Выпуск #3/2017
Д.Иванов
Что делает принтеры EKRA точными и надежными? технологические особенности систем трафаретной печати от компании EKRA
Что делает принтеры EKRA точными и надежными? технологические особенности систем трафаретной печати от компании EKRA
Просмотры: 680
Германская компания EKRA (в настоящее время – часть группы предприятий ASYS) на протяжении десятилетий остается технологическим лидером в области производства систем трафаретной печати. В статье описаны инженерные решения, обеспечившие последнему поколению принтеров EKRA высокий уровень основных технических характеристик.
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.163.3.178.181
УДК 621.791.3
ВАК 05.27.06
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.163.3.178.181
УДК 621.791.3
ВАК 05.27.06
Теги: accuracy built-in dispenser ekra repeatability screen printer screen printing vision system встроенный дозатор повторяемость система технического зрения точность трафаретная печать трафаретный принтер
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА ПЕЧАТИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ И ПНЕВМАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ[1]
Все автоматические трафаретные принтеры EKRA (рис.1), включая базовые конфигурации, поставляются с двумя независимыми пневматическими головками печати (рис.2), в конструкции которых применены специальные пневматические цилиндры с низким коэффициентом трения. Обе печатающие головки имеют полностью замкнутый контур и контролируются с помощью высокоточного пропорционального воздушного клапана, который гарантирует постоянный уровень давления ракеля в течение всего процесса печати. Эту технологию в компании EKRA называют "плавающий ракель", она обеспечивает печатающей головке способность компенсировать вариации толщины печатной платы. Давление печати регулируется автоматически программным обеспечением и не требует дополнительных корректировок со стороны оператора.
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС SIMPLEX
SIMPLEX – совершенно новый уникальный пользовательский человеко-машинный интерфейс (HMI) для управления сложным технологическим оборудованием. В его основе лежит сенсорный дисплей с технологией Multi-touch (рис.3), "понимающий" и обрабатывающий несколько касаний одновременно. Данный HMI позволяет интуитивно понятно осуществлять программирование установки, настройку зон автоматической инспекции, обучение считыванию реперных знаков и т. д. В результате время подготовки машины к работе сокращается на 15%, что весьма существенно в условиях реального производства. Пользовательский интерфейс SIMPLEX был представлен в 2013 году и сразу же завоевал престижную премию NPI AWARDS. С помощью данной технологии управлять сложным технологическим оборудованием не труднее, чем смартфоном на базе Android или IOS. ВИДЕОСИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ EVA
Сердцем всех автоматических принтеров EKRA является запатентованная система технического зрения EVA (EKRA VISION ALIGMENT). Она состоит из двух CCD-камер высокого разрешения, выполненных в едином корпусе (рис.4). Камеры осуществляют считывание реперных знаков для последующего совмещения печатной платы и трафарета, причем для этого используются два независимых программируемых источника освещения, из которых один дает направленный свет, а другой – рассеянный. Благодаря им камера распознает объекты даже с чрезвычайно низкой контрастностью. Совмещение происходит над столом принтера, система камер привязана к его системе координат по осям X, Y, обеспечивая высочайшую точность измерений, равную ±1 мкм. Три привода по осям для совмещения на столе принтера имеют разрешение 0,5 мкм, что в совокупности гарантирует максимальную точность и повторяемость процесса.
СИСТЕМА ОПТИЧЕСКОЙ ИНСПЕКЦИИ
КАЧЕСТВА НАНЕСЕНИЯ 2Ѕ D
С одной стороны, система оптической инспекции контролирует трафарет на наличие остатков пасты в апертурах, определяя момент, когда они могут повлиять на результат печати, с другой стороны – сразу же после процесса печати система оптической инспекции контролирует корректность нанесения пасты на контактные площадки и определяет возможные замыкания.
Функция контроля трафарета (рис.5) обеспечивает отсутствие блокированных апертур в течение процесса производства. Если система обнаруживает заблокированную апертуру, автоматически запускается программа очистки трафарета, а затем повторно проводится инспекция, чтобы удостовериться в том, что проблема решена.
