Головні фактори, що впливають на точність розташування компонентів у машинах для монтажу SMD

Машини для збирання SMD Продуктивність системи технічного зору: CCD-зображення, калібрування та експлуатаційна стабільність

Двоетапна система візуалізації для грубої орієнтації та точної детекції орієнтирів

Обладнання для установки компонентів верхнього рівня спирається на двоступеневі системи технічного зору, щоб досягти надзвичайно точного позиціонування на рівні мікронів. Спочатку використовується камера з великим полем зору, яка швидко грубо позиціонує деталі, розміщуючи їх приблизно в межах половини міліметра від потрібного місця. Потім підключається CCD-датчик з високим збільшенням, який може виявляти до 25 мікронів на піксель, уважно аналізуючи орієнтирні мітки та виводи компонентів для точної підгонки. Такий двокроковий підхід дозволяє машинам вносити фінальні корективи з точністю близько ±15 мікронів. У порівнянні зі старими одноступеневими системами, виробники повідомляють про скорочення виробничих циклів приблизно на сорок відсотків без втрати якості. Рівень браку залишається нижчим за двадцять одиниць на мільйон, навіть для дуже малих компонентів 01005, що є досить вражаючим, враховуючи, наскільки маленькі ці елементи.

Зсув калібрування та варіативність освітлення як основні джерела субпіксельного зміщення

Коли мова йде про системи технічного зору, приблизно три чверті всіх помилок розташування зумовлені екологічними факторами. Розглянемо окремі деталі: при зміні температури фокус лінз може зміщуватися приблизно на 0,3 мікрометра на кожен градус Цельсія. При вологості понад 60% відносної вологості фактично потрібна коригування на 8% по осі Z. Має значення навіть незначна зміна яскравості світлодіодів. Лише 10-відсоткова зміна інтенсивності світла створює тіні, які спотворюють виявлення орієнтирів на 4–12 мікрометрів. Щоб ефективно протидіяти цим проблемам, більшість підприємств проводять щоденні калібрування за стандартами, які відстежуються NIST. Вони також інвестують у системи термостабілізації, які підтримують температуру в межах півградуса за Цельсієм. Допомагають також багатоспектральні освітлювальні системи з автоматичною регулюванням яскравості. Підприємства, які дотримуються такого комплексного підходу, зазвичай досягають зниження помилок розташування приблизно на 90%. Більшість із них забезпечують точність менше 25 мікрометрів протягом усього восьмигодинного виробничого циклу, хоча на практиці іноді трапляються невеликі коливання.

Точність керування рухом: динаміка XY-столу, вибір двигуна та теплова повторюваність

Мертвий хід, роздільна здатність мікрокроку та теплове розширення у високоточних машинах підйому і встановлення

Точність позиціонування в рухових системах стикається з трьома основними взаємопов’язаними проблемами: механічним люфтом, обмеженням роздільної здатності мікрокроків і проблемами, спричиненими тепловим розширенням. Коли у зубчастих передачах або кульових гвинтах є люфт, це призводить до ефекту гістерезису під час швидкої зміни напрямку. Якщо мікрокрок недостатньо точний (менше ніж 1/256 кроку), виникають вібрації разом із похибками позиціонування менше 10 мікрометрів. Проте найсерйознішою проблемою, ймовірно, є теплове розширення. За відсутності належного контролю навколишнього середовища, XY-етапи можуть накопичувати похибки понад 25 мікрометрів. Найкращі верстати подолають усі ці проблеми за допомогою спеціальних антилюфтних механізмів, надзвичайно тонких можливостей мікрокроків і розумних систем термокомпенсації, які в реальному часі контролюють температуру. Ці просунуті рішення зазвичай забезпечують повторюваність близько ±3 мікрометри навіть після багатьох циклів роботи.

Цілісність сопла та вакууму: Критично важливо для обробки мініатюрних компонентів

Втрата вакууму, знос сопла та вплив динамічного центрування на вихід розміщення 0201/01005

Збереження доброго вакуумного ущільнення — це не просто важливо, а абсолютно необхідно під час роботи з такими малими компонентами, як 0201 та 01005. Навіть найменший витік може призвести до того, що деталі відпадуть до їх правильного розміщення, що означає або неправильне положення компонентів, або їх повну втрату. Самі сопла з часом мають тенденцію зношуватися, що погіршує якість ущільнення. Ми спостерігали, що рівень відмов зростає аж до 15% на підприємствах, які виконують операції у великому обсязі. Системи динамічного центрування допомагають компенсувати ті незначні рухи, які виникають під час фаз прискорення, але ці системи стикаються з труднощами за наявності вібрацій або якщо калібрування починає зміщуватися. Коли продуктивність сопел падає, це відразу ж серйозно впливає на виробництво. Знижується вихід придатних виробів з першого разу, а потім починається дороге переділювання. Саме тому регулярна перевірка сопел і їх своєчасна заміна за графіком є настільки критично важливою для всіх, хто щодня стикається з проблемами надійності розміщення мікрокомпонентів.

