В 2007 году компания SIEMENS выпустила новое поколение автоматических установщиков компонентов SIPLACE серии D. Платформа серии D основывается на проверенных разработках предыдущих поколений установщиков. Линейка серии D представлена четырьмя установщиками: высокоскоростным автоматом D4 (четыре портала), мультифункциональным автоматом D3 (три портала), скоростным автоматом D2 (два портала), гибким автоматом D1 (один портал).
Установщик SIPLACE D3 (рис.1) основан на конструкции предыдущего автомата HF/3 и имеет:
* линейные приводы по осям перемещения порталов X и Y;
* усовершенствованные 12- или 6-насадочные револьверные головки;
* двойную головку Twin Head;
* двойную головку Highforce с увеличенным усилием установки до 30 Н.
Порталы и установочные головки
SIPLACE D3 имеет в своей конструкции три портала, перемещение которых по осям X и Y проводится с помощью линейных двигателей. Линейный двигатель на установщиках серии D представляет собой роторный двигатель, статор которого развернут по длине перемещения портала, а сам портал и является ротором. Кодеры, по которым происходит ориентирование порталов, имеют шкалу деления 1 мкм. Такая конструкция обеспечивает высокую точность позиционирования портала.
Установщик D3 в зависимости от требований производства может быть оборудован 12- (12C&P) или 6-насадочными (6C&P) револьверными и двойными головками Twin Head (TH) или Highforce, что позволяет устанавливать широкий спектр компонентов с линейными размерами от 0,4ґ0,2 (01005) и 0,6 0,3 (0201) до 85ґ85 мм/125ґ10 мм и высотой до 25 мм. От типа установочных головок зависит производительность SIPLACE D3, как показано в таблице: При установке камеры высокого разрешения Type 29 для компонентов D3 способен производить монтаж микросхем с шагом 0,3 мм.
Револьверная головка проводит контроль усилия и установки компонента с помощью трех методов:
* фотоэлектрического барьера;
* порогового тока;
* датчика нулевой скорости.
Для установки больших компонентов (размерами до 125х10 и 200х125 мм) и разъемов используется либо двойная головка Twin Head, либо головка Highforce с увеличенным усилием установки до 30 Н. При частой смене номенклатуры производимого изделия модульность головок SIPLACE D3 поможет сократить время на переоборудование установщика и повысить его гибкость и функциональность (рис.2).
Цифровая система технического зрения
Одним из инновационных решений, применяющихся в установщиках серии D, является цифровая система технического зрения. Данная система состоит из двух основных модулей: камеры для установочной головки и многоцветной камеры для печатных плат (рис.3).
Камера револьверной головки имеет четыре уровня освещения – 0°, 30°, 60°, 80°. Такая конструкция камеры делает возможным определение положения на насадке и качества компонентов сложной формы, даже таких как PLCC44, BGA, мBGA, TSOP, QFP, SO, SO32, DRAM. Камера позволяет установить перевернутые, неправильно захваченные, бракованные компоненты на насадке. Система способна запоминать до 500 изображений компонентов, которые благодаря системам подсчета статистических данных могут быть использованы для выявления возможных дефектов компонентов. Перечисленные характеристики также обеспечивают высокое качество и высокую надежность установки компонентов до значений ± 60 мкм, ± 0,6° (3s), ± 80 мкм, ± 0,8° (4s).
Многоцветная камера для печатных плат определяет положение реперных знаков и знаков ink spot ("чернильные знаки") при работе с мультиплицированными платами, используя красный и синий тип подсветки. Конструкция камеры позволяет распознать плату с тремя реперными знаками и шестью знаками ink spot за 3 с. Это увеличивает производительность установщика при достаточно больших партиях производимого изделия.
Как видно, цифровая система технического зрения не только ускоряет процесс установки компонентов, но и способна определить и выявить возможные дефекты до этапа монтажа компонентов.
3D-модуль проверки копланарности выводов компонентов
Еще одним инновационным решением, примененным в установщике SIPLACE D3, является модуль проверки копланарности выводов компонентов 3D.
Измерение копланарности, т.е. определение положения выводов/шариков компонента относительно одной плоскости, гарантирует надежный контакт вывода/шарика с пастой на печатной плате. Измерение копланарности выводов просто необходимо при работе с такими компонентами, как BGA, QFP, разъемы и другие многовыводные компоненты. Производителям изделий для автомобильной, медицинской или космической промышленности данный модуль особенно необходим. Также он будет полезен при вводе в производство нового изделия, при проверке качества компонентов.
