หลักการของเครื่องหยิบและวาง

บทนำของ SMT

1. ทำไมต้องใช้เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT)?
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการย่อส่วน

2. ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีฟังก์ชันที่สมบูรณ์มากขึ้น โดยเฉพาะ IC ขนาดใหญ่และมีการผสานรวมสูง และส่วนประกอบที่ยึดพื้นผิวต้องใช้การแบทช์ผลิตภัณฑ์ ระบบอัตโนมัติในการผลิต โรงงานต้องผลิตผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำและผลผลิตสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า และเสริมสร้างศักยภาพในการแข่งขันทางการตลาด

3. การพัฒนาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ การพัฒนาวงจรรวม (IC) และการใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่หลากหลาย การปฏิวัติเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งจำเป็น

ลักษณะของ SMT

1.ความหนาแน่นของการประกอบสูง ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบาของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ปริมาณและน้ำหนักของส่วนประกอบ SMD เป็นเพียงประมาณ 1/10 ของส่วนประกอบปลั๊กอินแบบดั้งเดิมเท่านั้นโดยทั่วไป หลังจากใช้ SMT ปริมาณของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จะลดลง 40%~60% และน้ำหนักจะลดลง 60% %~80%
2. ความน่าเชื่อถือสูงและความสามารถในการป้องกันการสั่นสะเทือนที่แข็งแกร่งอัตราข้อบกพร่องของข้อต่อบัดกรีต่ำ
3. ลักษณะความถี่สูงที่ดีลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นความถี่วิทยุ
4.ง่ายต่อการตระหนักถึงระบบอัตโนมัติและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต
5. ลดต้นทุนลง 30%~50%ประหยัดวัสดุ พลังงาน อุปกรณ์ กำลังคน เวลา ฯลฯ

องค์ประกอบทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับ SMT

1. เทคโนโลยีการออกแบบและผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และวงจรรวม
2. เทคโนโลยีการออกแบบวงจรของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
3.เทคโนโลยีการผลิตแผงวงจรไฟฟ้า
4 เทคโนโลยีการออกแบบและการผลิตอุปกรณ์ติดตั้งอัตโนมัติ
5. เทคโนโลยีการผลิตวงจรประกอบ
6.การพัฒนาและเทคโนโลยีการผลิตวัสดุเสริมที่ใช้ในการผลิตประกอบ

ปัจจัยสำคัญของเครื่อง Pick and Place

1. ระบบตำแหน่ง

Ⅰ ประเภทโค้ง (โครงสำหรับตั้งสิ่งของ):

ก.

ตัวป้อนส่วนประกอบและวัสดุพิมพ์ (PCB) ได้รับการแก้ไขแล้ว และหัวยึด (ติดตั้งด้วยหัวดูดสุญญากาศหลายตัว) เคลื่อนที่ไปมาระหว่างตัวป้อนและวัสดุพิมพ์ และส่วนประกอบต่างๆ จะถูกนำออกจากตัวป้อนหลังจากปรับตำแหน่งและทิศทางของส่วนประกอบต่างๆ แล้ว วางลงบนพื้นผิวเนื่องจากหัวแพตช์ถูกติดตั้งบนลำแสงเคลื่อนที่พิกัด X/Y ของประเภทส่วนโค้ง จึงถูกตั้งชื่อ

ข.

วิธีการปรับตำแหน่งและทิศทางของส่วนประกอบ: (1) ตำแหน่งจะปรับโดยกลไกตรงกลาง และทิศทางจะปรับโดยการหมุนของหัวดูดความแม่นยำที่วิธีนี้สามารถทำได้มีจำกัด(2) การจดจำด้วยเลเซอร์, ตำแหน่งการปรับระบบพิกัด X/Y, ทิศทางการปรับการหมุนของหัวดูด วิธีการนี้สามารถรับรู้การระบุในระหว่างการบิน แต่ไม่สามารถใช้กับส่วนประกอบ BGA ของ Ball Grid Display ได้(3) การระบุกล้อง ตำแหน่งการปรับระบบพิกัด X/Y ทิศทางการปรับการหมุนของหัวดูด โดยทั่วไปกล้องจะได้รับการแก้ไข และหัวยึดจะบินผ่านกล้องเพื่อระบุภาพ ซึ่งใช้เวลานานกว่าการระบุด้วยเลเซอร์เล็กน้อย แต่สามารถระบุได้ ส่วนประกอบใด ๆ นอกจากนี้ยังมีระบบการจดจำของกล้องที่ตระหนักถึงการจดจำระหว่างการบิน และยังมีการเสียสละอื่น ๆ ในแง่ของโครงสร้างทางกล

ค.

