Guia sobre bicos SMT: Seleção, limpeza e substituição

Um bico SMT é a ferramenta substituível de um cabeçote de colocação que utiliza vácuo e, por vezes, pressão de ar positiva, para recolher, segurar, deslocar e soltar um componente eletrónico. A seleção correta do bico depende da máquina e da interface do cabeçote, bem como da superfície de recolha do componente, das suas dimensões, peso, material e da força de colocação necessária.

Um bico é pequeno, mas o seu estado pode afetar a taxa de recolha, o reconhecimento de componentes, a estabilidade da colocação e a qualidade da placa. No entanto, erros repetidos na recolha não são prova de que o bico esteja com defeito. Os alimentadores, os circuitos de vácuo, a embalagem dos componentes, os dados do programa e o estado do cabeçote podem causar sintomas semelhantes.

Resposta curta: Selecione um bico SMT com base na máquina e na família de cabeças específicas, no número de peça do bico, na geometria do componente, na área de captação, na massa, no estado da superfície, nos requisitos de visão e na força de colocação. Verifique o fluxo, o estado da ponta, o deslizamento e a identificação após a limpeza. Substitua o bico sempre que danos, desgaste, deformações, obstruções ou falhas na inspeção tornem impossível uma captação fiável.

Para que serve um bico SMT?

O bico estabelece a ligação física entre a cabeça de colocação e o componente. Durante um ciclo normal, desce até ao alimentador, encosta-se ao componente, mantém-no preso por vácuo, transporta-o até à fase de reconhecimento, coloca-o na pasta de solda e liberta-o.

A explicação da JUKI sobre o equipamento SMT descreve o bocal como o elemento que recolhe e coloca os componentes, enquanto a cabeça os transporta até aos respetivos locais de colocação. Ver Visão geral do equipamento SMT da JUKI.

Um bico adequado deve desempenhar várias funções ao mesmo tempo:

• criar uma vedação a vácuo estável;
• evite danificar o componente;
• deixar as bordas ou os terminais da embalagem visíveis quando o método de inspeção visual assim o exigir;
• impedir a rotação ou inclinação indesejadas durante a aceleração;
• soltar o componente de forma precisa à altura e com a força programadas;
• instalar o eixo, o trocador, o sistema de identificação e a biblioteca de software.

Principais partes de um bocal de colocação

A construção dos bicos varia consoante a plataforma, mas os elementos comuns incluem:

Ao solicitar uma peça sobressalente, tire uma fotografia do bocal completo e de cada marcação. Não basta que apenas a ponta corresponda, pois o corpo, o comprimento, o refletor, o diâmetro interno ou o mecanismo de retenção podem ser diferentes.

Tipos de bicos SMT

Os bicos são frequentemente agrupados de acordo com o componente que tratam, mas o código do bico atribuído pelo fabricante continua a ser o método de identificação mais seguro.

Bicos de vácuo redondos

As pontas redondas são comuns em componentes em chip e em pacotes com uma área central plana de preensão. O diâmetro da ponta deve caber nessa área, ao mesmo tempo que proporciona uma força de fixação suficiente.

Bicos retangulares ou com formas específicas

Uma superfície de recolha com formato específico pode proporcionar um melhor apoio a componentes retangulares, compridos, estreitos ou assimétricos. Pode também ajudar a controlar a rotação em caso de movimentos rápidos da cabeça.

Bicos de componentes de grandes dimensões

Os componentes de grandes dimensões ou pesados podem exigir uma área de contacto mais ampla, um caudal superior, um material especial, uma aceleração mais lenta ou mais do que um ponto de recolha. Verifique a massa e o momento admissíveis do cabeçote, bem como a capacidade do bico.

Bicos de ponta macia ou de baixo impacto

Podem ser utilizadas pontas de borracha, flexíveis ou especialmente concebidas para superfícies frágeis, lentes, proteções e embalagens que possam ficar marcadas ou danificadas. A compatibilidade dos materiais e o desgaste devem ser controlados de perto.

Pinças e ferramentas personalizadas

Algumas peças com formas irregulares não possuem uma superfície adequada para a sucção a vácuo. Pode ser necessário utilizar uma pinça mecânica ou uma ferramenta personalizada. Forneça um desenho do componente, dados 3D, se disponíveis, massa, centro de gravidade, embalagem e requisitos de colocação.

Como escolher o bico SMT adequado

Comece por consultar a tabela de bicos aprovados para a máquina e, em seguida, verifique o componente em questão. Um bico que consiga levantar a peça durante um teste em bancada pode, mesmo assim, não ser adequado à velocidade de produção.

