การแนะนำ
เนื่องจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงพัฒนาไปสู่การย่อขนาด ความหนาแน่นสูง และความน่าเชื่อถือสูง ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากขึ้นจึงกำลังก่อตั้งบริษัทของตนเองสายการผลิต SMT อัตโนมัติเต็มรูปแบบ.
บทความนี้จะให้ภาพรวมโดยละเอียดของอุปกรณ์หลักที่จำเป็นสำหรับสายการผลิตอัตโนมัติ SMT ที่สมบูรณ์ โดยการบูรณาการโซลูชั่น SMT ของ NeoDenโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าใจวิธีสร้างสายการผลิตประกอบ PCB ที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของพวกเขา
โดยทั่วไปกระบวนการผลิตอัตโนมัติ SMT มาตรฐานประกอบด้วย:
การพิมพ์แบบวางประสาน → เอสพีไอ → การจัดวางส่วนประกอบด้วยเครื่องหยิบ-และ-วาง → การบัดกรีแบบรีโฟลว์ → ออย → เอ็กซ์-เรย์ การตรวจสอบ → การลำเลียง PCB และการบัฟเฟอร์
แต่ละขั้นตอนของกระบวนการทำหน้าที่การผลิตที่แตกต่างกัน และร่วมกันกำหนดคุณภาพขั้นสุดท้ายของการประกอบ PCB
ตัวอย่างเช่น:
- การพิมพ์แบบวางประสานจะสร้างรากฐานสำหรับการบัดกรี
- การตรวจสอบ SPI ช่วยตรวจจับความผิดปกติในการพิมพ์แบบวางประสานตั้งแต่เนิ่นๆ
- เครื่อง SMT ส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตและความแม่นยำของตำแหน่ง
- เตาอบ Reflow จะกำหนดความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรี
- AOI และรังสีเอกซ์-รับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนที่ 1:เครื่องพิมพ์วางประสาน SMT
1. ทำไมต้องมีสายการผลิตเอสเอ็มทีติดตั้งเครื่องพิมพ์วางประสานอัตโนมัติหรือไม่?
ในกระบวนการผลิต SMT การพิมพ์แบบวางประสานเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการประกอบ PCB ทั้งหมดและเป็นขั้นตอนสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของรอยประสาน วางบัดกรีจะถูกจ่ายอย่างแม่นยำผ่านลายฉลุลงบนตำแหน่งแผ่น PCB กลายเป็นรากฐานที่เชื่อถือได้สำหรับครั้งต่อไปการจัดวางส่วนประกอบและการบัดกรีแบบรีโฟลว์.
หากเกิดปัญหาระหว่างการพิมพ์แบบบัดกรี แม้ว่าเครื่องวางตำแหน่ง SMT ต่อมาจะมีความแม่นยำสูงมาก สิ่งนี้อาจนำไปสู่:
- ข้อต่อประสานเย็น
- ลูกประสาน
- สะพานประสานทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
- ความแข็งแรงของข้อต่อไม่เพียงพอ
- เพิ่มอัตราการทำงานซ้ำ PCB
เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิมการพิมพ์ประสานด้วยตนเอง, การพิมพ์ประสาน SMT อัตโนมัติมีข้อดีดังต่อไปนี้:
- ความสม่ำเสมอในการพิมพ์ที่สูงขึ้น:อุปกรณ์อัตโนมัติสามารถควบคุมแรงกดของไม้กวาดหุ้มยาง ความเร็วในการพิมพ์ กระบวนการถอดแบบ และการวางตำแหน่งลายฉลุได้อย่างแม่นยำ ช่วยลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากการทำงานของมนุษย์
- ประสิทธิภาพการผลิตที่สูงขึ้น:เครื่องพิมพ์แบบวางประสานอัตโนมัติสามารถดำเนินการโหลดและขน PCB การจัดตำแหน่งการมองเห็น และการดำเนินการพิมพ์ได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตที่ต่อเนื่องมากขึ้น
- คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น:ด้วยวิชันซิสเต็มและโครงสร้างทางกลที่มีความแม่นยำ ทำให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์การพิมพ์แบบบัดกรีที่สม่ำเสมอบน PCB ชุดต่างๆ
2. NeoDen ND450 โซลูชันเครื่องพิมพ์วางประสานอัตโนมัติ
ออกแบบมาสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและขนาดกลาง-และสถานการณ์การผลิต SMT ที่ต้องการความยืดหยุ่นสูง NeoDen ND450 นำเสนอโซลูชันการพิมพ์แบบวางประสานอัตโนมัติที่มีความเสถียรและสูง-แม่นยำสูง
คุณสมบัติการออกแบบหลักประกอบด้วย:
- กลไกการหนีบสเตนซิลที่มีความแม่นยำสูง-
- ระบบกำหนดตำแหน่ง PCB อัตโนมัติ
- ฟังก์ชั่นการสอบเทียบเครื่องหมายการมองเห็น
- แพลตฟอร์มการปรับสามแกนที่มีความแม่นยำ-
คุณสมบัติการออกแบบเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตลด:
- ปัญหาการวางแนวที่ไม่ตรงของบัดกรี
- ต่ำกว่า-เติม/เกิน-ข้อบกพร่องในการเติม
- ข้อผิดพลาดในการทำซ้ำในการพิมพ์
เหมาะสำหรับ:
- การวิจัยและพัฒนา PCB และการผลิต
- การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก-
- โรงงานอีเอ็มเอส
- สายการผลิต SMT ขนาดเล็ก- ถึงขนาดกลาง-
สำหรับบริษัทที่ต้องการสร้างกระบวนการผลิต SMT ที่มั่นคงเครื่องพิมพ์วางประสาน ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญสำหรับสายการผลิตอัตโนมัติทั้งหมด
ขั้นตอนที่ 2:การตรวจสอบการวางบัดกรี 3D
1. เหตุใดสายการผลิต SMT สมัยใหม่จึงต้องมีการตรวจสอบ SPI
หาก PCB ดำเนินการโดยตรงไปยังขั้นตอนการวางส่วนประกอบหลังจากการพิมพ์ ความผิดปกติใด ๆ ในปริมาตรของสารบัดกรีมักจะส่งต่อไปยังขั้นตอนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ในภายหลัง สิ่งนี้ไม่เพียงเพิ่มต้นทุนการซ่อมแซม แต่ยังอาจส่งผลต่อการส่งมอบการผลิตด้วย จึงมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นสายการผลิต SMT อัตโนมัติมีการติดตั้งอุปกรณ์ SPI ตามเครื่องพิมพ์หน้าจอ
SPI ใช้เทคโนโลยีการมองเห็น 3 มิติเพื่อทำการตรวจสอบแบบดิจิทัลของผลการพิมพ์แบบบัดกรี
พารามิเตอร์การตรวจสอบที่สำคัญได้แก่:
- ความสูงของการวางประสาน
- ปริมาณการวางประสาน
- พื้นที่วางบัดกรี
- รูปร่างวางประสาน
- การพิมพ์ออฟเซต
เมื่อเทียบกับการตรวจสอบด้วยภาพด้วยตนเอง SPI ให้การวิเคราะห์ข้อมูลที่แม่นยำและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น
2. NeoDen S1 SPI ระบบตรวจสอบการวางบัดกรี
NeoDen S1 SPI เป็นระบบตรวจสอบการบัดกรีแบบ 3 มิติที่ออกแบบมาสำหรับสายการผลิต SMT
ระบบนี้ใช้ระบบการมองเห็นที่มีความแม่นยำสูง-ซึ่งใช้กล้องอุตสาหกรรมและแสง RGB เพื่อวิเคราะห์สภาพการพิมพ์แบบบัดกรีบน PCB
ความสามารถในการตรวจสอบประกอบด้วย:
- การวัดพื้นที่วางประสาน
- การวัดปริมาตรของการวางประสาน
- การวัดความสูงของการวางประสาน
- การตรวจจับการชดเชยการวางประสาน
นอกจากนี้ยังรองรับ:
- การนำเข้าไฟล์ Gerber
- การป้อนข้อมูล CAD
- การวิเคราะห์ทางสถิติของ SPC
- การสร้างรายงานการตรวจสอบ
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สร้างระบบการจัดการข้อมูลที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น
