如何提高和保持SMT設備貼裝率

今天以旋轉(zhuǎn)頭貼片機為例，從多方面詳細闡述影響設備貼裝率低下的原因，并詳細介紹了SMT設備常見故障的檢查內(nèi)容。

貼片機是在不對器件和基礎板造成任何損壞的情況下，穩(wěn)定、快速、完整、正確地吸取器件，并快速準確地將器件貼裝在指定位置上，目前已廣泛應用于軍工、家電、通訊、計算機等行業(yè)。SMT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(chǎn)品質(zhì)量、降低有利于產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)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(nèi)器件實際貼裝數(shù)與吸數(shù)之比，即： 貼裝率= ×100% 吸著數(shù)其中總棄件數(shù)是指吸著錯誤數(shù)、識別錯誤數(shù)、立片數(shù)、丟失數(shù)等，而識別錯誤又分器件規(guī)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(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)頭又分在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)與在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn) 。 A：器件吸起吸嘴吸起高度切換 B：θI旋轉(zhuǎn)（±90’） C：器件光學識別 D：器件姿態(tài)檢測 θ2旋轉(zhuǎn)（±90’） E：貼裝器件/吸嘴高度切換 F：θ3旋轉(zhuǎn)（±180’-θ）吸嘴原點檢測不良品排除 G：吸嘴轉(zhuǎn)換 H：吸嘴號碼檢測根據(jù)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(jù)設備統(tǒng)計的生產(chǎn)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，兩者中供料器的影響占６０％左右，40%左右是由于吸嘴污染所造成。

二、供料器的影響主要集中在供料異常。供料器的驅(qū)動方式有馬達驅(qū)動、機械式驅(qū)動以及氣缸驅(qū)動等幾種，這里以機械式驅(qū)動為例，說明供料器對貼裝率的影響： 1：驅(qū)動部分磨損機械式驅(qū)動地靠凸輪主軸驅(qū)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(jīng)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(qū)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(jié)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)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(yǎng)，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(nèi)部原因，也有外部原因。 1：內(nèi)部原因一方面是真空負壓不足，吸嘴取件前自動轉(zhuǎn)換貼裝頭上的機械閥，由吹氣轉(zhuǎn)換為真它吸附，產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(tài)。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(huán)境或氣源不純凈被污染堵塞而發(fā)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(huán)境中的粉塵，特別是紙編帶包裝的元器件在切斷之后產(chǎn)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(jiān)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(tài)，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(tǒng)是貼裝精度與貼裝正確性的必要保證。分為器件光識別系統(tǒng)與器件姿態(tài)檢測。

1：光學識別系統(tǒng)是固定安裝的一個光學攝像系統(tǒng)，它是在貼裝頭的旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)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(zhuǎn)角度測量并記錄下來，傳遞給傳動控制系統(tǒng)，從而進行XY坐標位置偏差與θ角度偏差的補償，其優(yōu)點在于精確性與可適用于各種規(guī)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(jù)，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(jù)，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(tǒng)的光源經(jīng)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(tài)攝像轉(zhuǎn)換的灰度值成正比，灰度值越大，則數(shù)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(nèi)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(diào)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(fā)生；另一方面還必須正確設置攝像機的有關初始數(shù)據(jù)。

2：整件姿態(tài)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(tài)，并準確檢測器件的厚度，當部品庫內(nèi)設定的厚度值與實測值超出允許的誤差范圍時，會出現(xiàn)厚度檢測不良，導致部品損耗。因此正確設置部品庫內(nèi)器件的數(shù)據(jù)以及厚度檢測控制順的基準數(shù)據(jù)是至關重要的，必須經(jīng)常復測器件的厚度。同時應經(jīng)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(tài)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(jié)果，除設備自身的原因以外，器件編帶不良對其也產(chǎn)生極大的影響，主要表現(xiàn)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(guī)則或太大，從而導致器件被掛住或橫向翻轉(zhuǎn)。 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：基礎管理 如何利用好性能優(yōu)良的設備，使之創(chuàng)造最大限度的利潤，是企業(yè)追求的目標，如何才能實現(xiàn)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(zhì)。人是企業(yè)的靈魂，是企業(yè)創(chuàng)業(yè)與發(fā)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(yǎng)設備、才能有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低物耗，提高生產(chǎn)效率。 B ：建立定期的設備維護保養(yǎng)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(fā)生的現(xiàn)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(chǎn)成本。 D：健全設備運行檔案。 ①：設備運行狀態(tài)及時登錄表。 ②：設備運行狀態(tài)一覽表。 ③：運行狀態(tài)監(jiān)控圖。 ④：維修工當班設備運行狀態(tài)監(jiān)控圖。 ⑤：設備月運行狀一覽表。 ⑥：設備月運行狀態(tài)總結(jié)表。

七：貼片機常見故障

1：當出現(xiàn)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(fā)生的部位、環(huán)節(jié)及其程度，以及有無異常聲音。 C：了解故障發(fā)生前的操作過程。 D：是否發(fā)生在特定的貼裝頭、吸嘴上。 E：是否發(fā)生在特定的器件上。 F：是否發(fā)生在特定的批量上。 G：是否發(fā)生在特定的時刻。

2：常見故障的分析。

A：元器件貼裝位置偏移主要指元器件貼裝在PCB上之后，在X-Y出現(xiàn)位置偏移，其產(chǎn)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(fā)生漂移，過少導致元件貼裝后在工作臺高速運動時出現(xiàn)偏離原位，涂敷位置不準確，因其張力作用而出現(xiàn)相應偏移。（5）：程序數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、光學識別系統(tǒng)的攝像機的初始數(shù)據(jù)設值不良。

B：元器件貼裝角度偏移主要是指器件貼裝時，出現(xiàn)角度方向旋轉(zhuǎn)偏移，其產(chǎn)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(chǎn)生的主要原因有以下幾方面：（1）：程序數(shù)據(jù)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(tài)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(guī)格與供料器規(guī)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(tǒng)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(zhuǎn)動或供料器運轉(zhuǎn)不連續(xù)。（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(xiàn)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(shù)據(jù)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(xiàn)漏貼。其產(chǎn)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(tǒng)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(xiàn)NG時，器件貼裝STOPPER氣缸動作不暢，未及時復位。

F：取件姿態(tài)不良：主要指出現(xiàn)立片，斜片等情況。其產(chǎn)生的主要原因有以下幾方面：（1）：真空吸著氣壓調(diào)節(jié)不良。（2）：吸嘴豎直運動系統(tǒng)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(guī)格不良，元件在安裝帶內(nèi)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。