ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН БРАКА ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ МОНТАЖЕ НА АВТОМАТИЧЕСКОМ УСТАНОВЩИЕ SMD КОМПОНЕНТОВ

INVESTIGATION OF THE CAUSES OF DEFECTS DURING SURFACE MOUNTING ON AN AUTOMATIC INSTALLER OF SMD COMPONENTS

Maxim Egorov

2nd year Master's student Department of Construction and Technology of Electronic Means, Orel State University named after I. S. Turgenev,

Russia, Orel

Vladislav Mishin

Scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Orel State University named after I. S. Turgenev,

Russia, Orel

АННОТАЦИЯ

В ходе исследования причин брака при поверхностном монтаже на автоматическом установщике SMD компонентов на производстве ООО «Завод приборов» были выявлены основные типы дефектов, а также их последствия. Тщательно изучены причины образования дефектов и была подобрана методика их предотвращения. Таким образом, была произведена систематизации знаний, полученных в ходе исследования, а также разработана методика выявления и исправления брака при поверхностном монтаже методом трафаретной печати печатных плат.

ABSTRACT

During the study of the causes of defects during surface mounting on an automatic installer of SMD components at the production of OOO "Plant of Devices", the main types of defects were identified, as well as their consequences. The causes of defects have been thoroughly studied and a method of preventing them has been selected. Thus, the systematization of the knowledge gained during the study was carried out, and a technique for detecting and correcting defects during surface mounting by screen printing of circuit boards was developed.

Ключевые слова: установщик, дефект, SMD, компонент, контактная площадка, печатная плата, сопло.

Keywords: installer, defect, SMD, component, contact pad, printed circuit board, nozzle.

Целью настоящей работы является снижение брака, возникающего при поверхностном монтаже печатных плат путём трафаретной печати на SMT линии предприятия ООО «Завод приборов». Будут рассмотрены основные виды брака, причины его появления и способы устранения.

На предприятии используются автоматические установщики SMD компонентов Juki RS-1 и Juki RS-1R соединенные последовательно (рис.1). На печатную плату будут устанавливаться компоненты, взятые с помощью захвата вакуумным соплом из питателей.  Компоненты переносятся на контактную площадку по координатам, заранее вписанным в программу установщика.

Рисунок 1. Автоматические установщики SMD компонентов Juki RS-1 и Juki RS-1R соединенные последовательно

Типовые дефекты при поверхностном монтаже автоматическим установщиком представлены в таблице. Данные типы дефекта в большинстве случаев возникают по следующим причинам:

• неправильная настройка рабочей программы установщика;
• несоблюдение условий хранения компонентов;
• небрежный подход к зарядке и перезарядке компонентов.

Таблица 1

Типовые дефекты автоматической установки компонентов

Дефекты 1-4, описанные в таблице 1, возникают в основном по причине непрофессионализма и безответственности рабочих. Не допустить возникновение дефектов 1-3 возможно еще на этапе написания рабочей программы на станке. На данные дефекты влияют следующие факторы:

• скорость забора, установки, поворота и перемещения компонента;
• уровень вакуума;
• очередность установки компонентов;
• угол поворота компонента;
• координаты установки компонента.

Скорость забора, установки, поворота и перемещения компонента определяет как быстро сопло будет опускаться к питателю за компонентом, перемещаться от питателя к необходимой координате на печатной плате, поворачивать компонент на нужный угол и устанавливать его. При выборе неправильной скорости есть шанс возникновения дефектов 5-6.

Уровень вакуума, необходимого для забора компонента, настраивается автоматически при программном измерении компонента, однако при необходимости возможно вручную изменить данный параметр. При низком уровне вакуума сопло не сможет поднять компонент, соответственно он не будет установлен на плату, а при слишком высоком значении, сопло не установит компонент или вовсе компонент может быть затянут внутрь сопла, что приведет к поломке как компонента, так и сопла.

Очередность установки компонентов устанавливается в зависимости от типоразмеров компонентов. Первоначально устанавливаются от 0201 до 2010, затем компоненты, высота которых будет явно мешать установке других компонентов. Угол поворота и координаты установки компонента устанавливаются в соответствии с принципиальной схемой или сборочным чертежом.

Дефект 4 зависит только от человеческого фактора, однако есть некоторые рекомендации по его устранению:

• необходимы четкие инструкции и правила для всех работников;
• установить контроль над процессом и качеством работы;
• проводить регулярные обучения и тренинги для сотрудников;
• вознаграждать работников за труд и качественную работу, чтобы мотивировать их за профессионализм и ответственность.

К нестабильной работе оборудования можно отнести дефекты 5-6. Их устранением занимаются непосредственно в процессе производства, и в основном специально обученный персонал. Данные дефекты возникают из-за смещения координат установки компонентов, недостаточного уровня вакуума в системе станка, неправильного значения высоты опускания сопла, а также из-за отсутствия поддерживающих пинов под мультиплатой. Для устранения вышеперечисленных технических дефектов необходимо следующие:

• возврат координат на заданные позиции;
• проверка вакуумной системы станка;
• проверка и корректировка, программно задаваемого, вакуумного уровня для каждого компонента в отдельности;
• исправление параметров высоты опускания сопла (Pick Stroke и Place Stroke)
• установка достаточного количества поддерживающих пинов под мультиплату, для предотвращения её выгибания.

Дефекты 7-9 относятся к некачественному сырью. Данные дефекты возникают на этапах поставки, хранения и непосредственного производства. В деформации печатных плат можно выделить несколько видов: изгиб, скручивание, вмятина, царапина, заужение и расширение ширины проводника, нарушение контакта, неметаллизированные участки. По возможности дефекты устраняются и платы пускают в производство. Невосстанавливаемые платы списываются как брак.

Основными видами деформации SMD компонентов являются: скол и изгиб выводов. Компонент с дефектом скола – восстановлению не подлежит. Не правильный изгиб вывода встречается в основном на компонентах с корпусами типа «планарные» выводные. Например QFP, SSOP, SOIC, TSOP. Исправить данную деформацию возможно, но есть риск повреждения вывода, а как следствие выход из строя самого компонента.

Деформации сопла захвата может послужить выход из строя следующих деталей: наконечника сопла, амортизирующей пружины и стопорного кольца. В случае возникновения данного дефекта, его исправление невозможно. В связи с этим требуется полная замена сопла.

Вышеперечисленные дефекты должны устраняться на этапе входного контроля, однако их проявление возникает и в процессе производства.

Научная новизна данной работы заключается в систематизации знаний, полученных в ходе исследования, а также разработка методики выявления брака при поверхностном монтаже методом трафаретной печати печатных плат.

Список литературы:

1. SMD установщики -для печатных плат. [Электронный ресурс]: – Режим доступа: https://eurasia-group.ru/blog/articles/smd-ustanovshchiki-dlya-pechatnykh-plat-printsip-raboty/
2. Основные размеры компонентов поверхностного монтажа (SMD) [Электронный ресурс]: – Режим доступа: https://www.platan.ru/company/sizes-component.shtml
3. Поверхностный монтаж [Электронный ресурс]: – Режим доступа: ru.wikipedia.org/wiki/Поверхностный_монтаж