1. Confirmar a compatibilidade entre a máquina e o cabeçote

Registe a marca da máquina, o modelo completo, o tipo de cabeça, o tipo de fuso, a versão do software, se for o caso, e o número atual do bico. As máquinas da mesma marca podem utilizar diferentes famílias de bicos.

2. Medir a superfície útil do captador

O contorno da embalagem não coincide com a área de preensão. Evite terminais, aberturas de ventilação, etiquetas, molduras irregulares, lentes e superfícies que não permitam a formação de uma vedação. No caso de conectores e peças com formas irregulares, verifique se o centro de gravidade se situa por baixo do ponto de preensão.

3. Verificar a massa e a aceleração dos componentes

A força de fixação por vácuo deve contrariar o movimento do componente. Uma peça pesada ou descentrada pode necessitar de uma superfície de fixação maior, de configurações de movimento diferentes ou de uma ferramenta personalizada.

4. Preservar a visibilidade

O bico não deve ocultar as arestas, os traços, as saliências ou as características exigidas pelo método de reconhecimento selecionado. A resposta correta depende do facto de a máquina utilizar o processo de reconhecimento por contorno, por traço, por laser ou outro.

5. Confirmar a altura e a força de colocação

Verifique a altura dos componentes, a distância em relação aos componentes vizinhos, a topografia da placa e a força de encaixe necessária. Os componentes frágeis podem necessitar de uma colocação com baixo impacto e de uma força controlada.

6. Validar em condições de produção

Execute um número suficiente de ciclos para detetar problemas de rotação intermitente, perda de vácuo, aderência ou libertação. Analise as estatísticas de recolha e reconhecimento por bocal ou eixo, em vez de se basear apenas em alguns ciclos bem-sucedidos.

Uma ficha prática para a seleção de bicos

Defeitos comuns relacionados com os bicos

Utilize os padrões observados nos dados para distinguir as avarias nos bicos das avarias no alimentador, na cabeça de impressão e no programa.

Se o erro persistir no bocal quando este for transferido para outro fuso que se saiba estar em bom estado, o bocal torna-se o principal suspeito. Se o erro permanecer no fuso, inspecione a cabeça e o percurso do vácuo. Efetue apenas uma alteração controlada de cada vez.

Como limpar os bicos SMT

Utilize o processo de limpeza aprovado pelo fabricante da máquina ou do bico. Os materiais do bico, os revestimentos, os refletores, as pontas de borracha, os adesivos e as características de identificação podem ser danificados por um solvente, fio, broca, abrasivo, temperatura ou processo ultrassónico inadequados.

Um processo de manutenção controlada deve incluir:

1. Identifique e separe os bicos por tipo e número de identificação.
2. Verifique se existem lascas evidentes, deformações, desgaste na ponta e peças em falta.
3. Limpe utilizando o fluido, a pressão, o tempo e o equipamento aprovados.
4. Seque completamente o bico, sem deixar resíduos.
5. Inspecione o furo, a superfície de recolha, o refletor e o movimento deslizante.
6. Medir o caudal de vácuo ou as fugas utilizando o método de ensaio aprovado.
7. Confirme a legibilidade do código ou do RFID, sempre que for o caso.
8. Registe o resultado e retire os bicos com falha da produção.

Não force a passagem de um pino metálico por um orifício de precisão, a menos que o manual de manutenção especifique a ferramenta e o método exatos. Isso pode alargar ou riscar o canal de ar, dando a impressão de que o bico está limpo.

A Fuji afirma que o seu «Smart Nozzle Cleaner» verifica a legibilidade do código, o fluxo, o movimento de deslizamento, o estado interno e a presença de lascas nas pontas após a limpeza e secagem automatizadas. Este é um modelo útil para qualquer processo de manutenção: a limpeza deve ser seguida de uma inspeção. Ver Visão geral da manutenção dos bicos da Fuji.

Com que frequência devem ser limpos os bicos?

Não existe um intervalo universal válido. A frequência adequada depende do número de componentes colocados, da limpeza dos componentes e da fita, da exposição da pasta de solda ou do adesivo, do tamanho do bico, do ambiente de produção e do desempenho observado na recolha.

Utilize uma combinação de:

• intervalos recomendados pelo fabricante;
• estágios ou horário de funcionamento;
• tendências de erros de deteção e reconhecimento;
• resultados dos ensaios de fluxo ou de estanqueidade;
• inspeção visual e dimensional;
• risco do produto.

