Почему машина SMT отбраковывает компоненты?

SMT Отклонение компонента машины обычно означает, что система размещения обнаружила, что компонент невозможно выбрать, удержать, распознать, исправить или разместить в пределах требуемого допуска. В повседневном производстве эту проблему часто называют «выбрасыванием компонента» или «отбраковкой компонента», но настоящая причина может заключаться в устройстве подачи, кармане для ленты, сопле, вакуумном тракте, библиотеке машинного зрения, состоянии материала или данных программы. Более низкий процент отказов при выборе и размещении начинается с определения точной точки, где происходит отказ.

В этой статье инженерам, техническим специалистам и руководителям производства на практике объясняются наиболее распространенные причины отказа компонентов SMT. Основное внимание уделяется тому, как разделить механические, материальные, оптические и технологические дефекты, чтобы команда могла сократить количество отходов, не скрывая рисков качества.

1. Поймите, что на самом деле означает «отказ от компонентов».

Отказ компонента – это не одна ошибка. Это машинное решение, принимаемое после того, как система размещения обнаруживает, что компонент или результат захвата находятся за пределами разрешенного окна процесса. Машина может отбраковать компонент сразу после захвата, после распознавания камерой, во время коррекции или после вакуумной проверки. Оператор видит один результат, но машина может реагировать на несколько разных сигналов.

1.1 Отторжение – это симптом, а не первопричина

Компонент может быть отклонен, поскольку он не был выбран правильно. Он также может быть выбран правильно, но выглядеть повернутым под камерой. В другом случае камера может видеть хороший компонент, но библиотека пакетов может содержать неправильный размер корпуса, форму вывода или определение полярности. Вот почему изменение одного значения допуска редко решает проблему надолго.

Хорошее устранение неполадок начинается с вопроса, где происходит отказ. Если отказ появляется до визуального осмотра, группа должна сначала проверить внешний вид питателя, состояние сопла, высоту захвата и значение вакуума. Если отказ происходит после визуального осмотра, более важными становятся изображение камеры, освещение, порог распознавания, данные упаковки и внешний вид компонента.

1.2. Процент отказов следует считывать по шаблону.

В полезном отчете об отклонении должен быть указан затронутый компонент, слот питателя, номер сопла, головка, полоса машины, положение PCB, время и партия. Если один и тот же компонент выходит из строя в разных положениях устройства подачи, проблема может заключаться в данных упаковки или различиях в материале. Если на одном и том же фидере выходит из строя другой компонент, фидер является подозрительным. Если на одном сопле выходит из строя множество компонентов, необходимо обратить внимание на сопло или вакуумный тракт.

2. Проблемы с устройством подачи и лентой — частые причины отклонения

Состояние питателя — это одна из первых областей, которую необходимо проверить, когда увеличивается отбраковка компонента SMT. Питатель подает компонент в сопло. Если деталь находится в неправильном положении захвата, лучшая головка машины и система технического зрения не смогут обеспечить стабильное производство.

2.1 Неправильная индексация питателя

Ошибка индексации устройства подачи возникает, когда лента продвигается с неправильным шагом. Компонент может находиться слишком далеко вперед, слишком далеко назад или частично под защитной лентой. Затем сопло захватывает компонент не в той точке или касается кармана ленты. Это может привести к пропущенному звукоснимателю, наклону звукоснимателя, повреждению компонента или отказу зрения.

Операторы должны сравнить запрограммированную высоту звука с реальной компонентной лентой. Им также следует медленно следить за презентацией во время пробного периода. Компонент должен прибыть по центру и ровно, без отскоков или задержек после перемещения ленты.

2.2 Защитная лента и повреждение кармана

Проблемы с защитной лентой могут привести к повторному отказу, даже если снаружи катушка выглядит нормально. Если угол отделения защитной ленты неправильный, компонент может подняться, повернуть или выскочить внутрь кармана. Если карман раздавлен или несущая лента погнута, сопло может неправильно контактировать с поверхностью компонента.

Для небольших пассивных компонентов даже малейшее движение внутри кармана может увеличить вероятность отказа при захвате и установке. Группа должна проверить путь прохождения ленты, натяжение катушки, усилие отрыва, состояние карманов, область сращивания и направляющую устройства подачи. Проблема, возникающая после сращивания или замены катушки, часто связана с упаковкой или загрузкой, а не с аппаратным обеспечением машины.

