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            影響SMT設備貼裝率的因素和貼片機常見故障分析!

            2021-04-21 10:45:16 信息來源:
            SMT貼片設備在選購時主要考慮其貼裝精度與貼裝速度,在實際使用過程中,為了有效提高產品質量、降低有利于產成本、提高生產效率,則如何提高和保持SMT設備貼裝率是擺在使用者面前的首要課題。

            一、貼裝率的含義
            所謂貼裝率是指在一定時間內器件實際貼裝數與吸數之比,即:貼裝率= ×100% 吸著數其中總棄件數是指吸著錯誤數、識別錯誤數、立片數、丟失數等,而識別錯誤又分器件規格尺寸錯誤與器件光學識別不良兩種。貼片機無論是小型機、中型機、大型機,也無論是中速機,高速機,它們主要都是由器件貯運裝置、XY工作臺、貼裝頭以及控制系統組成。貼裝頭是貼片機的核心和關鍵部件,貼裝頭一般有固定頭和旋轉頭之分,固定一般多頭排列,少則2個,多則8個,可同時或單獨取件,旋轉頭又分在水平面內旋轉與在垂直面內旋轉 。
            A、器件吸起吸嘴吸起高度切換
            B、θI旋轉(±90’)
            C、器件光學識別
            D、器件姿態檢測 θ2旋轉(±90’)
            E、貼裝器件/吸嘴高度切換
            F、θ3旋轉(±180’-θ)吸嘴原點檢測不良品排除
            G、吸嘴轉換
            H、吸嘴號碼檢測根據貼片機從取件

            貼裝整個流程,就單純從設備方面來看,在正確設置吸嘴取件高度、取件位吸嘴中心與供料器相對位置情況下,影響設備貼裝率的主要因素是在取件位置,根據設備統計的生產信息情報,其影響占整個影響因素的80%以上。而造成的原因有:一方面是器件貯運裝置上的供料器,另一方面是吸嘴,兩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、供料器的影響供料器的影響主人集中在供料異常。

            供料器的驅動方式有馬達驅動、機械式驅動以及氣缸驅動等幾種,這里以機械式驅動為例,說明供料器對貼裝率的影響:


            1、驅動部分磨損機械式驅動地靠凸輪主軸驅動供料機構,迅速敲找供料器的擊找臂,通過連桿使與之連接的棘輪帶動元器件編帶前進一個進距,同時帶動塑料卷帶盤將編帶上的塑料帶帽離,吸嘴下降完成取件動作。但由于供料機構高速訪問供料器,經長時間的使用之后,供料器的棘爪磨損嚴重,造成棘爪不能驅動卷帶盤塑料帶正常剝離,使吸嘴不能完成取件工作。因此在安裝編帶前應仔細檢查供料器,對棘爪輪已磨損的供料器應立即修復,不能修復的應及時更換。


            2、供料器結構件變形由于長期使用或操作工操作不當,其壓帶蓋板、頂針、彈簧 及其它運動機構產生變形、銹蝕等,從而導致器件吸偏、立片或者吸不到器件,因此應定期檢查,發現問題及時處理,以免造成器件的大量浪費,同時在安裝共料器應正確、牢固地安裝在供料部平臺上,特別是無供料器高度檢測的設備,否則可能會造成供料器或設備損壞。

            3、供料器潤滑不良一般對供料器的維護與保養,很容易被忽略,但定期的清潔、清洗、加油潤滑是必不可少的工作。

            三、吸嘴的影響
            吸嘴也是影響貼裝率的又一重要因素,造成的原因有內部原因,也有外部原因

            1、內部原因一方面是真空負壓不足,吸嘴取件前自動轉換貼裝頭上的機械閥,由吹氣轉換為真它吸附,產生一定的負壓,當吸取部品后,負壓傳感器檢測值在一定范圍內時,機器正常,反之吸著不良。一般在取件位到貼裝位吸嘴處的負壓應至少在400mmHg以上,當貼裝大器件負壓應在70mmHg以上,因此應定期清洗真空泵內的過濾器,以保證足夠的負壓;同時應定期的檢查負壓檢測傳感器的工作狀態。另一方面是貼裝頭上的過濾器及吸嘴上的過濾器因周圍環境或氣源不純凈被污染堵塞而發黑。因此該過濾器應定期更換,一般吸嘴上的過濾器至少應半個月更換一次,貼裝頭上的過濾器應至少半年更換一次,以保證氣流的通暢。
              
            2、外部原因一方面是氣源回路泄壓,如橡膠氣管老化、破裂,密封件老化、磨損以及吸嘴長時間使用后磨損等,另一方面是因膠粘劑或外部環境中的粉塵,特別是紙編帶包裝的元器件在切斷之后產生的大量廢屑,造成吸嘴堵,因此因每日檢查吸嘴的潔凈程度,隨時監控制吸嘴的取件情況,對堵塞或取件不良的吸嘴應及時清洗或更換,以保證良好的狀態,同時在安裝吸嘴時,必須保證正確、牢固的安裝,否則會造成吸嘴或設備的損壞。