ในรูปแบบนี้ เนื่องจากระยะทางที่ยาวของหัวแพทช์ที่เคลื่อนที่ไปมา ความเร็วจึงถูกจำกัดปัจจุบัน หัวดูดสูญญากาศหลายหัวมักใช้ในการหยิบวัสดุพร้อมกัน (มากถึง 10 ชิ้น) และใช้ระบบคานคู่เพื่อเพิ่มความเร็ว นั่นคือ หัวยึดบนคานเดียวกำลังหยิบวัสดุ ในขณะที่ หัวยึดบนคานอีกอันกำลังวางองค์ประกอบ ซึ่งเร็วกว่าระบบคานเดี่ยวเกือบสองเท่าอย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง เป็นเรื่องยากที่จะบรรลุเงื่อนไขในการดูดวัสดุในเวลาเดียวกัน และส่วนประกอบประเภทต่างๆ จำเป็นต้องเปลี่ยนด้วยหัวดูดสุญญากาศที่แตกต่างกัน และการเปลี่ยนหัวดูดอาจมีการหน่วงเวลา

ง.

ข้อดีของเครื่องจักรประเภทนี้คือ: ระบบมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและให้ความแม่นยำสูง (ตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของลำแสงเพลาสามารถควบคุมความแม่นยำในการติดตั้งของส่วนประกอบให้ต่ำกว่า 50µm (0.05 มม.)) เหมาะสำหรับส่วนประกอบต่างๆ ขนาดและรูปร่าง แม้แต่ส่วนประกอบที่มีรูปร่างแปลก ตัวป้อนมีให้เลือกทั้งแบบแถบ แบบท่อ และแบบถาดเหมาะสำหรับการผลิตเป็นชุดขนาดเล็กและขนาดกลาง และยังสามารถใช้ร่วมกับเครื่องจักรหลายเครื่องสำหรับการผลิตจำนวนมาก

Ⅱ ประเภทป้อมปืน (ป้อมปืน)

ก.

ตัวป้อนส่วนประกอบวางอยู่บนตัวป้อนเคลื่อนที่พิกัดเดียว วัสดุพิมพ์ (PCB) ถูกวางบนโต๊ะทำงานที่เคลื่อนที่ในระบบพิกัด X/Y และติดตั้งหัวยึดบนป้อมปืนเมื่อทำงาน ตัวป้อนจะป้อนส่วนประกอบ ตัวป้อนจะเคลื่อนไปที่ตำแหน่งหยิบ หัวดูดสุญญากาศบนหัวปะจะหยิบส่วนประกอบที่ตำแหน่งหยิบ และหมุนผ่านป้อมปืนไปยังตำแหน่งหยิบ (180 องศาจากตำแหน่งกระบะ).ปรับทิศทางและวางส่วนประกอบลงบนพื้นผิว
ข.

วิธีการปรับตำแหน่งและทิศทางของส่วนประกอบ: (1) ปรับตำแหน่งโดยให้กลไกอยู่ตรงกลาง และปรับทิศทางโดยการหมุนหัวดูดวิธีนี้ทำให้ได้ความแม่นยำที่จำกัด และรุ่นที่ใหม่กว่าจะไม่ถูกนำมาใช้อีกต่อไป(2) การระบุกล้อง, ตำแหน่งการปรับระบบพิกัด X/Y, ทิศทางการปรับการหมุนด้วยตนเองของหัวดูด, กล้องคงที่, หัวยึดที่บินผ่านกล้องสำหรับการระบุภาพ
ค.

