Выпуск #5/2008
В.Ефанов.
Новые возможности автомата трафаретной печати компании SPEEDPRINT
Новые возможности автомата трафаретной печати компании SPEEDPRINT
Просмотры: 1077
В статье описываются передовые решения компании SPEEDPRINT в области трафаретной печати. Показаны основные технические особенности автоматического трафаретного принтера Speedprint 210AVI производства компании SPEEDPRINT, повышающие качество печати.
Одна из основных тенденцией развития современных электронных изделий – переход к более миниатюрным и легким электронным модулям с возрастающей степенью функциональности. Это стало возможным за счет применения в новых изделиях современной компонентной базы, для которой также характерна микроминиатюризация элементов. Вследствие этого происходит уменьшение размеров контактных площадок под компоненты и увеличение плотности монтажа на печатной плате. Соответственно, это приводит к ужесточению требований к технологическим параметрам процессов сборки современных электронных изделий.
Наибольшее количество дефектов (65–70%) возникает на таком ответственном этапе сборки электронных изделий, как этап нанесения паяльной пасты. Известно, что дефектов возникает именно на этом этапе. Дефекты могут возникать из-за неточных, недостаточных или избыточных отпечатков паяльной пасты. Возможности корректировать причины возникновения таких дефектов в процессе печати практически не существует. К их значительному уменьшению ведет точное проектирование и изготовление трафарета, использование качественной паяльной пасты и правильный выбор оборудования для трафаретной печати. Современное оборудование, используемое для трафаретной печати, по своим техническим характеристикам должно обеспечивать высокий уровень автоматизации процесса, высокое качество нанесения паяльной пасты, быструю переналадку на выпуск нового изделия, требовать минимальное техническое обслуживание, быть ориентированным на технологии "будущего", обеспечивать возможность дальнейшей модернизации.
Одним из лидеров в разработке и производстве автоматов трафаретной печати является британская компания SPEEDPRINT, предлагающая производителям электронных изделий широкий модельный ряд оборудования. Наибольшую популярность в России завоевал автомат трафаретной печати Speedprint 210AVI (рис.1), успех которого объясняется удачным сочетанием "цена-качество" и возможностью его применения в условиях различной серийности и номенклатуры выпускаемых изделий. Надежная механическая конструкция автомата, использование проверенных технических решений в сочетании с совершенным программным обеспечением гарантируют производителю электронных изделий высокое качество нанесения паяльной пасты.
Конструкция автомата Speedprint 210AVI
Конструкция автомата содержит несколько уникальных решений, которые обеспечивают длительную работу с сохранением высокой точности механической системы. Основой автомата, обеспечивающей высокую точность совмещения трафарета с печатной платой и повторяемость печати, является специально разработанная рама. Уникальная конструкция рамы обеспечивает виброустойчивость системы при работе с высокими скоростями и позволяет сохранять повторяемость процесса в широком диапазоне рабочих температур. Кроме того, внутренняя компоновка узлов и механизмов автомата выполнена так, что они в процессе работы не влияют на температурный режим в рабочей зоне, и создавать специальные климатические условия для функционирования автомата не требуется.
Система транспортирования и фиксации плат
Автомат Speedprint 210AVI оснащен автоматической конвейерной системой с программно устанавливаемой шириной печатной платы, позволяющей работать с максимальным размером платы до 450×400 мм. Фиксация платы в автомате осуществляется по торцам с помощью прижимных пластин, что позволяет работать с печатными узлами с близко расположенными к краю платы компонентами (минимальная ширина свободной зоны по краю платы 3 мм).
Для точного и качественного нанесение паяльной пасты необходимо плотное прилегание трафарета к печатной плате. В целях предотвращения коробления и прогиба тонких плат в процессе печати, как правило, используются поддерживающие штыри на магнитных подставках (рис.2).
В современных печатных узлах все чаще используются тонкие печатные платы с плотным двухсторонним монтажом компонентов. Поддерживать такие платы штырями на магнитных подставках часто бывает недостаточно. Для решения этой проблемы компания SPEEDPRINT предлагает систему поддержки плат с эффектом памяти Vacunest (рис.3). Это универсальная автоматическая система, пригодная для поддержки любых печатных плат. Пневматические штырьки системы автоматически подстраиваются под конфигурацию нижней поверхности печатной платы и "запоминают" свое положение, обеспечивая тем самым горизонтальность верхней поверхности на последующих печатных платах. Система Vacunest не требует профессиональной настройки и предварительного программирования.
