今日讲坐:提升SMT设备贴装率的技术

2013年04月21日

      状态监控贴片机是在不对器件和基础板造成任何损坏的情况下,稳定、快速、完整、正确地吸取器件,并快速准确地将器件贴装在指定位置上,目前已广泛应用于军工、家电、通讯、计算机等行业。SMT设备在选购时主要考虑其贴装精度与贴装速度,在实际使用过程中,为了有效提高产品质量、降低有利于产成本、提高生产效率,则如何提高和保持SMT设备贴装率是摆在使用者面前的首要课题。

 

一:贴装率的含义所谓贴装率是指在一定时间内器件实际贴装数与吸数之比,即:
贴装率= ×100% 吸着数其中总弃件数是指吸着错误数、识别错误数、立片数、丢失数等,而识别错误又分器件规格尺寸错误与器件光学识别不良两种。贴片机无论是小型机、中型机、大型机,也无论是中速机,高速机,它们主要都是由器件贮运装置、XY工作台、贴装头以及控制系统组成。贴装头是贴片机的核心和关键部件,贴装头一般有固定头和旋转头之分,固定一般多头排列,少则2个,多则8个,可同时或单独取件,旋转头又分在水平面内旋转与在垂直面内旋转

 

A:器件吸起吸嘴吸起高度切换

 

B:θI旋转(±90)

 

C:器件光学识别

 

D:器件姿态检测
θ2旋转(±90)

 

E:贴装器件/吸嘴高度切换

 

F:θ3旋转(±180-θ)吸嘴原点检测不良品排除

 

G:吸嘴转换

 

H:吸嘴号码检测根据贴片机从取件

 

贴装整个流程,就单纯从设备方面来看,在正确设置吸嘴取件高度、取件位吸嘴中心与供料器相对位置情况下,影响设备贴装率的主要因素是在取件位置,根据设备统计的生产信息情报,其影响占整个影响因素的80%以上。而造成的原因有:一方面是器件贮运装置上的供料器,另一方面是吸嘴,两者中供料器的影片中60%左右,40%左右是由于吸嘴污染所造成。

 

二、供料器的影响供料器的影响主人集中在供料异常。

 

供料器的驱动方式有马达驱动、机械式驱动以及气缸驱动等几种,这里以机械式驱动为例,说明供料器对贴装率的影响:

 

1:驱动部分磨损机械式驱动地靠凸轮主轴驱动供料机构,迅速敲找供料器的击找臂,通过连杆使与之连接的棘轮带动元器件编带前进一个进距,同时带动塑料卷带盘将编带上的塑料带帽离,吸嘴下降完成取件动作。但由于供料机构高速访问供料器,经长时间的使用之后,供料器的棘爪磨损严重,造成棘爪不能驱动卷带盘塑料带正常剥离,使吸嘴不能完成取件工作。因此在安装编带前应仔细检查供料器,对棘爪轮已磨损的供料器应立即修复,不能修复的应及时更换。

 

2:供料器结构件变形由于长期使用或操作工操作不当,其压带盖板、顶针、弹簧
及其它运动机构产生变形、锈蚀等,从而导致器件吸偏、立片或者吸不到器件,因此应定期检查,发现问题及时处理,以免造成器件的大量浪费,同时在安装共料器应正确、牢固地安装在供料部平台上,特别是无供料器高度检测的设备,否则可能会造成供料器或设备损坏。

 

3:供料器润滑不良一般对供料器的维护与保养,很容易被忽略,但定期的清洁、清洗、加油润滑是必不可少的工作。

 

三、吸嘴的影响吸嘴也是影响贴装率的又一重要因素,造成的原因有内部原因,也有外部原因。

 

1:内部原因一方面是真空负压不足,吸嘴取件前自动转换贴装头上的机械阀,由吹气转换为真它吸附,产生一定的负压,当吸取部品后,负压传感器检测值在一定范围内时,机器正常,反之吸着不良。一般在取件位到贴装位吸嘴处的负压应至少在400mmHg以上,当贴装大器件负压应在70mmHg以上,因此应定期清洗真空泵内的过滤器,以保证足够的负压;同时应定期的检查负压检测传感器的工作状态。另一方面是贴装头上的过滤器及吸嘴上的过滤器因周围环境或气源不纯净被污染堵塞而发黑。因此该过滤器应定期更换,一般吸嘴上的过滤器至少应半个月更换一次,贴装头上的过滤器应至少半年更换一次,以保证气流的通畅。

 

2:外部原因一方面是气源回路泄压,如橡胶气管老化、破裂,密封件老化、磨损以及吸嘴长时间使用后磨损等,另一方面是因胶粘剂或外部环境中的粉尘,特别是纸编带包装的元器件在切断之后产生的大量废屑,造成吸嘴堵,因此因每日检查吸嘴的洁净程度,随时监控制吸嘴的取件情况,对堵塞或取件不良的吸嘴应及时清洗或更换,以保证良好的状态,同时在安装吸嘴时,必须保证正确、牢固的安装,否则会造成吸嘴或设备的损坏。

