如何提高和保持SMT設(shè)備貼裝率

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

貼片機(jī)是在不對器件和基礎(chǔ)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(zhǔn)確地將器件貼裝在指定位置上，目前已廣泛應(yīng)用于軍工、家電、通訊、計(jì)算機(jī)等行業(yè)。SMT設(shè)備在選購時(shí)主要考慮其貼裝精度與貼裝速度，在實(shí)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(shè)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(shí)間內(nèi)器件實(shí)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(cuò)誤數(shù)、識(shí)別錯(cuò)誤數(shù)、立片數(shù)、丟失數(shù)等，而識(shí)別錯(cuò)誤又分器件規(guī)格尺寸錯(cuò)誤與器件光學(xué)識(shí)別不良兩種。貼片機(jī)無論是小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)，也無論是中速機(jī)，高速機(jī)，它們主要都是由器件貯運(yùn)裝置、XY工作臺(tái)、貼裝頭以及控制系統(tǒng)組成。貼裝頭是貼片機(jī)的核心和關(guān)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(gè)，多則8個(gè)，可同時(shí)或單獨(dú)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(xué)識(shí)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(diǎn)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(jī)從取件 貼裝整個(gè)流程，就單純從設(shè)備方面來看，在正確設(shè)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(shè)備貼裝率的主要因素是在取件位置，根據(jù)設(shè)備統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)信息情報(bào)，其影響占整個(gè)影響因素的80%以上。而造成的原因有：一方面是器件貯運(yùn)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(dòng)方式有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械式驅(qū)動(dòng)以及氣缸驅(qū)動(dòng)等幾種，這里以機(jī)械式驅(qū)動(dòng)為例，說明供料器對貼裝率的影響： 1：驅(qū)動(dòng)部分磨損機(jī)械式驅(qū)動(dòng)地靠凸輪主軸驅(qū)動(dòng)供料機(jī)構(gòu)，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(dòng)元器件編帶前進(jìn)一個(gè)進(jìn)距，同時(shí)帶動(dòng)塑料卷帶盤將編帶上的塑料帶帽離，吸嘴下降完成取件動(dòng)作。但由于供料機(jī)構(gòu)高速訪問供料器，經(jīng)長時(shí)間的使用之后，供料器的棘爪磨損嚴(yán)重，造成棘爪不能驅(qū)動(dòng)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(yīng)仔細(xì)檢查供料器，對棘爪輪已磨損的供料器應(yīng)立即修復(fù)，不能修復(fù)的應(yīng)及時(shí)更換。 2：供料器結(jié)構(gòu)件變形由于長期使用或操作工操作不當(dāng)，其壓帶蓋板、頂針、彈簧 及其它運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生變形、銹蝕等，從而導(dǎo)致器件吸偏、立片或者吸不到器件，因此應(yīng)定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以免造成器件的大量浪費(fèi)，同時(shí)在安裝共料器應(yīng)正確、牢固地安裝在供料部平臺(tái)上，特別是無供料器高度檢測的設(shè)備，否則可能會(huì)造成供料器或設(shè)備損壞。 3：供料器潤滑不良一般對供料器的維護(hù)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(fù)壓不足，吸嘴取件前自動(dòng)轉(zhuǎn)換貼裝頭上的機(jī)械閥，由吹氣轉(zhuǎn)換為真它吸附，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，當(dāng)吸取部品后，負(fù)壓傳感器檢測值在一定范圍內(nèi)時(shí)，機(jī)器正常，反之吸著不良。一般在取件位到貼裝位吸嘴處的負(fù)壓應(yīng)至少在400mmＨg以上，當(dāng)貼裝大器件負(fù)壓應(yīng)在70mmHg以上，因此應(yīng)定期清洗真空泵內(nèi)的過濾器，以保證足夠的負(fù)壓；同時(shí)應(yīng)定期的檢查負(fù)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(yīng)定期更換，一般吸嘴上的過濾器至少應(yīng)半個(gè)月更換一次，貼裝頭上的過濾器應(yīng)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(shí)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(shí)監(jiān)控制吸嘴的取件情況，對堵塞或取件不良的吸嘴應(yīng)及時(shí)清洗或更換，以保證良好的狀態(tài)，同時(shí)在安裝吸嘴時(shí)，必須保證正確、牢固的安裝，否則會(huì)造成吸嘴或設(shè)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(shí)別系統(tǒng)與器件姿態(tài)檢測。

