Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

10-03
2016
Предупреждение дефектов производства

Уникальные возможности при правильном подборе опций для автоматов JUKI

Известно, что качественное изделие должно быть произведено «с первой сборки», то есть на этапе производства, а не в процессе проверки и устранения дефектов в конце производственного цикла. С увеличением сложности электронных изделий тестирование и последующее устранение дефектов производства становятся не только все более востребованными, но и более дорогостоящими операциями. В то же время в противоречие с этими тенденциями приходят требования уменьшения себестоимости и сокращения сроков изготовления. В статье мы покажем, какие дополнительные возможности предоставляют сборочные автоматы фирмы JUKI для обеспечения качества и уменьшения затрат на устранение дефектов производства.

Каждый управляющий производством знаком с ситуацией, которая происходит, как правило, в 16:00 в пятницу. Сборочная конвейерная линия подготовлена к производству нового изделия и производство начато в условиях крайней нехватки времени. Под окнами цеха в ожидании готовой продукции стоит транспорт заказчика. И в этот момент перед вами появляется ваш коллега с платой в руках и известием, что контроллеры ОТК обнаружили, что все диоды на собранных платах установлены с неправильной полярностью. Ошибка, связанная с неправильной ориентацией компонентов в ленте, конечно, исправлена, производство продолжено, но что делать с платами, которые уже запаяны? Кто будет устранять дефекты на 30 платах с неправильно установленными компонентами? И это все происходит, конечно же, в пятницу вечером… 

На следующем совещании вы ставите перед руководством вопрос об обязательной установке в вашу производственную линию машины AOI (автоматическая оптическая инспекция) и рентгеновской системы для контроля BGA и CGA-компонентов. Но даже имея эти машины, вам все равно время от времени приходится сталкиваться с необходимостью ремонта неправильно смонтированных плат. Для обеспечения качественного контроля необходима полная проверка после каждого шага технологического процесса. Реальность показывает, что более четверти всех приобретенных систем AOI размещается после этапа установки компонентов, до пайки плат. 

С увеличением плотности монтажа и уменьшением размеров компонентов тестовые системы становятся все более сложными и дорогими. С другой стороны, и это известный факт, системы AOI не могут распознать все ошибки установки компонентов (например, номиналы пассивных компонентов, скрытые контактные площадки BGA-компонентов и т. д.). Быстрый взгляд на проблему говорит о том, что улучшение качества установки компонентов в любом случае даст преимущества.

Мы не хотим в этой статье принизить важность применения тестовых систем, мы только хотим подчеркнуть, что настоящее качественное изделие должно быть произведено сразу, «с первой сборки», без переделки, а дефект должен не исправляться, а предотвращаться. На схеме представлен анализ ошибок при установке компонентов, которых можно избежать путем правильного подбора опций для автоматов-установщиков. В этой статье мы не рассматриваем аспекты ошибок программирования и подготовки производства, и как избежать этих ошибок, хотя компания JUKI имеет очень интересные решения и в этой части.

В нижней части диаграммы (неправильное расположение компонентов, отсутствие компонентов и т. д.) указаны дефекты, которые могут быть внесены самой сборочной машиной. Появление этих дефектов определяется техническими возможностями сборочных машин. Верхняя половина диаграммы указывает внешние дефекты, то есть те, которые не зависят от технических возможностей машин, но которые могут быть распознаны самой машиной при правильном подборе опций. И такие опции будут доступны заказчику, если в его технологической линии установлены автоматы JUKI.
Технологии при конструировании сборочных автоматов и их технические возможности.

Точность размещения любого сборочного автомата можно узнать из его спецификации. Но прояснение следующих ключевых вопросов даст большее представление о возможностях машин.

  • Как изменяется точность установки в процессе жизненного цикла машины?
В качестве примера, JUKI разработала уникальную цельнолитую термостабилизированную жесткую станину. Она позволяет не только обеспечить максимальную виброустойчивость и точность при больших уровнях ускорений на маленьких дистанциях, но и сохранять заявленную точность и повторяемость в течение всей жизни автомата.