สำหรับการผลิต-PCB ความหนาแน่นสูง ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ และ-การสั่งซื้อเป็นชุดขนาดเล็กที่มีหลายรุ่น การตรวจสอบ SPI สามารถลดความเสี่ยงในการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุง-อัตราผลตอบแทนของการส่งผ่านครั้งแรก (FPY)
ขั้นตอนที่ 3:เครื่องหยิบและวาง SMT
1. เหตุใดเครื่องหยิบและวางจึงเป็นแกนหลักของสายการผลิตอัตโนมัติ SMT
หลังจากการพิมพ์แบบวางประสานและการตรวจสอบ SPI เสร็จสิ้น PCB จะเข้าสู่ขั้นตอนการวางส่วนประกอบ
เครื่องหยิบ-และ-วางเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดในสายการผลิต SMT ทั้งหมด โดยมีหน้าที่รับผิดชอบในการวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ในตำแหน่งที่กำหนดบน PCB อย่างแม่นยำ รวมถึง:
- ตัวต้านทาน
- ตัวเก็บประจุ
- ชิปไอซี
- ส่วนประกอบบีจีเอ
- ขั้วต่อ
- อุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพของเครื่องหยิบ-และวาง-จะส่งผลโดยตรงต่อ:
- ประสิทธิภาพการผลิต SMT (CPH)
- การใช้อุปกรณ์
- ความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์
- ความสามารถในการปฏิบัติตามคำสั่งซื้อ
2. เมื่อเลือกเครื่อง SMT ต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้อย่างครอบคลุม:
ก. ความเร็วของตำแหน่ง
โดยทั่วไปความเร็วของตำแหน่งจะวัดเป็น CPH (ส่วนประกอบต่อชั่วโมง) สายการผลิตความเร็วสูง-ต้องใช้อุปกรณ์ที่มี CPH สูงเพื่อตอบสนองความต้องการของการผลิต PCB ที่มีปริมาณสูง-
อย่างไรก็ตาม สำหรับโรงงาน SMT ขนาดเล็กและขนาดกลาง- การใช้ความเร็วสูงเพียงอย่างเดียวอาจไม่ใช่แนวทางที่ดีที่สุด เนื่องจากการผลิตจริงยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์ ประเภทส่วนประกอบ ความถี่ในการเปลี่ยน และขนาด PCB
ข. ระบบการรับรู้การมองเห็น
เนื่องจาก PCB มีขนาดเล็กลงมากขึ้นและมีความหนาแน่นสูง- ส่วนประกอบต่างๆ เช่น 0201, 01005 และ IC ระดับละเอียด-จึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น
ดังนั้น เครื่องวางตำแหน่ง SMT ขั้นสูงจะต้องติดตั้งระบบการมองเห็นที่มีความแม่นยำสูง-สำหรับ:
- การจดจำเครื่องหมาย PCB
- การจัดตำแหน่งศูนย์กลางส่วนประกอบ
- การรับรู้พิน IC
- การชดเชยตำแหน่งตำแหน่ง
ยิ่งระบบวิชันซิสเต็มมีความเสถียรมากเท่าใด ความแม่นยำของตำแหน่งก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ค. ความจุตัวป้อนและประสิทธิภาพการเปลี่ยนบรรทัด
ความจุตัวป้อนที่มากขึ้นหมายถึง:
- เหตุการณ์การหยุดทำงานน้อยลงสำหรับการเปลี่ยนแปลงวัสดุ
- เพิ่มกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่อง
- รองรับส่วนประกอบประเภทต่างๆ ที่หลากหลายมากขึ้น
3. NeoDen N10P โซลูชันเครื่องจักร SMT ความเร็วสูง-
สำหรับผู้ผลิต SMT ที่ต้องการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตในขณะที่รักษาความยืดหยุ่น NeoDen N10P เป็นเครื่องวางตำแหน่ง SMT อัตโนมัติที่ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีความเร็วปานกลาง- ถึงสูง-
ข้อดีที่สำคัญ ได้แก่ :