1：光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)是固定安裝的一個(gè)光學(xué)攝像系統(tǒng)，它是在貼裝頭的旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)攝像頭識(shí)別元器件外形輪廓從而光學(xué)成像，同時(shí)把相對于攝像機(jī)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(dòng)控制系統(tǒng)，從而進(jìn)行XY坐標(biāo)位置偏差與θ角度偏差的補(bǔ)償，其優(yōu)點(diǎn)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(shí)別方式以器件電極為識(shí)別依據(jù)，識(shí)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(shí)別方式。而透射識(shí)別方式是以元件外形為識(shí)別依據(jù)，識(shí)別精度受吸嘴尺寸的影響當(dāng)吸嘴形大于器件輪廓時(shí)，識(shí)別圖像中有吸嘴的輪廓 。由于光學(xué)攝像系統(tǒng)的光源經(jīng)過一段時(shí)間使用之后，光照強(qiáng)度會(huì)逐漸下降，因光照強(qiáng)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(qiáng)度的減小，灰度值也隨之減小，但機(jī)器內(nèi)存儲(chǔ)的灰度值不會(huì)自動(dòng)隨著光源光照強(qiáng)度的減小而減小，則當(dāng)灰度值低于一定值時(shí)，圖像就無法識(shí)別，因此必須定期進(jìn)行校正檢測①重新示校②調(diào)整光圈焦距。灰度值才會(huì)與光源光照強(qiáng)度成正比。當(dāng)光源光強(qiáng)度弱到無法識(shí)別器件時(shí)，就必須更換光源，同時(shí)應(yīng)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(qiáng)度，導(dǎo)致識(shí)別不良發(fā)生；另一方面還必須正確設(shè)置攝像機(jī)的有關(guān)初始數(shù)據(jù)。

2：整件姿態(tài)檢測是通過安裝在機(jī)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(zhǔn)確檢測器件的厚度，當(dāng)部品庫內(nèi)設(shè)定的厚度值與實(shí)測值超出允許的誤差范圍時(shí)，會(huì)出現(xiàn)厚度檢測不良，導(dǎo)致部品損耗。因此正確設(shè)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(zhǔn)數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的，必須經(jīng)常復(fù)測器件的厚度。同時(shí)應(yīng)經(jīng)常對線性傳感器進(jìn)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(shè)備貼裝正確率是一個(gè)多因素共同作用的結(jié)果，除設(shè)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(dǎo)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(chǔ)管理 如何利用好性能優(yōu)良的設(shè)備，使之創(chuàng)造最大限度的利潤，是企業(yè)追求的目標(biāo)，如何才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，主要靠科學(xué)的管理方法： A：建立定期的員工培訓(xùn)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(duì)伍的技能培訓(xùn)與思想觀念的培訓(xùn)，應(yīng)能熟練、正確地操作設(shè)備，正確安裝、使用供料器，定時(shí)維護(hù)、保養(yǎng)設(shè)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(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。推進(jìn)TPM管理，實(shí)行預(yù)防性能維護(hù)與檢修，從而減少設(shè)備因臨時(shí)故障面停機(jī)的時(shí)間，追求最大限度的設(shè)備利用效率。 C：健全設(shè)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(shè)備運(yùn)行檔案。 ①：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)登錄表。 ②：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一覽表。 ③：運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控圖。 ④：維修工當(dāng)班設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控圖。 ⑤：設(shè)備月運(yùn)行狀一覽表。 ⑥：設(shè)備月運(yùn)行狀態(tài)總結(jié)表。