  • Как изменяется точность установки маленьких компонентов, таких как 0402 и 0201, с увеличением плотности монтажа?
Помимо точности установки по осям X-Y в условиях высокой плотности монтажа очень важен непрерывный контроль позиционирования и последовательность установки (с целью исключить сдувание компонентов при установке). Применяемый в автоматах JUKI контролируемый вакуум полностью исключает эффект «сдувания» компонентов в условиях сверхплотного монтажа.

  • Как показывает практика, одним из важнейших элементов при автоматической установке компонентов является точное и корректное распознавание реперных знаков. Возможности автомата по их распознаванию особенно важны в случае применения фольгированной или керамической подложек либо при плохом качестве реперных знаков. Применяемая в автоматах JUKI система распознавания реперных точек специально предназначена для таких случаев и представляет собой высокоточную камеру с подсветкой под разными углами и с разной интенсивностью.

  • С точки зрения точности важен также контроль позиционирования компонентов, который будет описан несколько ниже.
Применяемое в машинах JUKI лазерное центрирование предоставляет огромные преимущества при измерении внешних размеров компонентов. Современные лазерные системы центрирования имеют разрешающую способность, значительно превышающую разрешающую способность любой CCD-камеры. Компоненты могут быть измерены по всем трем координатам.
Еще одним преимуществом лазерных систем является то, что они не подвержены влиянию световых бликов. Кроме того, лазер закреплен на установочной головке, поэтому все измерения производятся действительно «на лету» без уменьшения производительности, а контроль положения компонента ведется непрерывно от момента захвата до момента установки.

Распознавание неправильных и дефектных компонентов
  • При помощи системы измерения электрических параметров компонентов (CVS), применяемой на автоматах JUKI, можно избежать ошибок подготовки производства. Эта система позволяет измерить номинал резисторов, ёмкостей и диодов и тем самым проконтролировать заправку ленты с нужным компонентом в соответствующий питатель. Незначительная стоимость и простота использования делает эту опцию привлекательной, так как ее наличие позволяет избежать дефектов, вызванных неправильным номиналом, еще до появления их в готовом изделии, то есть позволяет предотвратить дефект.
  • Гораздо более сложным является определение дефектов компонентов при помощи видеосистем. Как правило, видеосистема состоит из камеры, оптической системы (линзы), источника света (подсветки) и программного обеспечения. Для производителей автоматов камера и линзы являются покупным изделием и заказываются из стандартного ряда у одного из многих поставщиков в соответствии с требуемыми параметрами. В противоположность этому система подсветки и программное обеспечение разрабатываются специально под требования автомата-установщика и, в конечном итоге, именно они определяют большую разницу между видеосистемами у разных производителей автоматов. 
Система подсветки, от которой зависят отражение, тени и контраст изображения, является краеугольным камнем любой оптической системы. Разработанная JUKI гибкая система подсветки позволяет осуществлять монтаж очень зависимых от направления и типа подсветки компонентов (например, компонентов из полиамидной фольги с высокой отражающей способностью; CCGA-компонентов, высокие выводы которых дают тень; длинных разъемов и т.д.). На рисунке указаны различные варианты направления и цвета подсветки, применяемые в видеосистемах автоматов JUKI KE-2060 и KE-2055.
  • Для полного трехмерного измерения компонента в дополнение к стандартной видеосистеме в автоматах JUKI может применяться опциональная система проверки копланарности выводов микросхем. Для больших QFP, BGA и CGA микросхем проверка копланарности имеет очень большую важность именно на этом этапе производства. Для определения этого дефекта на уже спаянном изделии применяются не только дорогостоящие системы AOI, но и еще более дорогие рентгеновские системы. Стоимость опции проверки копланарности для автомата является недешевой, но она неизмеримо ниже, чем стоимость систем AOI и AXI, и кроме этого, выявление дефекта еще до установки компонента позволяет избежать дорогостоящих ремонтных работ. Датчик копланарности JUKI использует лазерную технологию. 