Узгодженість постачання живлення та компонентів: механіка стрічки та протоколи перевірки

Зусилля відшарування стрічки, змінність натягу та нерівномірність подачі стрічки в Лініями СМТ-виробництва

Те, наскільки добре працюють подавачі, суттєво впливає на точність розміщення компонентів, особливо коли йдеться про дуже малі корпуси, які потребують допусків менших за ±25 мікронів. Якщо стрічка нерівномірно відшаровується від котушки, компоненти можуть від'єднуватися занадто рано або зміщуватися вбік під час захоплення. Якщо натяг несучої стрічки недостатньо стабільний, компоненти мають тенденцію до зміщення. А невеликі невідповідності кроку подачі (понад 0,1 мм) накопичуються протягом серійного виробництва, що призводить до помітних помилок монтажу. Добра новина полягає в тому, що системи технічного зору виявляють більшість таких проблем у реальному часі, що спричиняє автоматичну корекцію параметрів натягу. Ще краще те, що подавачі з сервоприводом забезпечують підвищену надійність, оскільки вони регулюють як кут відшарування стрічки, так і швидкість її просування через обладнання, компенсуючи будь-які нерівності самої стрічки. Завдяки регулярному технічному обслуговуванню в поєднанні з цими функціями виробники повідомляють про скорочення дефектів, пов’язаних із подавачами, приблизно на 40 відсотків у своїх масштабних операціях технології поверхневого монтажу.

Синхронізація на рівні системи: узгодження руху головки, каретки подавання та столу друкованої плати

Для досягнення високої точності сучасних машин розміщення компонентів необхідна надзвичайно чітка узгодженість між головками розміщення, носіями живлення та стілами позиціонування друкованих плат на рівні наносекунд. Коли компоненти працюють незалежно, що часто трапляється в багатоканальних системах або при обробці різних типів продуктів, навіть невеликі затримки починають накопичуватися на мікроскопічному рівні. Наприклад, помилка синхронізації всього в 5 мілісекунд під час одночасного руху столу та подачі стрічки може призвести до зміщення конденсаторів 0201 на 35 мікрометрів у момент максимального прискорення. Сучасні контролери руху вирішують цю проблему за допомогою інтелектуальних алгоритмів, які прогнозують траєкторії руху та заздалегідь коригують криві прискорення, щоб запобігти конфліктам. Ці системи забезпечують точність розміщення менше 15 мікрометрів (CPK) навіть на вражаючих швидкостях 45 000 компонентів на годину. Цього досягають завдяки швидким контурам зворотного зв’язку (час реакції менше 1 мілісекунди), оновленню сервоприводів щонайменше 2000 разів на секунду та корекції теплового розширення на різних осях. Випробування за стандартами JEDEC показують, що устаткування без належної синхронізації має приблизно на 18% більше помилок розміщення під час швидкої зміни напрямку руху, що має велике значення в умовах виробництва, де важливі як швидкість, так і точність.

ЧаП

Які фактори можуть впливати на точність системи візуального контролю?

Експлуатаційні фактори, такі як зміни температури, рівень вологості та коливання яскравості світлодіодів, можуть суттєво вплинути на точність, спричиняючи неузгодженість на рівні частин пікселя.

Як системи руху зберігають точність попри теплове розширення?

Системи руху компенсують похибки від теплового розширення за допомогою інтелектуальних систем термокомпенсації, механізмів усунення люфту та можливостей точного мікрокрокування.

Чому цілісність вакууму є критично важливою для обробки компонентів?

Цілісність вакууму має важливе значення для забезпечення точного розміщення дрібних компонентів без їх випадіння чи втрати через витоки.

Як системи подачі сприяють точності розміщення компонентів?

Подавачі забезпечують стабільне зняття стрічки та постійні налаштування натягу, запобігаючи ранньому випусканню компонентів або зміщенню положення під час захоплення.

Як сучасні верстати досягають синхронізації між компонентами?

Сучасні машини використовують розумні алгоритми для прогнозування руху, швидких зворотних зв'язків та оновлення сервоприводів, щоб забезпечити синхронізовані операції та мінімізувати помилки розташування.