A. การกำหนดค่าตำแหน่ง 8 หัวความเร็วสูง-เพื่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต
ด้วยการประสานหัวจัดวางหลายตำแหน่งเข้าด้วยกัน N10P จึงสามารถดำเนินการรับและจัดวางส่วนประกอบหลายชิ้นพร้อมกันได้ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องจักรที่มีหัวเดียว- การกำหนดค่าหัวหลาย-นี้ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก:
- กำลังการผลิตอย่างต่อเนื่อง
- ประสิทธิภาพการจัดการส่วนประกอบ
- การใช้อุปกรณ์
เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ:
- โรงงาน PCBA
- ผู้ผลิตอีเอ็มเอส
- ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์หลายรูปแบบ-
B. ระบบป้อนกำลังสูง- เหมาะสำหรับการผลิต PCB ที่ซับซ้อน
N10P รองรับตัวป้อนเทปและม้วน 80 ตัว ช่วยให้สามารถกำหนดค่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ได้หลากหลายยิ่งขึ้น
นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการผลิต:
- เครื่องใช้ไฟฟ้า
- แผงควบคุมอุตสาหกรรม
- PCB อุปกรณ์สื่อสาร
- และผลิตภัณฑ์อื่นๆที่มีส่วนประกอบสูง
ตำแหน่งตัวป้อนที่มากขึ้นช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนวัสดุบ่อยครั้ง ปรับปรุงความต่อเนื่องในการผลิต
C. ระบบวิชันซิสเต็มช่วยให้มั่นใจในการวางตำแหน่งที่มีความแม่นยำ-สูง
N10P ติดตั้งระบบวิชันซิสเต็มหลายระบบ ได้แก่:
- กล้องมาร์คคู่
- กล้องบิน
- กล้องไอซี
ด้วยเทคโนโลยีวิชันซิสเต็ม อุปกรณ์สามารถแก้ไข:
- ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่ง PCB
- การเบี่ยงเบนมุมส่วนประกอบ
- การชดเชยตำแหน่งตำแหน่ง
รับประกันการติดตั้งส่วนประกอบที่ซับซ้อนที่มีความแม่นยำสูง
ขั้นตอนที่ 4:SMT เตาอบ Reflow
1. เหตุใดเตาอบ Reflow จึงเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ในสายการผลิต SMT
ฟังก์ชั่นของเตาอบ reflow: ด้วยการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ มันจะละลายโลหะบัดกรีในครีมบัดกรี ทำให้เกิดข้อต่อบัดกรีที่มั่นคงและเชื่อถือได้เมื่อเย็นลง
โดยทั่วไปกระบวนการรีโฟลว์ทั้งหมดจะประกอบด้วย:
ก. ขั้นตอนการอุ่นเครื่อง
อุณหภูมิของ PCB ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ส่งผลให้:
- ฟลักซ์เริ่มระเหย
- อุณหภูมิของ PCB และส่วนประกอบต่างๆ จะเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ
วิธีนี้จะช่วยป้องกันปัญหาต่อไปนี้ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว:
- การบิดเบี้ยวของ PCB
- การช็อกความร้อนต่อส่วนประกอบ
B. ระยะแช่
ระยะนี้ใช้เพื่อ:
- ปรับอุณหภูมิให้เท่ากันในทุกพื้นที่ของ PCB
- เปิดใช้งานฟลักซ์
- ลดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
นี่เป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ PCB ความหนาแน่นสูง-
C. ระยะการรีโฟลว์
เมื่อถึงอุณหภูมิสูงสุด: อนุภาคโลหะในตัวประสานจะละลายและกลายเป็นของเหลวประสาน โลหะบัดกรีสร้างการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้กับแผ่น PCB และสายส่วนประกอบ
D. เฟสการทำความเย็น
กระบวนการทำความเย็นที่รวดเร็วแต่มีเสถียรภาพส่งผลต่อ:
- โครงสร้างข้อต่อประสาน
- ความแข็งแรงของข้อต่อประสาน
- ความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
2. จะเลือกเตาอบ Reflow SMT ที่เหมาะสมได้อย่างไร
เมื่อเลือกอุปกรณ์เตาอบ reflow บริษัทควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:
A. จำนวนโซนอุณหภูมิ: ยิ่งมีโซนอุณหภูมิมากเท่าใด การควบคุมเส้นโค้งอุณหภูมิก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น
สำหรับ:
- บีจีเอ
- คิวเอฟเอ็น
- PCB ความหนาแน่นสูง-
อุปกรณ์หลาย-โซนให้ความสามารถในการจัดการระบายความร้อนที่ดีขึ้น
B. ความสามารถในการหมุนเวียนอากาศร้อน
ระบบหมุนเวียนอากาศร้อนที่ดีเยี่ยมช่วยให้:
- การกระจายอุณหภูมิสม่ำเสมอทั้งสองด้านของ PCB
- การให้ความร้อนสม่ำเสมอของส่วนประกอบต่างๆ
- ลดจุดเย็นและจุดร้อน
C. ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ
ระบบควบคุมอุณหภูมิ PID ที่เสถียรสามารถ:
- ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
- ลดความผันผวนของอุณหภูมิ
- ตรวจสอบความสม่ำเสมอของชุดการผลิต
3. NeoDen IN12C โซลูชั่นการบัดกรีแบบรีโฟลว์
NeoDen IN12C เป็นเครื่องบัดกรีแบบรีโฟลว์อัจฉริยะที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของการผลิต SMT สมัยใหม่ ให้กระบวนการบัดกรี PCB ที่มีความเสถียรผ่านระบบควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ
เหมาะสำหรับ:
- PCB ความหนาแน่นสูง-
- ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ
- การผลิต SMT ขนาดเล็ก- ถึงปานกลาง-
A. 12-การออกแบบโซนเพื่อการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ
IN12C มีโซนควบคุมอุณหภูมิอิสระ 12 โซน ช่วยให้สามารถปรับอุณหภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้น:
- อุ่นเส้นโค้ง
- รอเวลา
- อุณหภูมิสูงสุดของการรีโฟลว์
- อัตราการทำความเย็น
B. ระบบควบคุมอุณหภูมิ PID อัจฉริยะเพื่อความเสถียรของการบัดกรีที่ดีขึ้น
IN12C ใช้เทคโนโลยีควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ โดยใช้เซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง-ในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในเตาอบแบบเรียลไทม์
ข้อดีได้แก่:
- การตอบสนองอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
- รักษาอุณหภูมิให้คงที่
- ความเบี่ยงเบนของอุณหภูมิลดลง
ช่วยให้ผู้ผลิตรักษาคุณภาพการบัดกรีที่สม่ำเสมอ
C. การไหลเวียนของอากาศร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อความสม่ำเสมอในการบัดกรีที่ดีขึ้น
การบัดกรีแบบรีโฟลว์ไม่เพียงต้องถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้เท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือต้องแน่ใจว่ามีการกระจายความร้อนที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ต่างๆ ของ PCB
IN12C ปรับปรุงการกระจายความร้อนภายในเตาอบผ่านระบบหมุนเวียนอากาศร้อน ทำให้มั่นใจได้ว่า:
- ส่วนประกอบขนาดใหญ่
- ชิปขนาดเล็ก
- พื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น
ทั้งหมดได้ผลลัพธ์การบัดกรีที่มั่นคง