Автоматическая система оптического центрирования
Одной из наиболее важных систем в автомате трафаретной печати является оптическая система технического зрения, с помощью которой обеспечивается точность совмещения печатной платы и трафарета, осуществляется контроль загрязнения контактных площадок платы и апертур трафарета и т.д. Компания SPEEDPRINT использует в своих автоматах оптическую систему технического зрения на основе спаренных подвижных камер (рис.4), позволяющих одновременно получать изображение с трафарета и платы. Такое решение исключает их взаимное смещение и, как следствие, потерю точности совмещения. Использование в системе оптического центрирования новейших технических решений позволяет на автомате Speedprint 210AVI добиваться точности нанесения паяльной пасты ±20 мкм.
Благодаря уникальным свойствам системы технического зрения стало возможно использование плат без реперных знаков, роль которых может сыграть любой элемент на печатной плате, попадающий в поле зрение камеры. Система технического зрения позволяет постоянно контролировать количество паяльной пасты на трафарете, в результате чего удается своевременно предупредить дефекты, связанные с недостаточным заполнением апертур трафарета паяльной пастой.
Для контроля точности позиционирования отпечатков и качества нанесения паяльной пасты на контактные площадки автомат Speedprint 210AVI можно дополнительно оснащать функцией 2D-инспекции, использующей штатную оптическую систему технического зрения, с помощью которой диагностируют и предупреждают технологические дефекты, связанные с нанесением пасты. Это особенно важно в производстве печатных узлов, содержащих компоненты в корпусах BGA, μBGA, CSP, LLP, Flip Chip и т.д. Используя накопленные в процессе инспекции статистические данные, можно своевременно провести корректирующие действия и предупредить появление дефектов.
Стопроцентному контролю с помощью 2D-инспекции подвергаются печатные узлы, как правило, только на этапе отладки технологического процесса нанесения паяльной пасты. В дальнейшем, когда все параметры уже отлажены, необходимости в проведении 2D-инспекции всей поверхности платы нет, как по техническим соображениям, так и для сокращения времени техпроцесса. Уменьшение времени цикла нанесения паяльной пасты особенно актуально в крупносерийном и массовом производстве. Функцию 2D-инспекции в автомате Speedprint 210AVI можно использовать для проведения программируемого выборочного контроля наиболее ответственных локальных участков на плате (например, места установки компонентов в корпусах BGA, μBGA, CSP, LLP, Flip Chip), что позволяет значительно сократить общее время цикла нанесения паяльной пасты.
Очистка трафаретов
В процессе нанесения на платы паяльной пасты через трафарет происходит постепенное загрязнение контактирующей с платой стороны трафарета. Загрязняются также апертуры трафарета вследствие подсыхания паяльной пасты в процессе работы. Загрязнения трафарета ухудшают точность и качество нанесения паяльной пасты, поэтому трафарет необходимо периодически очищать.
В базовую комплектацию автомата входит система автоматической очистки трафарета с помощью рулонных безворсных полотенец (рис.5), с возможностью автоматического добавления растворителя в процессе очистки. Стандартно в автомате предусмотрена также высокоэффективная система вакуумной очистки трафарета, значительно повышающая качество очистки. Активация систем очистки трафарета выполняется автоматически на основании запрограммированных данных или статистических данных 2D-инспекции платы.
Применение автоматической системы очистки трафарета значительно снижает трудоемкость процесса очистки за счет исключения ручных операций и уменьшает число технологических дефектов, связанных с операцией нанесения паяльной пасты. В результате повышается качество и надежность выпускаемых печатных плат.
Поддержка различных типов трафаретов
Одно из важных условий, которому должен удовлетворять автомат трафаретной печати, работающий в условиях серийных и крупносерийных производств, – это возможность работы с трафаретами различных типов и размеров. Поскольку большинство производителей электронных изделий позиционируют себя в качестве контрактных производителей электроники, то, принимая сторонний заказ, им приходится работать с различными трафаретами, которые предоставляет заказчик.
Отличительной особенностью автомата Speedprint 210AVI является поддержка трафаретов разных типов, например, устанавливаемых на раме различных размеров или в регулируемый держатель. Безрамные трафареты используются с помощью специального адаптера 58 Genesis Stencil Frame. Универсальный регулируемый держатель позволяет также использовать на автомате трафареты в стандартных рамах 23” или нестандартных, с размерами рам в диапазоне от 300×300 мм до 586×586 мм и толщиной от 17 до 26 мм (рис.6).