A Fuji descreve funções de manutenção que utilizam os identificadores individuais dos bicos, a taxa de recolha, a utilização e os registos de manutenção para orientar o calendário de manutenção. A JUKI também descreve a gestão individual dos bicos e os avisos de manutenção. Estes exemplos apoiam decisões baseadas no estado e na utilização, em vez de uma regra única baseada no calendário. Ver Gestão automática da qualidade dos bicos da Fuji e Manutenção preventiva da JUKI.

Quando é que um bico SMT deve ser substituído?

Substitua ou coloque em quarentena um bico quando este não passar na inspeção aprovada, não conseguir manter o caudal ou a estanqueidade especificados, apresentar uma ponta lascada ou deformada, encravar durante o deslizamento, não puder ser identificado de forma fiável ou continuar a causar erros após a verificação do processo circundante.

A descoloração estética, por si só, pode não constituir um defeito, enquanto um pequeno defeito geométrico pode ter grande importância num componente em miniatura. Utilize os critérios de aceitação quantificados, sempre que o fabricante os forneça.

Mantenha as peças com defeito separadas do stock limpo. Um simples recipiente com código de cores e um registo eletrónico podem impedir que um bico não verificado volte para o trocador.

Bicos SMT originais e compatíveis

Os bicos originais garantem a origem e as especificações conhecidas da plataforma quando adquiridos através de um canal rastreável. Os bicos compatíveis podem reduzir os custos ou os prazos de entrega, mas é necessário verificar a sua interface, dimensões, material, geometria da ponta, caudal, identificação, força de deslizamento e vida útil.

Antes de aprovar um bico compatível, compare:

• dimensões do corpo e de retenção;
• comprimento total e altura de referência;
• geometria do furo e da ponta;
• material, dureza, revestimento e acabamento da superfície;
• comportamento do refletor e do reconhecimento automático;
• força de deslizamento e ação de retorno;
• taxa de deteção e taxa de reconhecimento em componentes representativos;
• Resultado da colocação após o refluxo e a inspeção.

Não descreva um bico compatível como OEM, a menos que seja possível comprovar a sua origem de fabrico e a sua relação com o fabricante do equipamento original.

O que enviar juntamente com um pedido de cotação de bicos

Apresente provas suficientes para identificar ambas as interfaces: bocal-máquina e bocal-componente.

• marca, modelo, número de série e tipo de cabeça da máquina;
• código original do bico ou número de peça;
• fotografias do bocal completo, da ponta, do corpo, do refletor e das marcações;
• número de referência do fabricante do componente e desenho da embalagem;
• dimensões dos componentes, massa e dimensões da superfície de recolha;
• avaria atual ou motivo da substituição;
• quantidade pretendida e preferência quanto às condições;
• se for solicitado um bocal padrão ou personalizado.

No caso de um bico personalizado, indique as informações relativas à embalagem, a força de colocação, a folga da placa, o tempo de ciclo pretendido e, sempre que possível, forneça amostras.

Perguntas Frequentes

Um bico SMT pode colocar componentes de vários tamanhos?

Sim, desde que a superfície de recolha, a massa, o método de visão e as configurações do processo sejam compatíveis. O simples facto de a recolha ter sido bem-sucedida não prova, por si só, que o bico seja adequado para uma produção estável.

O que faz com que um bocal perca o vácuo?

Entre as causas mais comuns contam-se o bloqueio do canal interno, a ponta desgastada ou danificada, uma vedação deficiente em relação ao componente, fugas nos anéis O-ring ou na tubagem, avarias nas válvulas e contaminação no percurso do ar da cabeça.

Os bicos SMT podem ser limpos num limpador ultrassónico?

Alguns podem, mas apenas mediante um processo aprovado. A energia ultrassónica, os produtos químicos, o calor e a manuseamento podem danificar revestimentos, refletores, elementos de borracha, adesivos ou características de identificação. Siga as instruções do fabricante do bico.

Como posso saber se a falha na recolha se deve ao bico ou ao alimentador?

Identifique o percurso da avaria. Submeta o bico ou alimentador suspeito a um teste controlado, mantendo as restantes variáveis constantes. Se o erro se deslocar com um determinado elemento, esse elemento torna-se um suspeito mais provável.

Qual é a forma mais segura de identificar um bico desconhecido?

Utilize o código do bico, o modelo da máquina, o tipo de cabeça, as dimensões e fotografias detalhadas. Não se baseie apenas na cor ou na forma da ponta.

Fontes primárias

• JUKI: O que são equipamentos relacionados com a SMT?
• Fuji: Gestão automática da qualidade dos bicos
• Fuji: Limpeza e inspeção automatizadas dos bicos
• Manutenção preventiva da JUKI
• Manutenção da Yamaha e verificações do estado dos bicos

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