โดยทั่วไปแล้ว มีการติดตั้งหัวปะมากกว่าโหลถึงยี่สิบหัวบนป้อมปืน และแต่ละหัวปะติดมาพร้อมกับหัวฉีดสุญญากาศ 2~4 หัว (รุ่นก่อนหน้า) ถึง 5~6 หัวดูดฝุ่น (รุ่นปัจจุบัน) )เนื่องจากคุณลักษณะของป้อมปืน การกระทำต่างๆ จึงถูกย่อส่วน เช่น การเลือกและเปลี่ยนหัวดูด การย้ายตัวป้อนให้เข้าที่ การหยิบส่วนประกอบ การจดจำส่วนประกอบ การปรับมุม การเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงาน (รวมถึงการปรับตำแหน่ง) และการวางส่วนประกอบ ทั้งหมดจะดำเนินการในช่วงเวลาเดียวกันมันเสร็จสิ้นภายใน ดังนั้นจึงบรรลุความเร็วสูงในความหมายที่แท้จริงในปัจจุบัน ช่วงเวลาที่เร็วที่สุดถึง 0.08~0.10 วินาทีสำหรับหนึ่งองค์ประกอบ
ง.

รุ่นนี้มีความเร็วที่เหนือกว่าและเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก แต่สามารถใช้ได้เฉพาะส่วนประกอบที่บรรจุแถบเท่านั้นหากเป็นวงจรรวมขนาดใหญ่ (IC) ที่มีความหนาแน่นสูง จะไม่สามารถทำให้สมบูรณ์ได้ด้วยการบรรจุแบบถาดเท่านั้นดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับรุ่นอื่น ๆ ที่จะทำงานร่วมกันอุปกรณ์ประเภทนี้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีราคาสูงรุ่นล่าสุดมีราคาประมาณ 500,000 เหรียญสหรัฐ ซึ่งมากกว่ารุ่นโค้งสามเท่า

Ⅲ ระบบคู่ขนานขนาดใหญ่

ก.

ใช้ชุดติดตั้งขนาดเล็กทีละชุดแต่ละหน่วยมีระบบตำแหน่งสกรูของตัวเอง ติดตั้งกล้องและหัวยึดหัวติดตั้งแต่ละอันจะดึงเทปป้อนที่มีจำกัดและวางส่วนหนึ่งของบอร์ด ซึ่งจะถูกก้าวผ่านเครื่องในช่วงเวลาที่กำหนดเครื่องแต่ละเครื่องทำงานช้าอย่างไรก็ตาม การทำงานแบบต่อเนื่องหรือแบบขนานทำให้ได้ปริมาณงานสูง

ระบบภาพ

ข.

ความแม่นยำของการติดตั้งส่วนประกอบอัตโนมัติทำได้โดยระบบวิชันซิสเต็ม ซึ่งโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นการมองลง การมองขึ้น การมองขึ้นด้านบน หรือการวางตำแหน่งด้วยเลเซอร์ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งหรือกล้อง

ค.

มองลงไปที่กล้องเพื่อหาเครื่องหมายที่เรียกว่าจุดอ้างอิงบน PCB ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้เพื่อจัดตำแหน่ง PCB ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องก่อนการติดตั้งส่วนประกอบกล้องมองขึ้นใช้เพื่อตรวจสอบส่วนประกอบจากตำแหน่งคงที่ ดังนั้นต้องย้ายส่วนประกอบเหนือกล้องเพื่อให้มองเห็นได้ก่อนทำการติดตั้งนักถ่ายทำภาพยนตร์ (เช่น ป้อมปืนประเภทต่างๆ) ทำเช่นนั้น โดยมีส่วนประกอบต่างๆ เคลื่อนที่รอบๆ ป้อมปืน

ง.

เวลาในการจดจำมักจะเพิ่มขึ้นเมื่อส่วนประกอบมีขนาดใหญ่ขึ้นหรือซับซ้อนมากขึ้นเพื่อชดเชยเวลาที่เพิ่มขึ้นนี้ อุปกรณ์ติดตั้งสามารถใช้กล้องแบบเงยหน้าขึ้นสองตัว โดยตัวหนึ่งอยู่ที่แต่ละด้านของเครื่อง เพื่อลดระยะทางในการเดินทาง

2. ระบบให้อาหาร

ก.

