Кіріспе
Роботты машиналар. Үстіртке орнату технологиясы (SMT) компоненттерін орналастыру жүйелері, көбінесе Pick and place машиналары немесе P&P деп аталады, олар үстіртке орнату құрылғыларын (SMD) баспалы схема тақтасына (PCB) орналастыруға арналған роботты машиналар. Олар конденсаторлар, резисторлар, интегралды схемалар сияқты кең ауқымды электрондық компоненттерді жоғары жылдамдықпен және жоғары дәлдікпен PCB-ге орналастыру үшін қолданылады, бұл тақталар өз кезегінде компьютерлерде, тұтыну электроникасында, сондай-ақ өнеркәсіптік, медициналық, автомобиль, әскери және телекоммуникациялық жабдықтарда қолданылады. Тесіктен өтетін компоненттерге арналған ұқсас жабдықтар да бар. Осы жабдықтың түрі кейде микрочиптерді флип-чип әдісімен қаптау үшін қолданылады.
Surface mount technology (SMT) component placement systems, commonly called pick and place machines or P&Ps, are robotic machines which are used to place surface mount devices (SMDs) onto a printed circuit board (PCB). They are used for high speed, high precision placing of a broad range of electronic components, for example capacitors, resistors, integrated circuits onto the PCBs which are in turn used in computers, consumer electronics as well as industrial, medical, automotive, military and telecommunications equipment. Similar equipment exists for through hole components. This type of equipment is sometimes used to package microchips using the flip chip method.
1980 және 1990 жылдар
Осы кезеңде, әдеттегі SMT құрастыру желісі екі түрлі таңдап алу және орналастыру (P&P) машиналарын тізбектей орналастырды. Құрастырылмаған плата жылдам орналастыру машинасына жіберілді. Бұл машиналар, кейде «чип атушылар» деп аталады, негізінен төмен дәлдікті, қарапайым корпустағы компоненттерді, мысалы, резисторлар мен конденсаторларды орналастырады. Бұл жоғары жылдамдықты P&P машиналары бір мұнаралы конструкцияға негізделген, ол екі ондаған станцияға дейін орнатуға қабілетті. Мұнара айналғанда, машинаның арт жағындағы станциялар жылжымалы тіреуге орнатылған таспалы қоректендіргіштерден бөлшектерді алып алады. Станция мұнараны айналып өтетін кезінде, ол бөлшектің қандай бұрышта алынғанын есептейтін оптикалық станциядан өтеді, бұл машинаға қателерді түзетуге мүмкіндік береді. Содан кейін станция мұнараның алдыңғы жағына жеткенде, плата дұрыс позицияға жылжытылады, бөлшекті дұрыс бұрыштық бағытта орналастыру үшін сопло айналдырылады және бөлшек платаға орналастырылады. Типтік чип атушылар ең қолайлы жағдайда сағатына 53 000 бөлшекке дейін немесе секунд сайын шамамен 15 бөлшекке дейін орналастыра алады. Плата мұнара емес, жылжығандықтан, осылай орналастырылатын бөлшектердің салмағы жеңіл болуы керек және платаның күшті қозғалысынан шайқалып түспеуі керек. Жоғары жылдамдықты машинадан плата дәл орналастыру машинасына өтеді. Бұл таңдап алу және орналастыру машиналары көбінесе жоғары ажыратымдылықты тексеру камераларын және әр осьтегі жоғары дәлдікті сызықтық энкодерлер арқылы ұсақ реттеу жүйелерін қолданады, бұл жоғары жылдамдықты машиналарға қарағанда бөлшектерді дәлірек орналастыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, дәл орналастыру машиналары үлкен немесе бейінді пішіндес бөлшектерді, мысалы, үлкен корпустағы интегралды схемаларды немесе жиналған индуктор катушкаларын және тримпоттарды өңдеуге қабілетті. Жылдам орналастырғыштардан айырмашылығы, дәл орналастырғыштар әдетте мұнараға орнатылған соплоларды қолданбайды және оның орнына порталды қолдайтын жылжымалы басты пайдаланады. Бұл дәл орналастырғыштар салыстырмалы түрде аз пікір алу соплолары бар орналастыру басына сенеді. Бас кейде компьютерлік платадағы шағылыстыратын маркерді сканерлеп, басты платаға бағыттайтын лазерлік идентификатормен жабдықталған. Бөлшектер таспалы қоректендіргіштерден немесе лотоктардан алынып, кейбір машиналарда камерамен сканерленеді, содан кейін платаға тиісті орынға орналастырылады. Кейбір машиналар бөлшекті бастың ортасына әкелу үшін екі қолды қолданады, ол бөлшекті ортаға жақындатады; содан кейін бас 90 градусқа бұрылады және қолдар қайтадан жабылып, бөлшекті тағы да ортаға келтіреді. Кейбір компоненттер үшін қателік маржасы жарты миллиметрден кем (0,02 дюймнен кем).