По окончании процесса нанесения система проверяет наличие пасты на контактных площадках и наличие замыканий. При этом используются два различных типа освещения, как и в системе позиционирования: прямой и рассеянный свет. Паста отражает их, и на основании полученных отраженных сигналов генерируется объемное изображение отпечатка (отсюда и название системы 2Ѕ D). Все данные по отраженным сигналам сводятся в гистограмму, с которой сравнивается каждая напечатанная плата, что помогает быстро вычислить наличие дефектов.
Следует уделить внимание тому, как просто осуществляется программирование автоматических трафаретных принтеров EKRA. Во время процесса программирования оператор определяет наиболее критичные места на печатной плате и позиционирует камеру соответственно. Система сканирует и запоминает апертуры чистого трафарета и генерирует так называемый тестовый шаблон, проецируемый на печатную плату. При этом тестовый шаблон и программа инспекции генерируются за один шаг! Подключения к каким-либо библиотекам и использования CAD-данных при этом не требуется. Тип инспекции трафарета и платы – полная или выборочная – с легкостью может быть определен оператором.
ВСТРОЕННЫЙ КАПЛЕСТРУЙНЫЙ ДОЗАТОР IPAG JET
Еще одной уникальной новинкой в автоматических трафаретных принтерах EKRA является встроенный каплеструйный дозатор (рис.6). Если встроенные дозаторы на основе шнека известны достаточно давно, то каплеструйная технология применена впервые в отрасли.
Каплеструйный дозатор IPAG JET способен дозировать 20 точек клея диаметром 500 мкм всего за 6 с. Дозатор не требует особого обслуживания и даже позволяет оставлять тюбик с пастой в машине, если предполагается не использовать систему в течение нескольких дней, без опасности засыхания пасты. Каплеструйная технология является бесконтактной. С ее помощью можно наносить клеевые точки диаметром 0,5 мм примерно в четыре раза быстрее, чем со стандартным шнековым дозатором. Это обеспечивает гораздо более широкое окно процесса.
СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПРИЖИМА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Во всех автоматических трафаретных принтерах EKRA уже в стандартной конфигурации включены две системы прижима платы: боковой прижим и прижим сверху за кромку (рис.7).
Для плат с толщиной более 1 мм, как правило, лучшим выбором является система бокового прижима. В таком случае плата зажимается между передним неподвижным рельсом конвейера и задним подвижным. Давление прижима может регулироваться в ручном режиме. При этом плата и система прижима находятся на одном уровне, а значит, можно без проблем наносить пасту у самой кромки и в углах печатной платы, что в ситуации, когда все стремятся к миниатюризации, является несомненным преимуществом.
Для тонких печатных плат рекомендуется дисковая транспортная система (рис.8), которая заменяет среднюю часть стандартного внутреннего конвейера принтера. Дисковая транспортная система позволяет качественно прижать плату у кромки, что предотвратит ее коробление. Как правило, дисковая система используется в сочетании с системой верхнего прижима. Кроме описанных выше систем транспортировки также доступны транспортная система для подложек с высокими абразивными свойствами, транспортная система для тяжелых печатных плат, транспортная система для больших объемов производства с тремя зонами буферизации.
ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
Следуя все более высоким требованиям электронной промышленности, предъявляемым к качеству, гибкости и производительности, EKRA предлагает полный набор решений для организации прослеживаемости производственного процесса. Пользователь получает функционал, охватывающий все аспекты и процедуры прослеживаемости, начиная с возможности чтения штрихкода (рис.9) с печатных плат, ракелей, трафаретов, паяльной пасты и т. д., дающей базовую информацию для всестороннего контроля и снижения влияния человеческого фактора на этапе подготовки производства, и заканчивая сложными решениями по увязке оборудования EKRA в единое информационное пространство с системами управления производством MES.
