Новые уникальные возможности автоматов JUKI для предотвращения дефектов производства

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. В результате увеличения сложности электронных изделий тестирование и последующее устранение дефектов производства становятся не только все более и более востребованными, но и все более дорогостоящими операциями. Компании-производители смогут выжить на европейском рынке, только если они смогут добиться более высокого качества с первых партий и более высокой эффективности по сравнению с их соперниками.

Компания JUKI (Япония) сосредоточивает свои усилия на разработке возможностей и опций для технологии поверхностного монтажа, обеспечивающих контроль процесса, чтобы добиться высокого качества и надежности. В данной статье говорится о недорогом методе, позволяющем на установках поверхностного монтажа исправить смещения трафаретной печати.

Все большие требования к интеграции на печатных платах определяют снижение размеров компонентов поверхностного монтажа, что влечет за собой дальнейшее уменьшение «технологического окна». Благодаря новым универсальным бессвинцовым паяльным пастам смещение компонентов в процессе оплавления в печах сведено к минимуму. Монтаж компонентов по координатам, определенным из CAD-программ, теперь также не всегда является оптимальным решением, так как все чаще причиной, определяющей появление брака, являются смещения при трафаретной печати.

Проблема

Конечно, все производители плат стараются получить оптимальное качество, отвечающее стандарту, однако это им не всегда удается, и заказчики получают печатные платы с различной степенью деформаций. Особенно это касается очень больших плат или дешевых плат от «недорогих» производителей. А это означает, что для маленьких компонентов реальное положение отпечатка пасты может отличаться от положения контактных площадок на 50%. При использовании керамических или гибких плат эта проблема встает еще острее. В двусторонних платах деформация может оказаться еще больше после этапа оплавления первого слоя. Все возрастающее использование бессвинцовых паст сильно изменило свойства текучести и повлияло на эффект самопозиционирования, который часто исправлял огрехи печати при использовании свинцовых паст. В результате из-за смещения печати очень высока вероятность получения эффекта «надгробного камня» и других связанных со смещениями дефектов.

Решение

Благодаря совместным интенсивным исследованиям в кооперации с крупными заказчиками специалисты компании JUKI обнаружили, что монтаж меньших по размеру компонентов на отпечаток пасты, а не на контактную площадку может значительно понизить возможность ошибки. В компании JUKI была разработана уникальная технология OPASS (Offset Placement After Screen printing System), которая позволяет убрать влияние смещения трафаретной печати и избежать связанного с этим появления брака.

Видеозаписи, сделанные в печи оплавления, доказали, что при стандартном методе монтажа на контактные площадки компоненты «плывут» на расплавленной пасте, их смещение часто непредсказуемо и вызывает на этапе оплавления припоя перекашивание и эффект «надгробного камня» (рис. 1).

Технология OPASS заключается в смещении монтажа после трафаретной печати. Автомат при помощи системы технического зрения определяет смещение печати перед процессом монтажа, вычисляет соответствующие корректировки и устанавливает компоненты на пасту, а не на площадки платы. Во время процесса оплавления можно увидеть, как компоненты «плывут» на площадке вместе с пастой в контролируемом направлении (рис. 2).

Применение технологии OPASS позволяет избежать брака и получить более надежный и безопасный процесс. Результаты пайки в случае смещения печати при обычном центрировании по контактным площадкам и с применением OPASS хорошо видны на рис. 1, 2. Видео ролик доступен на сайте компании JUKI — www.jas-smt.com.

Однако дальнейшее изучение процесса показало, что метод смещения установки подходит не для все компонентов, например, для больших и тяжелых компонентов, таких как BGA, а также для микросхем с мелким шагом (рис. 4) он неэффективен. Применение OPASS рекомендовано только для компонентов с размерами менее 0805. Реализованная на автоматах JUKI технология OPASS позволяет применять смещение избирательно, отдельно для каждого компонента.

Заключение

Модуль OPASS для смещения монтажа после трафаретной печати, встроенный в установку монтажа, делает необязательной систему автоматической оптической инспекции, обычно используемой во время процесса трафаретной печати или после него в стандартных линиях и увеличивающей сложность линии. Кроме того, стоимость опции OPASS на порядок ниже стоимости специализированных систем автоматической инспекции для пасты (SPI). Смещение монтажа после трафаретной печати — это отличное решение для повышения качества в условиях дальнейшей миниатюризации и продолжающегося наступления бессвинцовых технологий.

В настоящее время технология OPASS может применяться на всех выпускаемых JUKI машинах для технологии поверхностного монтажа (рис. 5). Напомним, что сейчас у JUKI имеется полная линейка взаимосовместимых машин для удовлетворения всех потребностей производств:

• машина КЕ-2060 lite — бюджетная высокопроизводительная и высокоточная машина для «начинающих» производств;
• машины КЕ-2070 и 2080 — высокопроизводительные машины для построения гибких линий с возможностью установки компонентов от 01005 до 75×75 мм (или 50×150 мм);
• FX-1 — высокопроизводительный автомат для установки чип-компонентов и микросхем со стандартным шагом (ChipShooter);
• FX-3 — новейший ультравысокопроизводительный автомат, позволяющий построить линии с производительностью свыше 200 000 комп./ч и установкой компонентов от 01005 до 33,5×33,5 мм.