Автомат оснащен автоматической системой загрузки, выгрузки и позиционирования трафарета, что позволяет выполнять замену трафарета при смене выпускаемой продукции менее чем за 1,5 мин.
Система нанесения паяльной пасты
Для нанесения паяльной пасты базовая комплектация автомата Speedprint 210AVI включает в себя рабочую головку с двойными металлическими ракелями, оснащенную функцией программируемого автоматического контроля давления ракелей на трафарет. Дополнительно рабочая головка может оснащаться дозатором, который автоматически добавляет паяльную пасту на трафарет в соответствии с программой или по сигналу от системы технического зрения о недостаточном количестве паяльной пасты на трафарете.
Данная система отлично себя зарекомендовала при работе с паяльными пастами, содержащими свинец. Известно, что бессвинцовые паяльные пасты имеют повышенную окисляемость и, соответственно, меньшее "время жизни". Для работы с бессвинцовыми паяльными пастами компания SPEEDPRINT дополнительно предлагает специальную печатающую головку Paste puck закрытого типа.
Печатающая головка Paste puck исключает контакт паяльной пасты с воздухом, обеспечивает равномерное распределение давления на трафарет по всей ширине печатающей головки, постоянный объем пасты на трафарете, значительно уменьшает остатки пасты на трафарете (следовательно, и ее потери) и обеспечивает высокую точность и качество нанесения паяльной пасты.
Система управления и программное обеспечение
Система управления автомата Speedprint 210AVI построена на основе промышленного компьютера с операционной системой Windows XP и обновленным графическим пользовательским интерфейсом 3Dc (рис.7), который позволяет упростить работу оператора, сократить время на настройку автомата при смене выпускаемой продукции и повысить эффективность использования автомата.
Программное обеспечение автомата и интерфейс 3Dc обеспечивают:
* контроль технического состояния автомата и выдачу сообщений о необходимости технического обслуживания;
* контроль и диагностику неисправностей автомата, что минимизирует время простоя оборудования;
* помощь оператору при настройке автомата;
* контроль и визуализацию производственного процесса в реальном времени;
* контроль количества расходных материалов и выдачу сообщений о необходимости их пополнения.
В России официальным дистрибьютором компании SPEEDPRINT является ООО "Совтест АТЕ" (Курск). Подробную информацию об автомате трафаретной печати Speedprint 210AVI и других моделях оборудования компании SPEEDPRINT можно узнать у специалистов компании "Совтест АТЕ" по телефону (4712) 54-54-17 или 73-04-91, а также по электронной почте info@sovtest.ru.
Наибольшее количество дефектов (65–70%) возникает на таком ответственном этапе сборки электронных изделий, как этап нанесения паяльной пасты. Известно, что дефектов возникает именно на этом этапе. Дефекты могут возникать из-за неточных, недостаточных или избыточных отпечатков паяльной пасты. Возможности корректировать причины возникновения таких дефектов в процессе печати практически не существует. К их значительному уменьшению ведет точное проектирование и изготовление трафарета, использование качественной паяльной пасты и правильный выбор оборудования для трафаретной печати. Современное оборудование, используемое для трафаретной печати, по своим техническим характеристикам должно обеспечивать высокий уровень автоматизации процесса, высокое качество нанесения паяльной пасты, быструю переналадку на выпуск нового изделия, требовать минимальное техническое обслуживание, быть ориентированным на технологии "будущего", обеспечивать возможность дальнейшей модернизации.
Одним из лидеров в разработке и производстве автоматов трафаретной печати является британская компания SPEEDPRINT, предлагающая производителям электронных изделий широкий модельный ряд оборудования. Наибольшую популярность в России завоевал автомат трафаретной печати Speedprint 210AVI (рис.1), успех которого объясняется удачным сочетанием "цена-качество" и возможностью его применения в условиях различной серийности и номенклатуры выпускаемых изделий. Надежная механическая конструкция автомата, использование проверенных технических решений в сочетании с совершенным программным обеспечением гарантируют производителю электронных изделий высокое качество нанесения паяльной пасты.