            四、器件檢測系統是貼裝精度與貼裝正確性的必要保證
            器件檢測系統分為器件光識別系統與器件姿態檢測。

            1、光學識別系統是固定安裝的一個光學攝像系統,它是在貼裝頭的旋轉過程中經攝像頭識別元器件外形輪廓從而光學成像,同時把相對于攝像機的器件中心位置和旋轉角度測量并記錄下來,傳遞給傳動控制系統,從而進行XY坐標位置偏差與θ角度偏差的補償,其優點在于精確性與可適用于各種規格形狀器件的靈活性。它有反射識別方式以器件電極為識別依據,識別精度不受吸嘴大小的影響,一般SOP、QFP、BGA、PLCC等器件采用反射識別方式。

            而透射識別方式是以元件外形為識別依據,識別精度受吸嘴尺寸的影響當吸嘴形大于器件輪廓時,識別圖像中有吸嘴的輪廓 。由于光學攝像系統的光源經過一段時間使用之后,光照強度會逐漸下降,因光照強度與固態攝像轉換的灰度值成正比,灰度值越大,則數字圖像越清晰。所以隨著光源光照強度的減小,灰度值也隨之減小,但機器內存儲的灰度值不會自動隨著光源光照強度的減小而減小,則當灰度值低于一定值時,圖像就無法識別,因此必須定期進行校正檢測①重新示校②調整光圈焦距。灰度值才會與光源光照強度成正比。當光源光強度弱到無法識別器件時,就必須更換光源,同時應定期清洗鏡頭、玻璃片以及反光板上的灰塵與器件,以防因灰塵或器件影響光源強度,導致識別不良發生;另一方面還必須正確設置攝像機的有關初始數據。

            2、整件姿態檢測是通過安裝在機架上的線性傳感器,從器件的橫向作高速掃描以檢測器件的吸著狀態,并準確檢測器件的厚度,當部品庫內設定的厚度值與實測值超出允許的誤差范圍時,會出現厚度檢測不良,導致部品損耗。因此正確設置部品庫內器件的數據以及厚度檢測控制順的基準數據是至關重要的,必須經常復測器件的厚度。同時應經常對線性傳感器進行清潔,以防止粘附其上的粉塵、雜物、油污等器件的厚度及吸著狀態的檢測。
            五、器件編帶不良
            設備貼裝正確率是一個多因素共同作用的結果,除設備自身的原因以外,器件編帶不良對其也產生極大的影響,主要表現在: 
            A、齒孔間距誤差較大。
            B、器件形狀欠佳。
            C、編帶方孔形狀不規則或太大,從而導致器件被掛住或橫向翻轉。
            D、紙帶與塑料熱壓帶粘力過大,不能正常剝離,或器件被粘在底帶上。
            E、器件底部有油污。

            六、貼片機常見故障
            1、當出現故障時,建議按如下思路來解決問題:
            A、詳細分析設備的工作順序及它們之間的邏輯關系。
            B、了解故障發生的部位、環節及其程度,以及有無異常聲音。
            C、了解故障發生前的操作過程。
            D、是否發生在特定的貼裝頭、吸嘴上。
            E、是否發生在特定的器件上。
            F、是否發生在特定的批量上。
            G、是否發生在特定的時刻。

            2、常見故障的分析
            A、元器件貼裝偏移主要指元器件貼裝在PCB上之后,在X-Y出現位置偏移,其產生的原因如下:

            (1)PCB板的原因 a:PCB板曲翹度超出設備允許范圍。上翹最大1.2MM,下曲最大0.5MM。b:支撐銷高度不一致,致使印制板支撐不平整。c:工作臺支撐平臺平面度不良 d:電路板布線精度低、一致性差,特別是批量與批量之間差異大。
            (2)貼裝吸嘴吸著氣壓過低,在取件及貼裝應在400mmHG以上。
            (3)貼裝時吹氣壓力異常。
            (4)膠粘劑、焊錫膏涂布量異常或偏離。導致元件貼裝時或焊接時位置發生漂移,過少導致元件貼裝后在工作臺高速運動時出現偏離原位,涂敷位置不準確,因其張力作用而出現相應偏移。
            (5)程序數據設備不正確。
            (6)基板定位不良。
            (7)貼裝吸嘴上升時運動不平滑,較為遲緩。
            (8)X-Y工作臺動力件與傳動件間連軸器松動。
            (9)貼裝頭吸嘴安裝不良。
            (10)吹氣時序與貼裝頭下降時序不匹配。
            (11)吸嘴中心數據、光學識別系統的攝像機的初始數據設值不良。