3. Проблемы с соплом, вакуумом и высотой звукоснимателя.

Сопло является точкой прямого контакта между машиной для укладки и компонентом. Если сопло не может обеспечить стабильное уплотнение, компонент можно пропустить, уронить, перевернуть или отклонить визуально. Поэтому проверки сопел и вакуума необходимы при анализе браковки SMT компонентов машины.

3.1 Неправильный выбор насадки

Насадка должна соответствовать корпусу компонента, площади захвата, весу и поверхности. Слишком маленькое сопло может не вместить достаточной площади. Слишком большое сопло может задеть выводы, края или близлежащие стенки кармана. Для компонентов нестандартной формы может потребоваться переместить точку захвата ближе к центру тяжести.

Неправильный выбор сопла часто приводит к периодическому отказу. Машина может хорошо работать на низкой скорости, но выходить из строя при увеличении ускорения головки. Он также может чаще отбраковываться, если поверхность компонента слегка запылилась или когда реакция на вакуум становится слабее после нескольких часов производства.

3.2 Грязное, изношенное или засоренное сопло.

Загрязнение форсунок – простая, но распространенная причина. Остатки паяльной пасты, пыль, остатки ленты или частицы упаковки могут нарушить герметичность между соплом и компонентом. Изношенный наконечник сопла также может привести к утечке, которая слишком мала, чтобы остановить каждый захват, но достаточно велика, чтобы создать нестабильное распознавание.

Технические специалисты должны осмотреть сопло под увеличением, очистить его утвержденным методом и сравнить историю ошибок по идентификатору сопла. Если отбраковка следует за соплом после того, как сопло было перенесено на другую головку или компонент, сопло следует заменить или откалибровать повторно.

3.3 Значение вакуума является диагностическим сигналом.

Вакуум не следует рассматривать только как сигнал тревоги. Это полезный сигнал процесса. Низкий вакуум может означать утечку воздуха, засорение фильтра, неправильную высоту захвата, шероховатую поверхность компонента, плохое представление питателя или повреждение сопла. Значение вакуума, которое медленно меняется в течение смены, может указывать на загрязнение или сбой при обслуживании.

Заводы должны регистрировать нормальный базовый уровень вакуума для обычной упаковки. Когда количество отказов возрастает, сравнение текущих значений вакуума с базовым уровнем помогает команде избежать случайной корректировки.

4. Проблемы распознавания изображений и библиотеки пакетов

Ошибки распознавания изображений — еще одна основная группа причин отклонения компонентов SMT. Камера проверяет, присутствует ли компонент, центрирован ли он, правильно ли повернут и находится ли он в пределах допуска. Если камера не может распознать компонент, машина может отклонить его, даже если физический датчик выглядит приемлемым.

4.1 Плохое освещение или низкая контрастность

Некоторые компоненты трудно увидеть камере. Черный корпус на темном фоне, блестящая металлическая поверхность, прозрачная упаковка, небольшая отметка полярности или неправильная форма вывода могут снизить контраст. Если изображение с камеры нечеткое, изменение допуска не решит проблему. Команда должна сначала проверить режим освещения, чистоту линз, калибровку камеры и фактическое изображение, снятое машиной.

4.2 Неправильные данные библиотеки компонентов

Библиотека пакета должна соответствовать реальному компоненту. Размер корпуса, количество выводов, шаг выводов, толщина, метка полярности, центр звукоснимателя и допустимое вращение — все это имеет значение. Библиотека, скопированная из аналогичного компонента, может быть достаточно близка для простого корпуса микросхемы, но не подходит для микросхем с мелким шагом, разъема, экрана или диода.

При появлении брака после внедрения нового продукта данные библиотеки следует сверить с чертежом компонента и реальным образцом. Инженеру следует избегать расширения допуска до тех пор, пока данные упаковки не будут подтверждены.