Конструкция автомата Speedprint 210AVI
Конструкция автомата содержит несколько уникальных решений, которые обеспечивают длительную работу с сохранением высокой точности механической системы. Основой автомата, обеспечивающей высокую точность совмещения трафарета с печатной платой и повторяемость печати, является специально разработанная рама. Уникальная конструкция рамы обеспечивает виброустойчивость системы при работе с высокими скоростями и позволяет сохранять повторяемость процесса в широком диапазоне рабочих температур. Кроме того, внутренняя компоновка узлов и механизмов автомата выполнена так, что они в процессе работы не влияют на температурный режим в рабочей зоне, и создавать специальные климатические условия для функционирования автомата не требуется.
Система транспортирования и фиксации плат
Автомат Speedprint 210AVI оснащен автоматической конвейерной системой с программно устанавливаемой шириной печатной платы, позволяющей работать с максимальным размером платы до 450×400 мм. Фиксация платы в автомате осуществляется по торцам с помощью прижимных пластин, что позволяет работать с печатными узлами с близко расположенными к краю платы компонентами (минимальная ширина свободной зоны по краю платы 3 мм).
Для точного и качественного нанесение паяльной пасты необходимо плотное прилегание трафарета к печатной плате. В целях предотвращения коробления и прогиба тонких плат в процессе печати, как правило, используются поддерживающие штыри на магнитных подставках (рис.2).
В современных печатных узлах все чаще используются тонкие печатные платы с плотным двухсторонним монтажом компонентов. Поддерживать такие платы штырями на магнитных подставках часто бывает недостаточно. Для решения этой проблемы компания SPEEDPRINT предлагает систему поддержки плат с эффектом памяти Vacunest (рис.3). Это универсальная автоматическая система, пригодная для поддержки любых печатных плат. Пневматические штырьки системы автоматически подстраиваются под конфигурацию нижней поверхности печатной платы и "запоминают" свое положение, обеспечивая тем самым горизонтальность верхней поверхности на последующих печатных платах. Система Vacunest не требует профессиональной настройки и предварительного программирования.
Автоматическая система оптического центрирования
Одной из наиболее важных систем в автомате трафаретной печати является оптическая система технического зрения, с помощью которой обеспечивается точность совмещения печатной платы и трафарета, осуществляется контроль загрязнения контактных площадок платы и апертур трафарета и т.д. Компания SPEEDPRINT использует в своих автоматах оптическую систему технического зрения на основе спаренных подвижных камер (рис.4), позволяющих одновременно получать изображение с трафарета и платы. Такое решение исключает их взаимное смещение и, как следствие, потерю точности совмещения. Использование в системе оптического центрирования новейших технических решений позволяет на автомате Speedprint 210AVI добиваться точности нанесения паяльной пасты ±20 мкм.
Благодаря уникальным свойствам системы технического зрения стало возможно использование плат без реперных знаков, роль которых может сыграть любой элемент на печатной плате, попадающий в поле зрение камеры. Система технического зрения позволяет постоянно контролировать количество паяльной пасты на трафарете, в результате чего удается своевременно предупредить дефекты, связанные с недостаточным заполнением апертур трафарета паяльной пастой.
Для контроля точности позиционирования отпечатков и качества нанесения паяльной пасты на контактные площадки автомат Speedprint 210AVI можно дополнительно оснащать функцией 2D-инспекции, использующей штатную оптическую систему технического зрения, с помощью которой диагностируют и предупреждают технологические дефекты, связанные с нанесением пасты. Это особенно важно в производстве печатных узлов, содержащих компоненты в корпусах BGA, μBGA, CSP, LLP, Flip Chip и т.д. Используя накопленные в процессе инспекции статистические данные, можно своевременно провести корректирующие действия и предупредить появление дефектов.
Стопроцентному контролю с помощью 2D-инспекции подвергаются печатные узлы, как правило, только на этапе отладки технологического процесса нанесения паяльной пасты. В дальнейшем, когда все параметры уже отлажены, необходимости в проведении 2D-инспекции всей поверхности платы нет, как по техническим соображениям, так и для сокращения времени техпроцесса. Уменьшение времени цикла нанесения паяльной пасты особенно актуально в крупносерийном и массовом производстве. Функцию 2D-инспекции в автомате Speedprint 210AVI можно использовать для проведения программируемого выборочного контроля наиболее ответственных локальных участков на плате (например, места установки компонентов в корпусах BGA, μBGA, CSP, LLP, Flip Chip), что позволяет значительно сократить общее время цикла нанесения паяльной пасты.