            B、器件貼裝角度偏移主要是指器件貼裝時,出現角度方向旋轉偏移,其產生的主要原因有以下幾方面:
            (1)PCB板的原因 a:PCB板曲翹度超出設備允許范圍 b:支撐銷高度不一致,使印制板支撐不平整。C:工作臺支撐平臺平面度不良。d:電路板布線精度低,一致性差,特別是批量與批量之間差異大。
            (2)貼裝吸嘴吸著氣壓過低,在取件及貼裝應在400mmHG以上。
            (3)貼裝時吹氣壓異常。
            (4)膠粘劑、焊錫膏涂布量異常或偏離。
            (5)程序數據設備不正確。
            (6)吸嘴端部磨損、堵塞或粘有異物。
            (7)貼裝吸嘴上升或旋轉運動不平滑,較為遲緩。
            (8)吸嘴單元與X-Y工作臺之間的平行度不良或吸嘴原點檢測不良。
            (9)光學攝像機安裝楹動或數據設備不當。
            (10)吹氣時序與貼裝頭下降時序不匹配。

            C、元件丟失:主要是指元件在吸片位置與貼片位置間丟失。
            其產生的主要原因有以下幾方面:
            (1)程序數據設備錯誤
            (2)貼裝吸嘴吸著氣壓過低。在取下及貼裝應400MMHG以上。
            (3)吹氣時序與貼裝應下降時序不匹配
            (4)姿態檢測供感器不良,基準設備錯誤。
            (5)反光板、光學識別攝像機的清潔與維護。

            D、取件不正常:
            (1)編帶規格與供料器規格不匹配。
            (2)真空泵沒工作或吸嘴吸氣壓過低太低。
            (3)在取件位置編帶的塑料熱壓帶沒剝離,塑料熱壓帶未正常拉起。
            (4)吸嘴豎直運動系統進行遲緩。
            (5)貼裝頭的貼裝速度選擇錯誤。
            (6)供料器安裝不牢固,供料器頂針運動不暢、快速開閉器及壓帶不良。
            (7)切紙刀不能正常切編帶。
            (8)編帶不能隨齒輪正常轉動或供料器運轉不連續。
            (9)吸片位置時吸嘴不在低點,下降高度不到位或無動作。
            (10)在取件位吸嘴中心軸線與供料器中心軸引線不重合,出現偏離。
            (11)吸嘴下降時間與吸片時間不同步。
            (12)供料部有振動
            (13)元件厚度數據設備不正確。
            (14)吸片高度的初始值設備有誤。

            E、隨機性不貼片主要是指吸嘴在貼片位置低點是不貼裝出現漏貼。
            其產生的主要原因有以下幾方面:
            (1)PCB板翹曲度超出設備許范圍,上翹最大1.2MM,下曲最大0.4MM 。
            (2)支撐銷高度不一致或工作臺支撐平臺平面度不良。
            (3)吸嘴部粘有交液或吸嘴被嚴重磁化。
            (4)L吸嘴豎直運動系統運行遲緩。
            (5)吹氣時序與貼裝頭下降時序不匹配。
            (6)印制板上的膠量不足、漏點或機插引腳太長。
            (7)吸嘴貼裝高度設備不良。
            (8)電磁閥切換不良,吹氣壓力太小。
            (9)某吸嘴出現NG時,器件貼裝STOPPER氣缸動作不暢,未及時復位。

            F、取件姿態不良:主要指出現立片,斜片等情況。
            其產生的主要原因有以下幾方面:
            (1)真空吸著氣壓調節不良。
            (2)吸嘴豎直運動系統運行遲緩。
            (3)吸嘴下降時間與吸片時間不同步。
            (4)吸片高度或元件厚度的初始值設置有誤,吸嘴在低點時與供料部平臺的距離不正確。
            (5)編帶包裝規格不良,元件在安裝帶內晃動。
            (6)供料器頂針動作不暢、快速載閉器及壓帶不良。
            (7)供料器中心軸線與吸嘴垂直中心軸線不重合,偏移太大。

            七、管理方法不科學
               基礎管理如何利用好性能優良的設備,使之創造最大限度的利潤,是企業追求的目標,如何才能實現目標,主要靠科學的管理方法:

            A、建立定期的員工培訓制度,提高員工素質。人是企業的靈魂,是企業創業與發展的根本所在。因此必須注重員工隊伍的技能培訓與思想觀念的培訓,應能熟練、正確地操作設備,正確安裝、使用供料器,定時維護、保養設備、才能有效地保證產品質量,降低物耗,提高生產效率。

            B、建立定期的設備維護保養計劃。推進TPM管理,實行預防性能維護與檢修,從而減少設備因臨時故障面停機的時間,追求最大限度的設備利用效率。

            C、健全設備維修檔案。①維修記錄。記錄故障發生的現象,分析過程,處理情況,備件更換等。②維備件更換記錄。分析備件更換的原因,備件更換周期,減少備件積壓資金,降低生產成本。

            D、健全設備運行檔案。①設備運行狀態及時登錄表。②設備運行狀態一覽表。③運行狀態監控圖。④維修工當班設備運行狀態監控圖。⑤設備月運行狀一覽表。⑥設備月運行狀態總結表。

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