Работа 3D-модуля проверки копланарности выводов основана на методе триангуляции. Инспектируемую поверхность освещают лазерным лучом под углом 45°. Отраженный луч проецируется на поверхность датчика. Затем этот луч преобразуется в информацию, которая передается на процессор станционного компьютера установщика (рис.4). Данные преобразуются с помощью специальной программы и выводятся на монитор (рис.5).
Конвейер
В зависимости от производственных задач установщик SIPLACE D3 может быть оборудован одиночным или двойным конвейером.
Одиночный конвейер позволяет производить монтаж компонентов на платы размерами от 50ґ50 до 368ґ460 мм.
Двойной конвейер позволяет оперировать платами с габаритами от 50ґ50 до 368ґ216 мм. В зависимости от сложности печатного узла система выбирает, какой режим работы двойного конвейера оптимально подходит для установки компонентов – синхронный или асинхронный. При асинхронном режиме работы одна плата заполняется компонентами,
в то время как вторая плата подается в зону монтажа. При синхронном режиме работы две платы заполняются компонентами одновременно, как единая плата. Опциально одиночный и двойной конвейеры могут работать с платами длиной до 610 мм (рис.6).
Конструкция конвейера позволяет надежно производить фиксацию плат толщиной от 0,3 до 4,5 мм (± 0,2 мм) и массой до 3 кг при помощи пневматического фиксатора, который прижимает плату снизу к направляющим на конвейере. Такая конструкция гарантирует, что поверхность монтажа платы любой толщины будет находиться на одном и том же уровне. Это свойство позволяет не делать поправку на толщину платы при движении насадки головки.
В зависимости от производственных особенностей SIEMENS оборудует установщик конвейером с необходимой высотой транспортировки плат – 830, 900, 930 и 950 мм.
Конвейер установщика, независимо от его типа, состоит из пяти частей: входной части, зоны установки 1, буфера, зоны установки 2, выходной части. Такая конструкция конвейера обладает одним из важных свойств – наличием секции буфера. Перемещение печатных плат в зону монтажа 2 осуществляется из буфера, а не с входной части конвейера. Это значительно экономит время на транспортировку плат, и, как следствие, простой оборудования сводится к минимуму.
Подача компонентов
Установщик D3 может быть оборудован четырьмя сменными столами для подачи компонентов с помощью питателей или устройством подачи матричных поддонов MTC. Возможна установка до 180 дорожек при работе с питателями 3ґ8 мм.
Одно из самых значимых свойств автомата D3 в том, что он полностью совместим со всеми существующими типами питателей, применявшимися на предыдущих поколениях установщиков SIEMENS. Замена стола с питателями, например при вводе в производство нового изделия, производится менее чем за 1 мин.
Число устанавливаемых питателей (рис.7):
* 60 питателей 3 х 8 мм тип S (180 дорожек);
* 60 питателей 2 х 8 мм тип S (120 дорожек);
* 48 питателей 12/16 мм тип S (60 дорожек);
* 40 питателей 24/32 мм тип S (40 дорожек);
* 28 питателей 44 мм тип S (28 дорожек);
* 24 питателя 56 мм тип S (24 дорожки);
* 20 питателей 70 мм тип S (20 дорожек);
* 16 питателей 88 мм тип S (16 дорожек).
Возможна также подача компонентов из россыпи с помощью вибропитателей, из лент типа Surftape. Использование ручного сканера штрихкодов гарантирует правильность установки питателя.
Для подачи больших и сложных компонентов целесообразно использовать устройство подачи матричных поддонов MTC (рис.8).
Программное обеспечение
Управление установщиком производится с помощью станционного компьютера, на который устанавливается программное обеспечение версии SW602. Интерфейс пользователя SIPLACE Pro позволяет с легкостью составлять описания компонентов и печатных плат, схемы установки компонентов.
При описании параметров компонентов используется стандартная библиотека описаний компонентов. В специальных позициях, например при описании микросхем, можно изменить такие параметры (рис.8), как высота, ширина, шаг выводов, их число, длина и ширина корпуса.
Создание схемы установки компонентов с помощью "перетаскивания" мышкой производится в считанные минуты. Все программы установки компонентов можно создавать и редактировать на станционном компьютере, и они легко могут быть загружены при необходимости (рис.9).