4.3 Несоответствие полярности и вращения

Несоответствие полярности особенно важно для диодов, микросхем, LED и других направленных компонентов. Машина может отклонить компонент, поскольку система машинного зрения видит отметку в другом положении, чем ожидает библиотека. В некоторых случаях компонент может пройти неудачное размещение, но позже приведет к серьезному электрическому сбою. По этой причине отказ от полярности следует рассматривать как предупреждение о качестве, а не просто как задержку производства.

5. Обращение с материалами и состояние компонентов.

Состояние материала может напрямую влиять на процент брака при подборе и размещении. Машина для размещения ожидает, что компонент прибудет в стабильной форме и положении. Если хранение, обработка или упаковка изменят это состояние, количество бракованных изделий может возрасти, даже если настройка машины не изменилась.

5.1 Контроль влажности и хранения

Чувствительные к влаге компоненты требуют контролируемого хранения и обращения. Плохое хранение не всегда может привести к немедленному отказу от приемки, но может привести к деформации упаковки, дефектам пайки или риску надежности на более поздних этапах процесса. JEDEC предоставляет широко используемые рекомендации по обращению с устройствами, чувствительными к влаге/оплавления, в документе J-STD-033..

5.2 Статика, пыль и загрязнение

Статический заряд может привести к прилипанию мелких компонентов к ленте, соплу или окружающим поверхностям. Пыль и загрязнения также могут повлиять на чувствительность и зрение. Хорошая программа контроля электростатического разряда помогает защитить чувствительные устройства и обеспечивает более стабильное обращение. Стандарт ANSI/ESD S20.20 является полезным справочником для создания формальной системы контроля ESD.

5.3 Вариант комплектации компонентов

Различные партии одного и того же номера детали могут иметь небольшие различия в цвете корпуса, контрасте маркировки, форме выводов или прилегании к карману для ленты. Эти различия могут находиться в пределах допусков поставщика, но все равно влияют на распознавание или получение. Когда после внесения значительных изменений возрастает отбраковка, инженерам следует сравнить старый и новый материал при одном и том же изображении машины и в одном и том же состоянии приемщика.

6. Как снизить процент отказов при выборе и размещении？

Сокращение количества бракованных изделий не означает снижение чувствительности машины. Речь идет о том, чтобы сделать процесс более стабильным. Машина, которая отвергает плохой подбор, защищает качество. Машина, которая отбраковывает хорошие компоненты, тратит впустую материал и время. Цель состоит в том, чтобы устранить ложное отклонение, сохранив при этом настоящую качественную защиту.

6.1 Используйте контролируемую последовательность устранения неполадок

• Подтвердите точную стадию отклонения: получение, вакуумная проверка, распознавание зрения, коррекция или размещение.

• Проверьте, не связан ли сбой с компонентом, устройством подачи, соплом, головкой или партией материала.

• Проверьте индексацию устройства подачи, карман для ленты, путь защитной ленты и натяжение катушки.

• Проверьте размер сопла, его чистоту, износ и базовый уровень вакуума.

• Просмотрите изображение с камеры, освещение, библиотеку пакетов, полярность и допуск распознавания.

• Сравните партии материалов, историю хранения, контроль электростатического разряда и условия обращения.

• Изменяйте одну переменную за раз и записывайте результат.

6.2 Не скрывайте проблему слабыми допусками

Расширение допуска к зрению может уменьшить количество сигналов тревоги, но также может пропустить неправильное расположение или неправильную ориентацию. Более безопасный метод — сначала подтвердить реальные отклонения компонентов, а затем корректировать допуск только в пределах требований к качеству. Общие рекомендации по качеству изготовления, такие как IPC-A-610, помогают производственным группам поддерживать согласованность формулировок проверок и оценок приемлемости.

6.3 Включите данные об отказах в улучшение процесса

Записи об отказах должны стать инструментом улучшения процессов. Завод может отслеживать брак по номеру детали, питателю, соплу, головке, смене, продукту и партии материала. Со временем эти данные показывают, какая упаковка нуждается в лучшей стратегии сопел, какой питатель требует обслуживания и какой поставщик материала создает больше вариаций.

I.C.T предоставляет универсальные решения SMT для производителей электроники, включая планирование линии, оборудование SMT, установку, обучение, поддержку процессов и послепродажное обслуживание. Когда клиенты сталкиваются с повторным отказом, I.C.T может помочь просмотреть всю производственную цепочку, а не просматривать только одну страницу с сигналами тревоги. Для более широкой диагностики читатели могут также просмотреть это SMT руководство по устранению неполадок при выборе и размещении..