2000 жылдан қазіргі уақытқа дейін
Қисмаларды орналастыру үшін екі бөлек машинаның жоғары құны, чип орнату машиналарын (chip shooters) жылдамдық шектеулері және машиналардың икемсіздігі салдарынан электрондық компоненттерді өндіретін компаниялар бұл техникадан бас тартты. Бұл шектеулерді жою үшін олар бірге біріктірілген, модулдік, көп басты және көп порталды машиналарға көшті. Бұл машиналар өнімге қарай әртүрлі модульдерде бастарды жылдам ауыстыруға мүмкіндік берді, сондай-ақ бірнеше мини-мұнаралары бар машиналарға көшті, олар теориялық тұрғыдан сағатына 136 000 компонентті орналастыра алады. Ең жылдам машиналар сағатына 200 000 CPH (компонент) жылдамдыққа жетеді.
Операция
Орналастыру жабдығы – басылған қаптама тізбегін (ПКТ) құру үшін белгілі бір бағдарламаланған қадамдарды орындайтын үлкен машинаның бір бөлігі. Бірнеше жүйе бірлесіп жұмыс істейді, бөлшектерді алып, оларды ПКТ-ға дұрыс орналастырады. Бұл жүйелер әдетте пневматикалық сору төбешіктерін қолданады, олар сызғыш құрылғыға бекітіліп, төбешікті үш өлшемде дәл басқаруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, әрбір саптама жеке айналуға болады.
Компоненттік азықтар
Үстіңгі қабатқа орнатылатын компоненттер машинаның алдыңғы (және көбінесе артқы) беттеріне орналастырылады. Көптеген компоненттер қағаз немесе пластик ленталарда, машинаға орнатылған таратқыштарға салынатын ленталар түрінде жеткізіледі. Ірі интегралдық схемалар (ИС) кейде лотоктарда жеткізіліп, үйіліп қойылады. Көбірек қолданылатын ИС ленталар түрінде, лотоктарда немесе таяқшаларда емес, беріледі. Таратқыш технологиясының жетілуі лента форматының SMT машинасына компоненттерді ұсынудың басым әдісіне айналып келе жатынын көрсетеді. Алғашқы таратқыш бастар әлдеқайда үлкен болғандықтан, ол жүйенің жылжымалы бөлігі ретінде жоспарланбаған. Керісінше, басылған плата (ПКБ) өзі жылжымалы платформаға орнатылып, тақтаның компоненттермен толтырылатын аймақтарын жоғарыдағы таратқыш баспен сәйкестендіретін болған.
Конвейерлік белдік
Машинаның ортасынан конвейерлік лента өтеді, оның бойымен бос басылмалы платалар (ПКБ) жылжып, машинаның ортасында ПКБ-ны бекітуге арналған құрылғы орналасқан. Плата бекітіліп тұрғанда, соплолар жеке компоненттерді таспалардан/лотоктардан алып, оларды дұрыс бағытқа бұрып, содан кейін жоғары дәлдікпен ПКБ-ның тиісті контактілеріне орналастырады. Жоғары сапалы машиналарда бірнеше конвейерлер болуы мүмкін, бұл бір уақытта бірнеше бірдей немесе әртүрлі өнімдерді жасауға мүмкіндік береді.