七：貼片機(jī)常見故障

1：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，建議按如下思路來解決問題： A：詳細(xì)分析設(shè)備的工作順序及它們之間的邏輯關(guān)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(shí)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(shè)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(tái)支撐平臺(tái)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(yīng)在400mmHG以上。（3）：貼裝時(shí)吹氣壓力異常。（4）：膠粘劑、焊錫膏涂布量異常或偏離。導(dǎo)致元件貼裝時(shí)或焊接時(shí)位置發(fā)生漂移，過少導(dǎo)致元件貼裝后在工作臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偏離原位，涂敷位置不準(zhǔn)確，因其張力作用而出現(xiàn)相應(yīng)偏移。（5）：程序數(shù)據(jù)設(shè)備不正確。（6）：基板定位不良。（7）：貼裝吸嘴上升時(shí)運(yùn)動(dòng)不平滑，較為遲緩。（8）：X-Y工作臺(tái)動(dòng)力件與傳動(dòng)件間連軸器松動(dòng)。（9）：貼裝頭吸嘴安裝不良。（10）：吹氣時(shí)序與貼裝頭下降時(shí)序不匹配。（11）：吸嘴中心數(shù)據(jù)、光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)的初始數(shù)據(jù)設(shè)值不良。

B：元器件貼裝角度偏移主要是指器件貼裝時(shí)，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(shè)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(tái)支撐平臺(tái)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(yīng)在400mmHG以上。（3）：貼裝時(shí)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(shè)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(yùn)動(dòng)不平滑，較為遲緩。（8）：吸嘴單元與X-Y工作臺(tái)之間的平行度不良或吸嘴原點(diǎn)檢測不良。（9）：光學(xué)攝像機(jī)安裝楹動(dòng)或數(shù)據(jù)設(shè)備不當(dāng)。（10）：吹氣時(shí)序與貼裝頭下降時(shí)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(shè)備錯(cuò)誤（2）：貼裝吸嘴吸著氣壓過低。在取下及貼裝應(yīng)400MMHG以上。（3）：吹氣時(shí)序與貼裝應(yīng)下降時(shí)序不匹配（4）：姿態(tài)檢測供感器不良，基準(zhǔn)設(shè)備錯(cuò)誤。（5）：反光板、光學(xué)識(shí)別攝像機(jī)的清潔與維護(hù)。

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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行遲緩。（5）：貼裝頭的貼裝速度選擇錯(cuò)誤。（6）：供料器安裝不牢固，供料器頂針運(yùn)動(dòng)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(dòng)或供料器運(yùn)轉(zhuǎn)不連續(xù)。（9）：吸片位置時(shí)吸嘴不在低點(diǎn)，下降高度不到位或無動(dòng)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(shí)間與吸片時(shí)間不同步。（12）：供料部有振動(dòng)（13）：元件厚度數(shù)據(jù)設(shè)備不正確。（14）：吸片高度的初始值設(shè)備有誤。

E：隨機(jī)性不貼片主要是指吸嘴在貼片位置低點(diǎn)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(shè)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(tái)支撐平臺(tái)平面度不良。（3）：吸嘴部粘有交液或吸嘴被嚴(yán)重磁化。（4）：L吸嘴豎直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行遲緩。（5）：吹氣時(shí)序與貼裝頭下降時(shí)序不匹配。（6）：印制板上的膠量不足、漏點(diǎn)或機(jī)插引腳太長。（7）：吸嘴貼裝高度設(shè)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(shí)，器件貼裝STOPPER氣缸動(dòng)作不暢，未及時(shí)復(fù)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行遲緩。（3）：吸嘴下降時(shí)間與吸片時(shí)間不同步。（4）：吸片高度或元件厚度的初始值設(shè)置有誤，吸嘴在低點(diǎn)時(shí)與供料部平臺(tái)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(dòng)。（6）：供料器頂針動(dòng)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。