Высшая степень гибкости и точности — серия автоматов трафаретной печати MPM Momentum

Конкуренция на рынке поставщиков оборудования для сборки электроники с каждым днем усиливается. Оборудование должно быть современным, функциональным, иметь несомненные технические преимущества и, в то же время, по цене быть доступным большинству производителей электроники. Высочайший уровень точности и гибкости — основное требование как крупных, так и небольших изготовителей электроники с диапазоном производства от простых изделий до сверхплотных мультиплицированных плат с компонентами 01005 и μBGA.

Впреддверии выставки Productronica 2007 компания Speedline Technologies Inc. анонсировала выход в свет нового принтера трафаретной печати MPM Momentum (рис. 1), в котором учла все эти требования. Благодаря легкости в управлении, высокой функциональности и возможности быстрой переналадки на новый тип изделий, автомат трафаретной печати MPM Momentum идеально подходит для среднесерийных многономенклатурных производств. А если учесть характеристики точности и скорости печати, то можно сделать вывод, что Momentum также является идеальным решением для сложнейших крупносерийных производств электронных изделий. Новейшие технологии позволяют достигать времени цикла в 9 с (стандартное время цикла — 11 с, модель Momentum 125 — 13 с).

В этой статье рассказано обо всех возможностях и преимуществах данного автомата трафаретной печати.

Повторяемость совмещения и точность нанесения

Одними из важнейших параметров современного автомата трафаретной печати являются повторяемость совмещения и точность нанесения материала. Принтер MPM Momentum обладает уникальными параметрами среди машин своего класса:

• повторяемость совмещения — ±12,5 мкм при 6 сигма, Cpk ≥ 2,0;
• точность нанесения — ±25 мкм при 6 сигма, Cpk ≥ 2,0.

Данные результаты подтверждены независимым сторонним экспертом — сертификационным агентством “CeTaq Test” (рис. 2). Такие результаты достигаются за счет применения передовых технических решений от компании Speedline, реализованных в данной модели:

• специально разработанная безвибрационная станина;
• передовая система технического зрения;
• применение приводов перемещения камеры и ракелей на основе ШВП;
• функция контроля давления с обратной связью — Compliance Routine.

База автомата

Основой любого автомата является станина (рис. 3). Ее конструкция и исполнение должны обеспечивать гашение любых вибраций, возникающих в процессе работы. Только при этом возможно качественное совмещение печатной платы и трафарета, а также достижение минимально возможного цикла работы. Автомат трафаретной печати Momentum выполнен на основе прочной сварной виброгасящей станины. Данная конструкция обеспечивает надежность, свободный доступ и удобство технического обслуживания. Корпус автомата выполнен из листового металла, благодаря этому увеличивается прочность и жесткость конструкции в целом (что немаловажно даже при транспортировке оборудования), а также есть возможность легкой замены частей. Кроме того, в данном автоматическом принтере улучшены антистатические характеристики.

Система технического зрения

Одной из главных составляющих принтера трафаретной печати является система технического зрения (рис. 4), с помощью которой осуществляется процесс совмещения трафарета и печатной платы, а также реализуется 2D-инспекция печатной платы и трафарета. Автомат Momentum оснащен высокоскоростной цифровой USB-камерой, перемещающейся на основе ШВП, что позволяет увеличить скорость и точность совмещения. При помощи данной камеры осуществляется и 2D-инспекция качества нанесения паяльной пасты. Новая камера включает в себя телецентрические линзы, направленную белую LED-подсветку или инфракрасную, а также направленную белую кольцевую подсветку для улучшенного распознавания реперных знаков и контактных площадок. В автомате существует возможность создания видеомодели реперного знака, то есть вам как контрактному производителю больше не придется ломать голову, если заказчик забыл сделать реперный знак на плате. Вы можете использовать любой объект.

Система позиционирования и перемещения ракелей

Для достижения высочайших показателей точности и повторяемости печати в автомате Momentum управление перемещением вперед/назад и по оси Z для каждого ракеля осуществляется на основе шарико-винтового привода (рис. 5). Система контроля давления ракеля гарантирует поддержание точности прилагаемого давления вне зависимости от типа ракелей и их жесткости.