7. Ключевые выводы

• Отказ компонента SMT — это симптом, который необходимо проследить до точной стадии отказа.

• Распространенными причинами являются индексация устройства подачи, состояние кармана ленты и отслаивание защитной ленты.

• Размер сопла, его износ, загрязнение, утечка вакуума и высота захвата сильно влияют на отбраковку.

• Отказ от зрения часто происходит из-за освещения, контраста, данных библиотеки, полярности или различий в упаковке.

• Не следует игнорировать обработку материалов, контроль влажности, контроль электростатического разряда и изменение партий.

• Лучший способ снизить процент отказов при подборе и размещении — вносить по одному контролируемому изменению за раз и фиксировать результат.

Стабильный процесс SMT строится благодаря терпеливому наблюдению, чистым данным и хорошим производственным привычкам. Когда отказы становятся частыми, правильная реакция — это не паника или случайное приспособление. Это четкий путь к первопричине, который защищает как результат, так и качество.

8. Часто задаваемые вопросы об отказе от SMT компонентов машины

8.1 Каков нормальный процент отказов при выборе и размещении?

Не существует универсального нормального показателя брака, поскольку он зависит от размера компонента, типа упаковки, состояния машины, качества устройства подачи, скорости производства, упаковки материала и состава продукции. Линия, в которой размещено множество небольших пассивных компонентов, будет иметь другой профиль риска, чем линия, в которой размещается более крупный разъем или микросхема. Вместо того, чтобы гоняться за одним фиксированным числом, фабрики должны установить нормальный базовый уровень для каждого продукта и семейства упаковок. Если скорость внезапно поднимется выше этого базового уровня после смены партии материала, устройства подачи, замены насадки или обновления программы, команда должна немедленно провести расследование.

8.2 Почему чаще всего браковка происходит на мелких компонентах?

Небольшие компоненты имеют меньшую площадь захвата и более чувствительны к положению кармана ленты, статическому заряду, размеру сопла, высоте захвата и утечке воздуха. Очень маленькое смещение питателя может привести к тому, что сопло будет выбираться ближе к краю детали, а не к центру. Компонент может подниматься под углом, вращаться под камерой или падать во время движения головы. Для небольших упаковок особенно важны стабильное представление питателя и чистое состояние насадки.

8.3 Должны ли инженеры повышать толерантность к зрению, чтобы уменьшить отторжение?

Допуск по зрению следует корректировать только после проверки физических причин и причин, связанных с данными. Если компонент действительно хороший, а библиотека пакетов слишком строгая, то тщательная настройка допуска может быть правильной. Однако если компонент наклонен из-за плохого считывания или если в библиотеке указана неправильная маркировка полярности, более широкий допуск только скроет проблему. Это может привести к неправильному внедрению в производство и привести к большим потерям на последующих этапах производства.

8.4 Как операторы могут быстро отличить проблемы питателя от проблем с форсунками?

Практический метод — проверить, связана ли проблема с питателем или соплом. Если один и тот же компонент выходит из строя только в одном слоте устройства подачи, проверьте калибровку устройства подачи, индексацию, путь прохождения ленты и состояние кармана. Если разные компоненты выходят из строя с одним и тем же соплом, проверьте износ сопла, загрязнение, закупорку и утечку вакуума. Если проблема возникает из-за того, что один рулон материала попадает в другой питатель, основной причиной может быть упаковка материала или изменение партии.

8.5 Когда заводу следует обращаться за внешней поддержкой SMT?

Внешняя поддержка полезна, когда отбраковка продолжается после основных проверок устройства подачи, сопла, вакуума, технического зрения и программы. Это также полезно при внедрении нового продукта, переезде оборудования, обновлении линии или повторяющейся нестабильности качества. Опытный поставщик решений SMT может вместе оценить состояние машины, настройку питателя, библиотеку пакетов, погрузочно-разгрузочные работы, баланс линии, обучение операторов, а также влияние процессов на входе и выходе. Этот более широкий взгляд часто позволяет обнаружить причины, которые не могут быть отображены на одном экране тревог.