Все перечисленные достоинства и свойства установщика SIPLACE D3 позиционируют его как универсальный инструмент для решения различных производственных задач, обладающий широкими функциональными возможностями.
* линейные приводы по осям перемещения порталов X и Y;
* усовершенствованные 12- или 6-насадочные револьверные головки;
* двойную головку Twin Head;
* двойную головку Highforce с увеличенным усилием установки до 30 Н.
Порталы и установочные головки
SIPLACE D3 имеет в своей конструкции три портала, перемещение которых по осям X и Y проводится с помощью линейных двигателей. Линейный двигатель на установщиках серии D представляет собой роторный двигатель, статор которого развернут по длине перемещения портала, а сам портал и является ротором. Кодеры, по которым происходит ориентирование порталов, имеют шкалу деления 1 мкм. Такая конструкция обеспечивает высокую точность позиционирования портала.
Установщик D3 в зависимости от требований производства может быть оборудован 12- (12C&P) или 6-насадочными (6C&P) револьверными и двойными головками Twin Head (TH) или Highforce, что позволяет устанавливать широкий спектр компонентов с линейными размерами от 0,4ґ0,2 (01005) и 0,6 0,3 (0201) до 85ґ85 мм/125ґ10 мм и высотой до 25 мм. От типа установочных головок зависит производительность SIPLACE D3, как показано в таблице: При установке камеры высокого разрешения Type 29 для компонентов D3 способен производить монтаж микросхем с шагом 0,3 мм.
Револьверная головка проводит контроль усилия и установки компонента с помощью трех методов:
* фотоэлектрического барьера;
* порогового тока;
* датчика нулевой скорости.
Для установки больших компонентов (размерами до 125х10 и 200х125 мм) и разъемов используется либо двойная головка Twin Head, либо головка Highforce с увеличенным усилием установки до 30 Н. При частой смене номенклатуры производимого изделия модульность головок SIPLACE D3 поможет сократить время на переоборудование установщика и повысить его гибкость и функциональность (рис.2).
Цифровая система технического зрения
Одним из инновационных решений, применяющихся в установщиках серии D, является цифровая система технического зрения. Данная система состоит из двух основных модулей: камеры для установочной головки и многоцветной камеры для печатных плат (рис.3).
Камера револьверной головки имеет четыре уровня освещения – 0°, 30°, 60°, 80°. Такая конструкция камеры делает возможным определение положения на насадке и качества компонентов сложной формы, даже таких как PLCC44, BGA, мBGA, TSOP, QFP, SO, SO32, DRAM. Камера позволяет установить перевернутые, неправильно захваченные, бракованные компоненты на насадке. Система способна запоминать до 500 изображений компонентов, которые благодаря системам подсчета статистических данных могут быть использованы для выявления возможных дефектов компонентов. Перечисленные характеристики также обеспечивают высокое качество и высокую надежность установки компонентов до значений ± 60 мкм, ± 0,6° (3s), ± 80 мкм, ± 0,8° (4s).
Многоцветная камера для печатных плат определяет положение реперных знаков и знаков ink spot ("чернильные знаки") при работе с мультиплицированными платами, используя красный и синий тип подсветки. Конструкция камеры позволяет распознать плату с тремя реперными знаками и шестью знаками ink spot за 3 с. Это увеличивает производительность установщика при достаточно больших партиях производимого изделия.
Как видно, цифровая система технического зрения не только ускоряет процесс установки компонентов, но и способна определить и выявить возможные дефекты до этапа монтажа компонентов.
3D-модуль проверки копланарности выводов компонентов
Еще одним инновационным решением, примененным в установщике SIPLACE D3, является модуль проверки копланарности выводов компонентов 3D.
Измерение копланарности, т.е. определение положения выводов/шариков компонента относительно одной плоскости, гарантирует надежный контакт вывода/шарика с пастой на печатной плате. Измерение копланарности выводов просто необходимо при работе с такими компонентами, как BGA, QFP, разъемы и другие многовыводные компоненты. Производителям изделий для автомобильной, медицинской или космической промышленности данный модуль особенно необходим. Также он будет полезен при вводе в производство нового изделия, при проверке качества компонентов.