В заключение отметим, что, благодаря непрерывной разработке и внедрению инноваций в узлы и агрегаты своих машин, компания EKRA всегда находится на шаг впереди других производителей аналогичного оборудования в условиях постоянно меняющихся технологической и конкурентной сред. Каждая опция в системах трафаретной печати EKRA разработана с расчетом на значительное повышение общей эффективности, что, в конечном итоге, приводит к повышению эффективности и снижению расходов всего предприятия. На сегодня в мире установлено и работает около 8 000 систем трафаретной печати EKRA, что позволяет говорить о мировом технологическом лидерстве компании в этой области.
Все автоматические трафаретные принтеры EKRA (рис.1), включая базовые конфигурации, поставляются с двумя независимыми пневматическими головками печати (рис.2), в конструкции которых применены специальные пневматические цилиндры с низким коэффициентом трения. Обе печатающие головки имеют полностью замкнутый контур и контролируются с помощью высокоточного пропорционального воздушного клапана, который гарантирует постоянный уровень давления ракеля в течение всего процесса печати. Эту технологию в компании EKRA называют "плавающий ракель", она обеспечивает печатающей головке способность компенсировать вариации толщины печатной платы. Давление печати регулируется автоматически программным обеспечением и не требует дополнительных корректировок со стороны оператора.
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС SIMPLEX
SIMPLEX – совершенно новый уникальный пользовательский человеко-машинный интерфейс (HMI) для управления сложным технологическим оборудованием. В его основе лежит сенсорный дисплей с технологией Multi-touch (рис.3), "понимающий" и обрабатывающий несколько касаний одновременно. Данный HMI позволяет интуитивно понятно осуществлять программирование установки, настройку зон автоматической инспекции, обучение считыванию реперных знаков и т. д. В результате время подготовки машины к работе сокращается на 15%, что весьма существенно в условиях реального производства. Пользовательский интерфейс SIMPLEX был представлен в 2013 году и сразу же завоевал престижную премию NPI AWARDS. С помощью данной технологии управлять сложным технологическим оборудованием не труднее, чем смартфоном на базе Android или IOS. ВИДЕОСИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ EVA
Сердцем всех автоматических принтеров EKRA является запатентованная система технического зрения EVA (EKRA VISION ALIGMENT). Она состоит из двух CCD-камер высокого разрешения, выполненных в едином корпусе (рис.4). Камеры осуществляют считывание реперных знаков для последующего совмещения печатной платы и трафарета, причем для этого используются два независимых программируемых источника освещения, из которых один дает направленный свет, а другой – рассеянный. Благодаря им камера распознает объекты даже с чрезвычайно низкой контрастностью. Совмещение происходит над столом принтера, система камер привязана к его системе координат по осям X, Y, обеспечивая высочайшую точность измерений, равную ±1 мкм. Три привода по осям для совмещения на столе принтера имеют разрешение 0,5 мкм, что в совокупности гарантирует максимальную точность и повторяемость процесса.
СИСТЕМА ОПТИЧЕСКОЙ ИНСПЕКЦИИ
КАЧЕСТВА НАНЕСЕНИЯ 2Ѕ D
С одной стороны, система оптической инспекции контролирует трафарет на наличие остатков пасты в апертурах, определяя момент, когда они могут повлиять на результат печати, с другой стороны – сразу же после процесса печати система оптической инспекции контролирует корректность нанесения пасты на контактные площадки и определяет возможные замыкания.
Функция контроля трафарета (рис.5) обеспечивает отсутствие блокированных апертур в течение процесса производства. Если система обнаруживает заблокированную апертуру, автоматически запускается программа очистки трафарета, а затем повторно проводится инспекция, чтобы удостовериться в том, что проблема решена.
По окончании процесса нанесения система проверяет наличие пасты на контактных площадках и наличие замыканий. При этом используются два различных типа освещения, как и в системе позиционирования: прямой и рассеянный свет. Паста отражает их, и на основании полученных отраженных сигналов генерируется объемное изображение отпечатка (отсюда и название системы 2Ѕ D). Все данные по отраженным сигналам сводятся в гистограмму, с которой сравнивается каждая напечатанная плата, что помогает быстро вычислить наличие дефектов.