เครื่องโค้งเหนือศีรษะสามารถรองรับประเภทการป้อนที่แตกต่างกัน รวมถึงแบบเทกอง เทปและจริง ท่อ แบบคี่ และการออกแบบอื่นๆ ของลูกค้าในทางตรงกันข้าม ป้อมปืนความเร็วสูงและระบบคู่ขนานขนาดใหญ่จะถูกป้อนจากแม็กกาซีนหรือเทปแพ็คจำนวนมาก
ข.

เครื่องยิงโค้งเหนือศีรษะอาจเป็นตัวเลือกเดียวเมื่อการบรรจุส่วนประกอบไม่ได้อยู่ในบรรจุภัณฑ์จำนวนมากหรือเป็นแถบ: เครื่องจักรความเร็วสูงไม่รวมอยู่ในการพิจารณาเนื่องจากไม่สามารถป้อนวัสดุเหล่านี้ได้โดยอัตโนมัติ
ค.

ดังนั้น ผู้ผลิตควรมองหาอุปกรณ์ติดตั้งส่วนประกอบที่สามารถขยายตัวเลือกการติดตั้งที่มีอยู่ได้อย่างยืดหยุ่น ทางเลือก (ปัจจัยมนุษย์)

ง.

นอกเหนือจากความยืดหยุ่นในระดับจุลภาคในระบบกำหนดตำแหน่ง ระบบสร้างภาพ และระบบป้อนส่วนประกอบแล้ว ความยืดหยุ่นในระดับมหภาคในการปรับปริมาณงานการผลิตและรองรับการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์ยังมีความสำคัญต่อการตัดสินใจเกี่ยวกับอุปกรณ์ประกอบใหม่

การจำแนกประเภทของวิธีการติดตั้งบนพื้นผิว

ประเภทแรก:
TYPE IA มีการประกอบด้านเดียวเท่านั้นสำหรับการยึดพื้นผิว
กระบวนการ: วางประสานซิลค์สกรีน => ส่วนประกอบการติดตั้ง => การบัดกรี reflow

TYPE IB มีเฉพาะการประกอบสองด้านสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว
กระบวนการ: การวางประสานซิลค์สกรีน => ส่วนประกอบที่ติดตั้ง => การบัดกรีแบบรีโฟลว์ => ด้านหลัง => การบัดกรีแบบซิลค์สกรีน => ส่วนประกอบที่ติดตั้ง => การบัดกรีแบบรีโฟลว์

เดอะ ประเภทที่สอง:

TYPE II การประกอบด้านเดียวหรือสองด้านพร้อมส่วนประกอบยึดพื้นผิวและรูทะลุ
กระบวนการ: ซิลค์สกรีนวางประสาน (ด้านบน) => ส่วนประกอบการติดตั้ง => บัดกรี reflow => ด้านหลัง => หยด (พิมพ์) กาว (พื้นผิวด้านล่าง) => ส่วนประกอบการติดตั้ง => กาวแห้ง => ด้านหลัง => การแทรกส่วนประกอบ = > การบัดกรีด้วยคลื่น

เดอะ ประเภทที่สาม:
TYPE III ใช้ส่วนประกอบรูเจาะที่พื้นผิวด้านบนและส่วนประกอบยึดพื้นผิวที่พื้นผิวด้านล่าง
กระบวนการ: หยดกาว (การพิมพ์) => ส่วนประกอบการติดตั้ง => กาวแห้ง => ด้านหลัง => การแทรกส่วนประกอบ => การบัดกรีด้วยคลื่น

ความสามารถของกระบวนการ (Cpk, ความสามารถของกระบวนการ): หมายถึงระดับความแม่นยำในการติดตั้งที่เกี่ยวข้องกับ X, Y และ Θข้อผิดพลาด X, Y และ Θ ของเครื่องจะพิจารณาทีละรายการ ไม่ใช่โดยรวม

ปริมาณงาน: เกี่ยวข้องกับการวัดการส่งมอบ การผลิต และเวลาตาก

ข้อบกพร่องในการติดตั้ง: ความน่าจะเป็นที่มักจะเกิดข้อบกพร่องในการติดตั้ง

ข้อบกพร่องในการรับ: ข้อบกพร่องในการรับสามารถจัดประเภทเป็นความล้มเหลวของอุปกรณ์ป้อน ความล้มเหลวในสุญญากาศ หรือความล้มเหลวในการมองเห็นข้อบกพร่องในการหยิบช่วยลดผลผลิตสุทธิและทำให้ชิ้นส่วนที่ดีเสียไป