Измерения и вычисления проводятся по трем методам:
  • Колинейность (рис. 10)
  • Копланарность QFP и SOP в соответствии с методом «трех точек» по стандартам EIAJED 7401-4 и EIAJED-7304-1 (рис. 11)
  • Проверка BGA по стандарту EIAJED-7304 (рис.12)

Выводы
Принимая решение о приобретении автомата для установки SMD-компонентов, необходимо тщательно изучить его характеристики, особенно точность установки компонентов. Некоторые очень важные технические детали не отражаются в общих характеристиках машин, и их необходимо уточнять у поставщика. Более того, приобретение автомата со слабой технологией определения дефектов установки часто приводит к увеличению стоимости контроля качества. А это означает, что параметр «самая низкая стоимость владением» (Lowest Cost of Ownership) должен применяться не только к каждой отдельной единице оборудования в линии, но и ко всей линии в целом, а решающее значение для «стоимости владения» линией имеет автомат для установки компонентов. Автоматы JUKI, имеющие репутацию самых надежных в отрасли машин со стандартным 3-летним гарантийным сроком, имеют самую низкую «стоимость владения».

В настоящий момент фирма JUKI предлагает 4 модели автоматов для обеспечения гибкости при построении производственных линий.

FX-1R — автомат для установки чип-компонентов
  • 2 головки по 4 наконечника на каждой.
  • Независимое перемещение по оси X с помощью линейного двигателя. 
  • Одновременное лазерное центрирование «на лету» (MNLA— Multi-Nozzle Laser Align).
  • Устанавливаемые компоненты: 0201 — 26,5W11 мм (20W20 мм).
  • Производительность: 25 000 комп./час (по IPC 9850).
  • Питатели: 80W8 мм (макс.).
  • Точность установки: 50 мкм (лазерное центрирование).

КЕ-2050R — автомат для установки чип-компонентов
  • 1 головка с 4 наконечниками. 
  • Одновременное лазерное центрирование «на лету» (MNLA — Multi-Nozzle Laser Align).
  • Устанавливаемые компоненты: 0201 — 26,5W11 мм (20W20 мм).
  • Производительность: 13 200 комп./час (по IPC 9850).
  • Питатели: 80W8 мм (макс.).
  • Точность установки: 50 мкм (лазерное центрирование).

КЕ- 2055R — автомат для установки чип-компонентов и микросхем с мелким шагом
  • 1 головка с 4 наконечниками. 
  • Одновременное лазерное центрирование «на лету» (MNLA — Multi-Nozzle Laser Align). 
  • Видеоцентрирование микросхем с мелким шагом.
  • Устанавливаемые компоненты: 0201 — 26,5W11 мм (20W20 мм).
  • Производительность: 13 200 комп./час (по IPC 9850).
  • Питатели: 80W8 мм (макс.).
  • Точность установки: 50 мкм (лазерное центрирование).

КЕ-2060R — высокоточный автомат
  • 1 головка с 4 наконечниками. 
  • Одновременное лазерное центрирование «на лету» (MNLA — Multi-Nozzle Laser Align).
  • 1 головка с одним наконечником для FinePitch-компонентов (FMLA Focus Modular Laser Alignment). 
  • Лазерное и видеоцентрирование.
  • MNVC — одновременное видеоцентрирование всеми наконечниками Multi-Nozzle Vision Centering (опция).
  • Устанавливаемые компоненты: 0201 — 50W150 мм (74W74 мм).
  • Производительность: 12 500 комп./час (по IPC 9850).
  • 3400 комп./час MNVC (FinePitch-компоненты).
  • Установка микросхем с шагом выводов до 0,4 мм стандартно (до 0,2 мм — опция).
  • Питатели: 80W8 мм (макс.).
  • Точность установки: 50 мкм (лазерное центрирование); 30 мкм (видеоцентрирование).

Узнать более подробную информацию о данном оборудовании Вы можете у специалистов компании «Совтест АТЕ» по телефону 8 (800) 200-54-17 или направив официальный запрос
Отправить запрос