Тексеру және визуалды жүйе
Конвейерлік лентаның екі жағындағы бөлшек берушілерден басылған платаға (ПКБ) жеткізілетін бөлшек, жоғары ажыратымдылықтағы камера және жарықтандыру жүйесі арқылы төменнен суретке түсіріледі. Оның силуэті зақымдалған немесе жоғалған (іске қосылмаған) екенін анықтау үшін тексеріледі, ал іске қосу кезіндегі тіркеу қателіктері өлшеніп, бөлшек орналастырылғанда түзетіледі. Мысалы, егер бөлшек іске қосылғанда 0,25 мм-ге ығысып, 10° бұрылса, іске қосу басы бөлшекті дұрыс орналастыру үшін орналасу позициясын реттейді. Кейбір машиналарда бұл оптикалық жүйелер роботтың қолында орналасқан және уақытты жоғалтпай оптикалық есептеулерді жүргізе алады, соның арқасында төменгі дератизация коэффициентіне қол жеткізіледі. Басқа орналастыру құрылғыларына орнатылған жоғары сапалы оптикалық жүйелер стандартты емес компоненттердің егжей-тегжейін сақтап, оларды кейін пайдалану үшін деректер базасына сақтауға мүмкіндік береді. Бұған қоса, өндірісті мониторингтеу және өндіріс алаңының ақпараттық базасын, жеткізу тізбегінің ақпараттық базасына нақты уақытта қосуға арналған жетілдірілген бағдарламалық құралдар бар. ASM, LED компоненттерін жоғары сапалы өнімге орналастырғанда, компоненттің қосымша тірегіне негізделген есептелген механикалық орталыққа қарағанда LED-тің оптикалық орталығы маңызды болған жағдайда, дәлдікті арттыруға мүмкіндік беретін қосымша мүмкіндікті ұсынады. Арнайы камера жүйесі физикалық және оптикалық орталықты өлшейді және орналастыру алдында қажетті түзетулерді жасайды. Ол сондай-ақ бір немесе бірнеше көріс өрісі режимдерінде суреттерді түсіре алады. Іске қосу және орналастыру басындағы жеке камера, басылған платадағы (ПКБ) белгілі нүктелердің суретін түсіріп, конвейерлік лентадағы оның орнын дәл өлшейді. Диагональ бойынша орналастырылған екі өлшемді екі белгілі нүкте, басылған платаның (ПКБ) бағытын және жылулық кеңеюін өлшеуге және түзетуге мүмкіндік береді. Кейбір машиналар басылған платаның (ПКБ) қиылысын өлшеу үшін басылған платадағы (ПКБ) үшінші белгілі нүктені өлшеуге қабілетті.
Вариациялар
Пикап порталының жүру қашықтығын қысқарту үшін бір порталда бірнеше соплолардың жеке тік қозғалысымен жабдырылуы жиі кездеседі. Бұл бір ретте бірнеше компонентті фидерлерден алып қана мүмкіндік береді. Сонымен қатар, жаңа буын машиналарындағы жетілдірілген бағдарламалық жасақтама әртүрлі роботтық басқару элементтерінің бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істеуіне және өнімділікті одан әрі арттыруға мүмкіндік береді. Компоненттер PCB-ге ылғалды қосымша пастаның өзімен немесе жеке жабысқыш материалдың кішкентай тамшыларын қолдану арқылы уақытша жабыстырылуы мүмкін, мұндай жабысқыш материалды беруге арналған машинаны пісіру және орналастыру машинасына қосуға болады. Жабысқыш компоненттерді орналастыру алдында қолданылады. Ол соплолар арқылы немесе реактивті тарату арқылы таратылады. Реактивті тарату материалды нысанаға, яғни тізбекті тақтаға қарай шашу арқылы бөліп береді.