ความน่าเชื่อถือ ความพร้อมใช้งาน และการบำรุงรักษา: ข้อมูลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ ความพร้อมใช้งาน และการบำรุงรักษาได้รับการเผยแพร่โดยซัพพลายเออร์ตามประสบการณ์ภาคสนามจริง

การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน): การบำรุงรักษาเชิงป้องกันและแก้ไขช่วยให้ระบบการติดตั้ง SMT ทำงานด้วยความเร็วและความแม่นยำที่ระบุ

ภาษาทั่วไป: เมื่อซัพพลายเออร์และผู้ใช้ใช้ภาษาเดียวกันเพื่อให้บรรลุฉันทามติเกี่ยวกับมาตรฐานและการสื่อสารเกี่ยวกับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรม และความพึงพอใจและการเติบโตของลูกค้าในท้ายที่สุด

0201 ความท้าทายในการติดตั้ง

การติดตั้งส่วนประกอบ 0201 มีความท้าทายมากกว่าการแทรกแซงส่วนประกอบก่อนหน้านี้เหตุผลหลักคือแพ็คเกจ 0201 มีขนาดประมาณหนึ่งในสามของขนาด 0402 ที่สอดคล้องกัน
ความแม่นยำในการติดตั้งเครื่องจักรที่ยอมรับได้ก่อนหน้านี้ได้กลายเป็นปัจจัยจำกัดสำหรับการเปิดตัว 0201 ในทันที นอกจากนี้ ข้อกำหนดการบรรจุเทปอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม (การติดเทป) อนุญาตให้มีการเคลื่อนย้ายมากเกินไปสำหรับการติดตั้ง 0201 ที่เชื่อถือได้ และต้องปรับปรุงระดับการควบคุมกระบวนการเพื่อให้ 0201 การติดตั้งความเป็นจริงในการผลิต

กุญแจสำคัญในการติดตั้ง 0201 ที่เชื่อถือได้

1.Component Feeder Workbench: ความสามารถในการวางตำแหน่งโต๊ะแคร่ได้อย่างแม่นยำ

2.ตัวป้อนส่วนประกอบ: ตัวป้อนจะต้องผลิตขึ้นเพื่อให้มีความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำซ้ำตำแหน่งการหยิบได้อีกทั้งวัสดุที่ใช้ทำเครื่องป้อนต้องแข็งแรงและน้ำหนักเบา

3.เฟืองขับป้อน: เฟืองขับมีบทบาทสำคัญในความสามารถของเครื่องจักรในการวางตำแหน่งแถบส่วนประกอบรูปร่าง ความเรียว และความยาวของฟันเฟืองขับมีผลอย่างมากต่อความสามารถของตัวป้อนในการจัดตำแหน่งแถบ

4.เคล็ดลับการหยิบ: ต้องเข้าใจการเลือกวัสดุ ความแข็งของวัสดุ ความคลาดเคลื่อนในการตัดเฉือน และคุณลักษณะทางความร้อนเพื่อสร้างทิปหยิบที่เชื่อถือได้
5.หัวฉีดต้องเคลื่อนที่อย่างอิสระภายในที่ยึด

6.การประกอบเพลาหัวฉีด: ในการหยิบชิ้นส่วนขนาด 0.6x0.3 มม. หัวฉีดต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกไม่เกิน 0.40 มม.ทำให้ได้แกนหัวฉีดที่ยาวและบางซึ่งเปราะบางต่อการโค้งงอ แต่ต้องคงไว้ซึ่งความแม่นยำเพื่อรักษาความน่าเชื่อถือในการดูดสูง

7.การก่อสร้างพื้นผิว: เครื่องจักรทั้งหมดสั่นสะเทือนระหว่างการทำงานการออกแบบโครงฐานเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญอย่างยิ่งในการลดผลกระทบของความเร็วและการเคลื่อนไหวที่สร้างการสั่นสะเทือนและเสียงสะท้อนฮาร์มอนิก