataları nasıl azaltılabilir?
Yerleştirme hızının, basıncın, şablon yazıcılar ile yerleştirme makineleri arasındaki senkronizasyonun optimize edilmesi ve uygun yastık örtüsünün korunması, lehim hatalarını azaltabilir.
Bileşen bütünlüğü için ESD-güvenli işleme neden önemlidir?
ESD-güvenli işleme, hassas bileşenleri elektrostatik deşarjdan koruyarak hasarı önler ve ürün güvenilirliğini sağlar.