 

四:器件检测系统器件检测系统是贴装精度与贴装正确性的必要保证。

 

分为器件光识别系统与器件姿态检测。

 

1:光学识别系统是固定安装的一个光学摄像系统,它是在贴装头的旋转过程中经摄像头识别元器件外形轮廓从而光学成像,同时把相对于摄像机的器件中心位置和旋转角度测量并记录下来,传递给传动控制系统,从而进行XY坐标位置偏差与θ角度偏差的补偿,其优点在于精确性与可适用于各种规格形状器件的灵活性。它有反射识别方式以器件电极为识别依据,识别精度不受吸嘴大小的影响,一般SOPQFPBGAPLCC等器件采用反射识别方式。而透射识别方式是以元件外形为识别依据,识别精度受吸嘴尺寸的影响当吸嘴形大于器件轮廓时,识别图像中有吸嘴的轮廓
。由于光学摄像系统的光源经过一段时间使用之后,光照强度会逐渐下降,因光照强度与固态摄像转换的灰度值成正比,灰度值越大,则数字图像越清晰。所以随着光源光照强度的减小,灰度值也随之减小,但机器内存储的灰度值不会自动随着光源光照强度的减小而减小,则当灰度值低于一定值时,图像就无法识别,因此必须定期进行校正检测①重新示校②调整光圈焦距。灰度值才会与光源光照强度成正比。当光源光强度弱到无法识别器件时,就必须更换光源,同时应定期清洗镜头、玻璃片以及反光板上的灰尘与器件,以防因灰尘或器件影响光源强度,导致识别不良发生;另一方面还必须正确设置摄像机的有关初始数据。

 

2:整件姿态检测是通过安装在机架上的线性传感器,从器件的横向作高速扫描以检测器件的吸着状态,并准确检测器件的厚度,当部品库内设定的厚度值与实测值超出允许的误差范围时,会出现厚度检测不良,导致部品损耗。因此正确设置部品库内器件的数据以及厚度检测控制顺的基准数据是至关重要的,必须经常复测器件的厚度。同时应经常对线性传感器进行清洁,以防止粘附其上的粉尘、杂物、油污等器件的厚度及吸着状态的检测。

 

五、器件编带不良设备贴装正确率是一个多因素共同作用的结果,除设备自身的原因以外,器件编带不良对其也产生极大的影响,主要表现在:

 

A:齿孔间距误差较大。

 

B:器件形状欠佳。

 

C:编带方孔形状不规则或太大,从而导致器件被挂住或横向翻转。

 

D:纸带与塑料热压带粘力过大,不能正常剥离,或器件被粘在底带上。

 

E:器件底部有油污。

 

六:基础管理如何利用好性能优良的设备,使之创造最大限度的利润,是企业追求的目标,如何才能实现目标,主要靠科学的管理方法:

 

A:建立定期的员工培训制度,提高员工素质。人是企业的灵魂,是企业创业与发展的根本所在。因此必须注重员工队伍的技能培训与思想观念的培训,应能熟练、正确地操作设备,正确安装、使用供料器,定时维护、保养设备、才能有效地保证产品质量,降低物耗,提高生产效率。

 

B :建立定期的设备维护保养计划。推进TPM管理,实行预防性能维护与检修,从而减少设备因临时故障面停机的时间,追求最大限度的设备利用效率。

 

C:健全设备维修档案。
①:维修记录。记录故障发生的现象,分析过程,处理情况,备件更换等。
②:维备件更换记录。分析备件更换的原因,备件更换周期,减少备件积压资金,降低生产成本。

 

D:健全设备运行档案。
①:设备运行状态及时登录表。
②:设备运行状态一览表。
③:运行状态监控图。
④:维修工当班设备运行状态监控图。
⑤:设备月运行状一览表。
⑥:设备月运行状态总结表。

 

七:贴片机常见故障

 

1:当出现故障时,建议按如下思路来解决问题:

 

A:详细分析设备的工作顺序及它们之间的逻辑关系。

 

B:了解故障发生的部位、环节及其程度,以及有无异常声音。

 

C:了解故障发生前的操作过程。

 

D:是否发生在特定的贴装头、吸嘴上。

 

E:是否发生在特定的器件上。

 

F:是否发生在特定的批量上。

 

G:是否发生在特定的时刻。

 

2:常见故障的分析。

 

A:元器件贴装偏移主要指元器件贴装在PCB上之后,在X-Y出现位置偏移,其产生的原因如下:

 

(1)PCB板的原因 aPCB板曲翘度超出设备允许范围。上翘最大1.2MM,下曲最大0.5MM b:支撑销高度不一致,致使印制板支撑不平整。 c:工作台支撑平台平面度不良 d:电路板布线精度低、一致性差,特别是批量与批量之间差异大。

