SMD Elektronik Komponent (Bileşen) Dizgi Süreci
Yüzeye montaj şeklinde elektronik karta dizilen SMD komponentleri mümkün olduğunca doğru ve hızlı bir şekilde yerleştirmek amacıyla piyasada birçok farklı marka ve modelde SMD dizgi makinesi vardır. Bunlar SMD alma ve yerleştirme (pick & place) makineleri olarak da bilinirler.
Mevcut SMD komponentlerin çeşitliliği ve dizgi makinelerinin kapasiteleri zamanla artmıştır. Bu nedenle yeni bir SMD dizgi makinesi satın almaya karar vermek çoğu elektronik üretici için zor bir süreçtir. Bazı makineler özellikle yüksek dizgi hızı için tasarlanırken, diğerleri esnekliğe daha fazla odaklandıklarından, üretilecek elektronik kart ve yapılacak işin türünün kararınıza büyük bir etkisi olacaktır.
Hız için tasarlanan makinelere çip diziciler; İngilizce “chip shooter” denir ve artık tek makineyle 50.000 – 100.000 cph (yani saatte 50 bin ila 100 bin komponent) yerleştirme hızı mümkündür. Esnek dizgi makineleri 01005 ila 150 mm konektörler arasındaki bileşenleri kullanabilir ve mikro BGA (Top-Grid-Array) ve PoP (Paket Üzerine Paket) cihazlarını hem kamerayla hizalama ve inceleme ve hem de dizme yeteneğine sahiptir.
Krem lehim basılan PCB’ler dizgi makinesine genel olarak otomatik konveyör yoluyla alınır, makine içindeki konveyöre yerleştirilir, sabitlenir. SMD dizgi makinesinin kameralı görüntü sistemi daha sonra PCB üzerindeki fiducial denilen referans işaretleri kullanarak onaylar, böylece konveyöre sabitlenen kartın hizalamasını hesaba katar ve komponent yerleştirme programını başlatır.
Bileşen yerleştirme (SMD komponent dizme) işlemi, her bir bileşenin, bir vakum nozulu kullanan bir besleyiciden sırayla toplanması ve programlanan konuma taşınmasından oluşur.
Her dizgi makinesinin kendine özgü programları için dosya formatı vardır, ancak hepsi aynı bilgileri içerir. Örneğin parça numaraları, devre kartı referansı, dizme açısı, paket (kılıf) bilgisi ve yerleştirilecek X / Y konumu.
Her kartın dizgi programı tamamlandığında, kart konveyörden çözülür ve konveyörle hattaki bir sonraki makineye taşınır.
Komponent Dizgi İşleminin Temel Özellikleri
Güvenilir ve tekrarlanabilir bir dizgi süreci elde etmek için aşağıdaki hususların dikkate alınması gerekir:
- Mevcut veri türü
- PCB tasarımı
- Panel boyutu
- PCB taşıma kenar çıtaları
- Referans işaretleri (fiducial)
- Komponent boyutu ve pozisyon
- Nozullar
- Görüntüleme sistemi
- PCB destekleri
- Komponent besleme yöntemleri
Mevcut Veri Türü
Gerber dosyasının içinde PCB tasarımına ait her türlü veri katmanları vardır. Mesela, komponent ve dizgi merkezleri haricinde, lehim maskesi, yazılar ve işaretler, krem lehim baskı, elek, delikler, vb.
Gerber verilerinden dizgi programları (XY veya centroid verileri olarak da bilinir) oluşturmak mümkündür, ancak bu çok zaman alabilir ve çok fazla hata olabilir.
Dizgi programları oluşturmak için en iyi veri türü, tasarımın tam bir açıklaması olan ve birçok formatta bulunan ‘CAD’ verileri olarak bilinir. CAD verisi, Gerber verilerinin içindeki bilgilerin aynısını, komponent centroidleri, referansları ve dizme açısı gibi ek bilgilerle birlikte içerir. Çeşitli PCB tasarım paketlerinden CAD verilerinin elde edilmesi için dışarı dosya aktarma (metin dosyasına ihraç) özellikleri vardır.
PCB Tasarımı
PCB’nin tasarımı ve PCB’nin nasıl panellere ayrılacağı, komponent dizme işlemi üzerinde etkili olacaktır.
- Panel
Her marka ve model makinenin işleyebilecekleri maksimum ve minimum panel boyutları farklıdır.
- Panel
- PCB kenar çıtaları
PCB’lerin kenara yakın konumlandırılmış komponentlerle tasarlanması oldukça yaygındır ve bu nedenle makinelerdeki PCB taşıma ve sabitleme mekanizmasına uyumlu olarak PCB’nin panelize edilmesi önemlidir. Minimum ve maksimum çıta kullanımı, komponentlerin kartın kenarlarına olan mesafesi önemlidir.