Работа 3D-модуля проверки копланарности выводов основана на методе триангуляции. Инспектируемую поверхность освещают лазерным лучом под углом 45°. Отраженный луч проецируется на поверхность датчика. Затем этот луч преобразуется в информацию, которая передается на процессор станционного компьютера установщика (рис.4). Данные преобразуются с помощью специальной программы и выводятся на монитор (рис.5).
Конвейер
В зависимости от производственных задач установщик SIPLACE D3 может быть оборудован одиночным или двойным конвейером.
Одиночный конвейер позволяет производить монтаж компонентов на платы размерами от 50ґ50 до 368ґ460 мм.
Двойной конвейер позволяет оперировать платами с габаритами от 50ґ50 до 368ґ216 мм. В зависимости от сложности печатного узла система выбирает, какой режим работы двойного конвейера оптимально подходит для установки компонентов – синхронный или асинхронный. При асинхронном режиме работы одна плата заполняется компонентами,
в то время как вторая плата подается в зону монтажа. При синхронном режиме работы две платы заполняются компонентами одновременно, как единая плата. Опциально одиночный и двойной конвейеры могут работать с платами длиной до 610 мм (рис.6).
Конструкция конвейера позволяет надежно производить фиксацию плат толщиной от 0,3 до 4,5 мм (± 0,2 мм) и массой до 3 кг при помощи пневматического фиксатора, который прижимает плату снизу к направляющим на конвейере. Такая конструкция гарантирует, что поверхность монтажа платы любой толщины будет находиться на одном и том же уровне. Это свойство позволяет не делать поправку на толщину платы при движении насадки головки.
В зависимости от производственных особенностей SIEMENS оборудует установщик конвейером с необходимой высотой транспортировки плат – 830, 900, 930 и 950 мм.
Конвейер установщика, независимо от его типа, состоит из пяти частей: входной части, зоны установки 1, буфера, зоны установки 2, выходной части. Такая конструкция конвейера обладает одним из важных свойств – наличием секции буфера. Перемещение печатных плат в зону монтажа 2 осуществляется из буфера, а не с входной части конвейера. Это значительно экономит время на транспортировку плат, и, как следствие, простой оборудования сводится к минимуму.
Подача компонентов
Установщик D3 может быть оборудован четырьмя сменными столами для подачи компонентов с помощью питателей или устройством подачи матричных поддонов MTC. Возможна установка до 180 дорожек при работе с питателями 3ґ8 мм.
Одно из самых значимых свойств автомата D3 в том, что он полностью совместим со всеми существующими типами питателей, применявшимися на предыдущих поколениях установщиков SIEMENS. Замена стола с питателями, например при вводе в производство нового изделия, производится менее чем за 1 мин.
Число устанавливаемых питателей (рис.7):
* 60 питателей 3 х 8 мм тип S (180 дорожек);
* 60 питателей 2 х 8 мм тип S (120 дорожек);
* 48 питателей 12/16 мм тип S (60 дорожек);
* 40 питателей 24/32 мм тип S (40 дорожек);
* 28 питателей 44 мм тип S (28 дорожек);
* 24 питателя 56 мм тип S (24 дорожки);
* 20 питателей 70 мм тип S (20 дорожек);
* 16 питателей 88 мм тип S (16 дорожек).
Возможна также подача компонентов из россыпи с помощью вибропитателей, из лент типа Surftape. Использование ручного сканера штрихкодов гарантирует правильность установки питателя.
Для подачи больших и сложных компонентов целесообразно использовать устройство подачи матричных поддонов MTC (рис.8).
Программное обеспечение
Управление установщиком производится с помощью станционного компьютера, на который устанавливается программное обеспечение версии SW602. Интерфейс пользователя SIPLACE Pro позволяет с легкостью составлять описания компонентов и печатных плат, схемы установки компонентов.
При описании параметров компонентов используется стандартная библиотека описаний компонентов. В специальных позициях, например при описании микросхем, можно изменить такие параметры (рис.8), как высота, ширина, шаг выводов, их число, длина и ширина корпуса.
Создание схемы установки компонентов с помощью "перетаскивания" мышкой производится в считанные минуты. Все программы установки компонентов можно создавать и редактировать на станционном компьютере, и они легко могут быть загружены при необходимости (рис.9).
Все перечисленные достоинства и свойства установщика SIPLACE D3 позиционируют его как универсальный инструмент для решения различных производственных задач, обладающий широкими функциональными возможностями.
Отзывы читателей