 

(2):贴装吸嘴吸着气压过低,在取件及贴装应在400mmHG以上。

 

(3):贴装时吹气压力异常。

 

(4):胶粘剂、焊锡膏涂布量异常或偏离。导致元件贴装时或焊接时位置发生漂移,过少导致元件贴装后在工作台高速运动时出现偏离原位,涂敷位置不准确,因其张力作用而出现相应偏移。

 

(5):程序数据设备不正确。

 

(6):基板定位不良。

 

(7):贴装吸嘴上升时运动不平滑,较为迟缓。

 

(8)X-Y工作台动力件与传动件间连轴器松动。

 

(9):贴装头吸嘴安装不良。

 

(10):吹气时序与贴装头下降时序不匹配。

 

(11):吸嘴中心数据、光学识别系统的摄像机的初始数据设值不良。

 

B:器件贴装角度偏移主要是指器件贴装时,出现角度方向旋转偏移,其产生的主要原因有以下几方面:

 

(1)PCB板的原因 aPCB板曲翘度超出设备允许范围 b:支撑销高度不一致,使印制板支撑不平整。 C:工作台支撑平台平面度不良。 d:电路板布线精度低,一致性差,特别是批量与批量之间差异大。

 

(2):贴装吸嘴吸着气压过低,在取件及贴装应在400mmHG以上。

 

(3):贴装时吹气压异常。

 

(4):胶粘剂、焊锡膏涂布量异常或偏离。

 

(5):程序数据设备不正确。

 

(6):吸嘴端部磨损、堵塞或粘有异物。

 

(7):贴装吸嘴上升或旋转运动不平滑,较为迟缓。

 

(8):吸嘴单元与X-Y工作台之间的平行度不良或吸嘴原点检测不良。

 

(9):光学摄像机安装楹动或数据设备不当。

 

(10):吹气时序与贴装头下降时序不匹配。

 

C:元件丢失:主要是指元件在吸片位置与贴片位置间丢失。

 

其产生的主要原因有以下几方面:

 

(1):程序数据设备错误

 

(2):贴装吸嘴吸着气压过低。在取下及贴装应400MMHG以上。

 

(3):吹气时序与贴装应下降时序不匹配

 

(4):姿态检测供感器不良,基准设备错误。

 

(5):反光板、光学识别摄像机的清洁与维护。

 

D:取件不正常:

 

(1):编带规格与供料器规格不匹配。

 

(2):真空泵没工作或吸嘴吸气压过低太低。

 

(3):在取件位置编带的塑料热压带没剥离,塑料热压带未正常拉起。

 

(4):吸嘴竖直运动系统进行迟缓。

 

(5):贴装头的贴装速度选择错误。

 

(6):供料器安装不牢固,供料器顶针运动不畅、快速开闭器及压带不良。

 

(7):切纸刀不能正常切编带。

 

(8):编带不能随齿轮正常转动或供料器运转不连续。

 

(9):吸片位置时吸嘴不在低点,下降高度不到位或无动作。

 

(10):在取件位吸嘴中心轴线与供料器中心轴引线不重合,出现偏离。

 

(11):吸嘴下降时间与吸片时间不同步。

 

(12):供料部有振动

 

(13):元件厚度数据设备不正确。

 

(14):吸片高度的初始值设备有误。

 

E:随机性不贴片主要是指吸嘴在贴片位置低点是不贴装出现漏贴。

 

其产生的主要原因有以下几方面:

 

(1)PCB板翘曲度超出设备许范围,上翘最大1.2MM,下曲最大0.4MM

 

(2):支撑销高度不一致或工作台支撑平台平面度不良。

 

(3):吸嘴部粘有交液或吸嘴被严重磁化。

 

(4)L吸嘴竖直运动系统运行迟缓。

 

(5):吹气时序与贴装头下降时序不匹配。

 

(6):印制板上的胶量不足、漏点或机插引脚太长。

 

(7):吸嘴贴装高度设备不良。

 

(8):电磁阀切换不良,吹气压力太小。

 

(9):某吸嘴出现NG时,器件贴装STOPPER气缸动作不畅,未及时复位。

 

F:取件姿态不良:主要指出现立片,斜片等情况。

 

其产生的主要原因有以下几方面:

 

(1):真空吸着气压调节不良。

 

(2):吸嘴竖直运动系统运行迟缓。

 

(3):吸嘴下降时间与吸片时间不同步。

 

(4):吸片高度或元件厚度的初始值设置有误,吸嘴在低点时与供料部平台的距离不正确。

 

(5):编带包装规格不良,元件在安装带内晃动。

 

(6):供料器顶针动作不畅、快速载闭器及压带不良。

 

(7):供料器中心轴线与吸嘴垂直中心轴线不重合,偏移太大。

来源:深圳市鸿宇龙电子科技有限公司
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