- PCB kenar çıtaları
- Fiducial işaretleri (referans noktaları)
Fiducial işaretleri, PCB’nin tasarımının diğer kısımlarıyla karıştırılamayacakları şekilde konumlandırılmış ve tasarlanmış olmaları gerekir. Tüm işaretlerin doğru yerleştirildiğinden emin olmak için yerleştirme makineleri kamera sistemi tarafından referans işaretleri kullanılır. En yüksek doğruluğu elde etmek için PCB’yi makinede hizalarken birbirinden en uzak iki çapraz noktadaki referansları kullanmanız ve ayrıca PCB’nin doğru yüklenip yüklenmediğini belirlemeyi mümkün kılmak için asimetrik üç referans kullanmanız önerilir.
Komponent ebatları ve konumu
Çok kalabalık tasarımlar, dizgi programını oluştururken dikkate alınması gereken daha büyük bileşenlere yakın yerleştirilmiş küçük bileşenlere sahip olabilir. Rahatsız edilmemelerini sağlamak için daha küçük parçaların daha büyük parçaların önüne yerleştirilmesi gerekir – bu normalde yerleştirme programı optimizasyon yazılımı tarafından dikkate alınır.
Nozullar
Piyasada artan SMD yüzeye montaj komponentlerinin çeşitliliği nedeniyle, birçok farklı tipte nozul mevcuttur. Çoğu nozul, komponenti alma ve dizme adımları arasında güvenli bir şekilde tutmak için vakum kullanır. Ancak bu, sadece yeterli genişlikle düz bir üst yüzeye sahip olan komponentler için mümkündür. Alternatif yöntem, kıskaç (gripper) denilen komponenti yanlardan kıstırarak tutan ve kıskaç mekanizmasını harekete geçirmek için vakum kullanan bir tutucu ağızlıktır.
Düz bir üst yüzeye sahip olmayan konektörler gibi bazı bileşenlerin, komponent tedarikçisinden geldiğinde vakumla alınabilmesine ve yerleştirilmesine izin verecek bir ped ile satın alınacağı belirtilebilir.
Doğru ve tutarlı bir yerleştirme sağlamak için yerleştirilecek her farklı parça için doğru nozulun seçilmesi çok önemlidir.
Görüntüleme Sistemi
Aşağıdaki örnekler komponent görüntüleme sisteminin tespit etmek için tasarlandığı iki kusurdur:
Yamuk bacaklar
Kalkık Bacaklar
PCB desteği
Çoğu PCB, oldukça sert, 1,6 mm kalınlığında FR4 malzemeden yapılır, ancak daha ince malzeme kullanıldığında veya kartın üzerinde oyulmuş bölümler varsa, PCB’nin desteklenmesi zor olabilir. Bu durum, komponent yerleştirme işlemi sırasında her zaman belirli bir miktar yerleştirme basıncı olacağından tutarsız sonuçlara yol açabilir. PCB tam olarak desteklenmiyorsa dizgide soruna neden olur. Desteğin ayarlanması zaman alabilir ve bu nedenle bir dizi gelişmiş otomatik kart destek sistemleri vardır. Uyarlanabilir destek sistemleri sadece hızlı kurulmakla kalmaz, ayrıca çift taraflı kart dizgilerinde zaten alt tarafa monte edilmiş komponentler de hesaba katılırlar.
Aşağıda sıralanan bileşenlerin etrafında kalıplanan en yaygın çözümlerden ikisi aşağıda görülebilir.
Komponent Besleme
Sonuç
Komponent dizme işlemi göreceli olarak basit bir kavramdır, ancak yukarıda görüldüğü gibi, tekrarlanabilir sonuçlar sağlamak için kontrol edilmesi gereken birkaç konu vardır. Çok az sayıda farklı montajdan yüksek hacimli üretime kadar farklı çaplarda üretim yapan şirketler için, SMD yüzeye montaj işleminin bu bölümü genellikle en az kaygı vericidir, ancak kontratlı (CEM gibi) yüksek çeşit ve düşük hacimli üretim yapan şirketler için tutarlılığı korumak için bir zorluk teşkil edebilir.
SMD dizgi hattı kurmayı düşünüyorsanız, gelişen teknolojiler ve ihtiyaçlarınıza örtüşen ve bütçenize uygun sistemleri için daha detaylı bilgi almak ve size özel ücretsiz danışmanlık isterseniz satış bölümümüzle irtibata geçebilirsiniz.