Очистка трафаретов
В процессе нанесения на платы паяльной пасты через трафарет происходит постепенное загрязнение контактирующей с платой стороны трафарета. Загрязняются также апертуры трафарета вследствие подсыхания паяльной пасты в процессе работы. Загрязнения трафарета ухудшают точность и качество нанесения паяльной пасты, поэтому трафарет необходимо периодически очищать.
В базовую комплектацию автомата входит система автоматической очистки трафарета с помощью рулонных безворсных полотенец (рис.5), с возможностью автоматического добавления растворителя в процессе очистки. Стандартно в автомате предусмотрена также высокоэффективная система вакуумной очистки трафарета, значительно повышающая качество очистки. Активация систем очистки трафарета выполняется автоматически на основании запрограммированных данных или статистических данных 2D-инспекции платы.
Применение автоматической системы очистки трафарета значительно снижает трудоемкость процесса очистки за счет исключения ручных операций и уменьшает число технологических дефектов, связанных с операцией нанесения паяльной пасты. В результате повышается качество и надежность выпускаемых печатных плат.
Поддержка различных типов трафаретов
Одно из важных условий, которому должен удовлетворять автомат трафаретной печати, работающий в условиях серийных и крупносерийных производств, – это возможность работы с трафаретами различных типов и размеров. Поскольку большинство производителей электронных изделий позиционируют себя в качестве контрактных производителей электроники, то, принимая сторонний заказ, им приходится работать с различными трафаретами, которые предоставляет заказчик.
Отличительной особенностью автомата Speedprint 210AVI является поддержка трафаретов разных типов, например, устанавливаемых на раме различных размеров или в регулируемый держатель. Безрамные трафареты используются с помощью специального адаптера 58 Genesis Stencil Frame. Универсальный регулируемый держатель позволяет также использовать на автомате трафареты в стандартных рамах 23” или нестандартных, с размерами рам в диапазоне от 300×300 мм до 586×586 мм и толщиной от 17 до 26 мм (рис.6).
Автомат оснащен автоматической системой загрузки, выгрузки и позиционирования трафарета, что позволяет выполнять замену трафарета при смене выпускаемой продукции менее чем за 1,5 мин.
Система нанесения паяльной пасты
Для нанесения паяльной пасты базовая комплектация автомата Speedprint 210AVI включает в себя рабочую головку с двойными металлическими ракелями, оснащенную функцией программируемого автоматического контроля давления ракелей на трафарет. Дополнительно рабочая головка может оснащаться дозатором, который автоматически добавляет паяльную пасту на трафарет в соответствии с программой или по сигналу от системы технического зрения о недостаточном количестве паяльной пасты на трафарете.
Данная система отлично себя зарекомендовала при работе с паяльными пастами, содержащими свинец. Известно, что бессвинцовые паяльные пасты имеют повышенную окисляемость и, соответственно, меньшее "время жизни". Для работы с бессвинцовыми паяльными пастами компания SPEEDPRINT дополнительно предлагает специальную печатающую головку Paste puck закрытого типа.
Печатающая головка Paste puck исключает контакт паяльной пасты с воздухом, обеспечивает равномерное распределение давления на трафарет по всей ширине печатающей головки, постоянный объем пасты на трафарете, значительно уменьшает остатки пасты на трафарете (следовательно, и ее потери) и обеспечивает высокую точность и качество нанесения паяльной пасты.
Система управления и программное обеспечение
Система управления автомата Speedprint 210AVI построена на основе промышленного компьютера с операционной системой Windows XP и обновленным графическим пользовательским интерфейсом 3Dc (рис.7), который позволяет упростить работу оператора, сократить время на настройку автомата при смене выпускаемой продукции и повысить эффективность использования автомата.
Программное обеспечение автомата и интерфейс 3Dc обеспечивают:
* контроль технического состояния автомата и выдачу сообщений о необходимости технического обслуживания;
* контроль и диагностику неисправностей автомата, что минимизирует время простоя оборудования;
* помощь оператору при настройке автомата;
* контроль и визуализацию производственного процесса в реальном времени;
* контроль количества расходных материалов и выдачу сообщений о необходимости их пополнения.
В России официальным дистрибьютором компании SPEEDPRINT является ООО "Совтест АТЕ" (Курск). Подробную информацию об автомате трафаретной печати Speedprint 210AVI и других моделях оборудования компании SPEEDPRINT можно узнать у специалистов компании "Совтест АТЕ" по телефону (4712) 54-54-17 или 73-04-91, а также по электронной почте info@sovtest.ru.
Отзывы читателей