С помощью программы Compliance Routine возможен контроль давления ракеля с обратной связью с учетом жесткости и типа ракеля (рис. 6). Система проанализирует жесткость лезвия и движение ракеля на заданной высоте и компенсирует жесткость (прогиб) тонкого лезвия. Таким образом, давление ракеля будет оптимальным независимо от типа лезвия.

Благодаря точному контролю перемещения ракелей в автомате трафаретной печати Momentum достигаются высокие показатели точности нанесения паяльной пасты — ±25 мкм при 6 сигма.

Система автоматической очистки трафарета

Базовая конфигурация принтера включает в себя программируемый очиститель трафарета для его влажной, сухой и вакуумной очистки с использованием специальной безворсовой бумаги. Особенностью данного очистителя является применение легко сменяемой вакуумной планки, которую выбирают в зависимости от длины печатной платы. Использование рулона бумаги и вакуумной планки соответствующей длины дает возможность проводить более эффективную вакуумную очистку трафарета, так как нет лишнего всасывания воздуха с краев (что способствует снижению силы вакуума и, как следствие, некачественной очистке трафарета) и при этом осуществляется разумный расход очистительных материалов — бумаги и специального растворителя. В стандартную конфигурацию принтера уже входит три комплекта очистительной бумаги разной длины — 254, 460, 608 мм и три вакуумные планки — 254, 460, 608 мм.

Замена очистительной бумаги и вакуумной планки производится с передней стороны автомата, а система индикации состояния расходных материалов позволяет оператору своевременно отслеживать производственный процесс печати и при необходимости оперативно производить замену и добавление расходных материалов — емкость с растворителем также находится с передней стороны автомата (рис. 7б).

Применение данного специального решения на принтере MPM Momentum позволяет существенно улучшить качество очистки трафарета, что в свою очередь гарантирует более качественный процесс нанесения паяльной пасты и минимизацию количества дефектов на этапе нанесения.

Автоматическая расстановка поддерживающих штырей

При производстве сложных электронных изделий с двусторонним монтажом, когда с нижней стороны расположены хрупкие компоненты, особенно важно обеспечить точность расстановки поддерживающих штырей, чтобы исключить повреждение компонентов. Главным преимуществом автомата Momentum является программно управляемая расстановка поддерживающих штырей (рис. 8), что позволяет с высокой точностью расположить их в необходимых технологических местах. При этом минимизируется время, затрачиваемое оператором на подготовку оборудования к новому изделию, и гарантируется защита от повреждения компонентов с нижней стороны платы.

2D-инспекция качества нанесения паяльной пасты

Система 2D-инспекции в данном автоматическом принтере может быть реализована как на основе анализа контрастности (стандартная конфигурация), так и на основе передового анализа текстуры, что дает возможность контролировать перемычки между контактными площадками, производить анализ их возможного появления:

• 2D-инспекция ПП на основе анализа контрастности;
• BridgeVision™ — инспекция печатной платы на основе анализа текстуры;
• StencilVision™ — инспекция трафарета на основе анализа текстуры.

Передовые возможности 2D-инспекции — BridgeVision (рис. 9):

• запатентованная инспекция на основе анализа структуры;
• легкое распознавание перемычек пасты на контактных площадках ПП;
• возможность оценки угрозы появления перемычек.

Используя уникальные возможности 2D-инспекции, такие как инспекция повернутых компонентов — любые компоненты, любые углы поворота (рис. 10), возможность создания шаблонов для инспекции компонентов BGA, μBGA, а также возможность копирования и повторения этапов создания программы инспекции с использованием ранее «обученных» компонентов — для убыстрения программирования 2D-инспекции, можно создавать рабочие программы для инспекции в считаные минуты, что делает процесс перехода на другое изделие минимальным по времени.

Результаты проведенной инспекции используются специальным программным обеспечением для сбора и анализа статистических данных — SPС Collection, что позволяет реализовать следующие возможности:

• статистические данные записываются и отображаются в режиме реального времени для платы в целом, отдельных компонентов и/или для отдельных площадок;
• осуществляется экспорт в крупноформатные таблицы или другие форматы (Access);
• возможно воспроизведение статистических данных для анализа процесса печати.

Пользовательский интерфейс режима инспекции очень эргономичен и дружелюбен к оператору, есть возможность выводить результаты инспекции в виде таблиц и графиков, а также производить сортировку дефектов по группам компонентов и просматривать информацию по дефектам нанесения вплоть до отдельно взятой контактной площадки (рис. 11).