Следует уделить внимание тому, как просто осуществляется программирование автоматических трафаретных принтеров EKRA. Во время процесса программирования оператор определяет наиболее критичные места на печатной плате и позиционирует камеру соответственно. Система сканирует и запоминает апертуры чистого трафарета и генерирует так называемый тестовый шаблон, проецируемый на печатную плату. При этом тестовый шаблон и программа инспекции генерируются за один шаг! Подключения к каким-либо библиотекам и использования CAD-данных при этом не требуется. Тип инспекции трафарета и платы – полная или выборочная – с легкостью может быть определен оператором.
ВСТРОЕННЫЙ КАПЛЕСТРУЙНЫЙ ДОЗАТОР IPAG JET
Еще одной уникальной новинкой в автоматических трафаретных принтерах EKRA является встроенный каплеструйный дозатор (рис.6). Если встроенные дозаторы на основе шнека известны достаточно давно, то каплеструйная технология применена впервые в отрасли.
Каплеструйный дозатор IPAG JET способен дозировать 20 точек клея диаметром 500 мкм всего за 6 с. Дозатор не требует особого обслуживания и даже позволяет оставлять тюбик с пастой в машине, если предполагается не использовать систему в течение нескольких дней, без опасности засыхания пасты. Каплеструйная технология является бесконтактной. С ее помощью можно наносить клеевые точки диаметром 0,5 мм примерно в четыре раза быстрее, чем со стандартным шнековым дозатором. Это обеспечивает гораздо более широкое окно процесса.
СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПРИЖИМА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Во всех автоматических трафаретных принтерах EKRA уже в стандартной конфигурации включены две системы прижима платы: боковой прижим и прижим сверху за кромку (рис.7).
Для плат с толщиной более 1 мм, как правило, лучшим выбором является система бокового прижима. В таком случае плата зажимается между передним неподвижным рельсом конвейера и задним подвижным. Давление прижима может регулироваться в ручном режиме. При этом плата и система прижима находятся на одном уровне, а значит, можно без проблем наносить пасту у самой кромки и в углах печатной платы, что в ситуации, когда все стремятся к миниатюризации, является несомненным преимуществом.
Для тонких печатных плат рекомендуется дисковая транспортная система (рис.8), которая заменяет среднюю часть стандартного внутреннего конвейера принтера. Дисковая транспортная система позволяет качественно прижать плату у кромки, что предотвратит ее коробление. Как правило, дисковая система используется в сочетании с системой верхнего прижима. Кроме описанных выше систем транспортировки также доступны транспортная система для подложек с высокими абразивными свойствами, транспортная система для тяжелых печатных плат, транспортная система для больших объемов производства с тремя зонами буферизации.
ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
Следуя все более высоким требованиям электронной промышленности, предъявляемым к качеству, гибкости и производительности, EKRA предлагает полный набор решений для организации прослеживаемости производственного процесса. Пользователь получает функционал, охватывающий все аспекты и процедуры прослеживаемости, начиная с возможности чтения штрихкода (рис.9) с печатных плат, ракелей, трафаретов, паяльной пасты и т. д., дающей базовую информацию для всестороннего контроля и снижения влияния человеческого фактора на этапе подготовки производства, и заканчивая сложными решениями по увязке оборудования EKRA в единое информационное пространство с системами управления производством MES.
В заключение отметим, что, благодаря непрерывной разработке и внедрению инноваций в узлы и агрегаты своих машин, компания EKRA всегда находится на шаг впереди других производителей аналогичного оборудования в условиях постоянно меняющихся технологической и конкурентной сред. Каждая опция в системах трафаретной печати EKRA разработана с расчетом на значительное повышение общей эффективности, что, в конечном итоге, приводит к повышению эффективности и снижению расходов всего предприятия. На сегодня в мире установлено и работает около 8 000 систем трафаретной печати EKRA, что позволяет говорить о мировом технологическом лидерстве компании в этой области.
Отзывы читателей
