Hướng dẫn về máy lắp ráp linh kiện SMT: Cách thức hoạt động và cách lựa chọn

Máy lắp ráp SMT (SMT pick-and-place), còn được gọi là máy lắp chip hoặc máy đặt linh kiện, có chức năng lấy các linh kiện điện tử từ bộ cấp liệu hoặc khay, kiểm tra vị trí và hướng của chúng bằng hệ thống thị giác, sau đó đặt chúng lên các điểm hàn trên bảng mạch in (PCB) đã được in sẵn keo hàn. Việc lựa chọn máy phù hợp phụ thuộc vào thành phần linh kiện và danh mục sản phẩm thực tế, chứ không chỉ dựa vào tốc độ lắp ráp được quảng cáo.

Đối với người mua lần đầu, bảng thông số kỹ thuật có thể gây hiểu lầm. Hai máy có thể đều tuyên bố đạt công suất 80.000 linh kiện mỗi giờ (CPH), nhưng lại cho ra sản lượng rất khác nhau khi gia công cùng một bảng mạch. Cách bố trí bộ nạp, sự đa dạng của linh kiện, việc thay vòi phun, thời gian kiểm tra bằng hệ thống thị giác, quá trình chuyển bảng mạch, việc bổ sung linh kiện và sự cân bằng của dây chuyền đều ảnh hưởng đến kết quả.

Hướng dẫn này giải thích chi tiết về máy từ trong ra ngoài, sau đó đưa ra một phương pháp thực tiễn để so sánh các nền tảng. Tài liệu này dành cho các kỹ sư sản xuất, đội ngũ bảo trì, người mua thiết bị và các công ty đang đánh giá một dây chuyền SMT mới hoặc đã qua sử dụng.

Câu trả lời ngắn gọn: Hãy lựa chọn máy lắp ráp SMT bằng cách phân tích dữ liệu bảng mạch, danh sách linh kiện, khối lượng sản xuất, tần suất chuyển đổi, yêu cầu chất lượng và khả năng hỗ trợ kỹ thuật tại địa phương. Hãy coi chỉ số CPH trong danh mục sản phẩm là giá trị tham khảo được đo lường trong các điều kiện cụ thể. Yêu cầu mỗi nhà cung cấp chạy thử cùng một bảng mạch và danh sách linh kiện trước khi so sánh kết quả đầu ra.

Máy lắp ráp linh kiện SMT là gì?

Máy lắp ráp linh kiện bề mặt (SMT) là thiết bị lắp ráp tự động có chức năng chuyển các linh kiện bề mặt từ bao bì sang các vị trí đã được lập trình sẵn trên bảng mạch in. Thiết bị này thường hoạt động sau công đoạn in và kiểm tra bột hàn, và trước công đoạn hàn nóng chảy.

Một dây chuyền SMT điển hình tuân theo trình tự sau:

1. Một máy nạp bảng mạch in (PCB) đưa các bảng mạch chưa lắp linh kiện vào dây chuyền sản xuất.
2. Máy in bột hàn phun bột hàn qua khuôn.
3. Quá trình kiểm tra bột hàn (SPI) đánh giá khối lượng, chiều cao, diện tích và độ chính xác vị trí của lớp bột hàn.
4. Một hoặc nhiều máy lắp ráp tự động sẽ tiến hành lắp linh kiện lên bảng mạch.
5. Lò nung lại làm nóng chảy chất hàn và tạo ra các mối hàn.
6. Kiểm tra quang học tự động (AOI), kiểm tra bằng tia X hoặc kiểm tra điện được thực hiện để xác minh kết quả.

Máy đặt linh kiện không tạo ra mối hàn. Nhiệm vụ của nó là đặt đúng linh kiện vào đúng vị trí, với góc độ và lực đặt chính xác, đồng thời đảm bảo độ nhất quán đủ cao để quá trình nung lại có thể hoàn tất việc lắp ráp.

“Các thuật ngữ ”máy lắp chip“ và ”máy lắp ráp SMT” thường được sử dụng thay thế cho nhau. Tuy nhiên, tại một số nhà máy, máy bắn chip thu hẹp hơn để chỉ một loại máy tốc độ cao được tối ưu hóa cho các linh kiện thụ động có kích thước nhỏ, trong khi máy lắp ráp linh hoạt đề cập đến một loại máy chuyên xử lý các vi mạch tích hợp (IC), đầu nối và nhiều loại linh kiện khác.

Máy lắp ráp linh kiện SMT hoạt động như thế nào?

Hãy tìm hiểu cách thức quá trình lắp đặt liên kết với các công đoạn in, kiểm tra và hàn lại trong Hướng dẫn toàn diện về dây chuyền sản xuất SMT.

Máy lặp lại một chu trình phối hợp gồm các bước: định vị bảng mạch, cấp linh kiện, gắp linh kiện, điều chỉnh bằng hệ thống thị giác, lắp đặt và kiểm tra quy trình. Mỗi bước đều diễn ra nhanh chóng, nhưng chỉ cần một điểm yếu nhỏ ở bất kỳ bước nào cũng có thể làm giảm sản lượng hoặc gây ra các lỗi không liên tục.

1. Bảng mạch in (PCB) được đưa vào và được định vị

Băng tải di chuyển bảng mạch in (PCB) vào khu vực lắp đặt. Bảng mạch được giữ cố định nhờ các bộ phận dừng, kẹp và chốt đỡ. Camera hướng lên hoặc hướng xuống (tùy thuộc vào thiết kế máy) sẽ quét các điểm tham chiếu để tính toán độ lệch thực tế theo trục X, Y và góc xoay của bảng mạch.

Việc nhận diện điểm tham chiếu chính xác là rất quan trọng vì bảng mạch in (PCB) không bao giờ nằm ở vị trí cơ học hoàn toàn giống nhau trong mỗi chu kỳ. Các điểm tham chiếu cục bộ cũng có thể được sử dụng xung quanh các gói linh kiện có khoảng cách chân nhỏ khi dung sai định vị yêu cầu chặt chẽ hơn so với mức mà cơ chế hiệu chỉnh cấp bảng mạch có thể cung cấp.

2. Các bộ nạp trình bày các thành phần

Hầu hết các linh kiện nhỏ đều được đóng gói dưới dạng băng và cuộn. Bộ nạp băng sẽ di chuyển băng chứa linh kiện tiến lên một ngăn và đưa linh kiện tiếp theo ra để lấy. Các phương pháp cấp linh kiện khác bao gồm khay, ống, que, gói dạng lưới, bộ nạp số lượng lớn và bộ nạp tùy chỉnh dành cho linh kiện có hình dạng đặc biệt.

Việc cấp linh kiện là một phần của quy trình bố trí, chứ không phải là một chi tiết mua sắm riêng biệt. Một bộ cấp linh kiện không chính xác hoặc không được bảo trì tốt có thể gây ra lỗi lấy linh kiện, làm hỏng băng che, vị trí linh kiện không ổn định hoặc khiến máy phải dừng hoạt động lặp đi lặp lại. Tình trạng sẵn có của bộ cấp linh kiện cũng quyết định số lượng loại linh kiện có thể được nạp sẵn và thời gian cần thiết để chuyển đổi sản phẩm.

3. Một vòi phun lấy chi tiết đó

Đầu đặt linh kiện di chuyển qua bộ cấp liệu. Một vòi phun hạ xuống, tạo lực hút chân không và nâng linh kiện ra khỏi khay chứa. Cảm biến chân không và camera quan sát bên hông có thể xác nhận xem linh kiện đã được lấy ra chính xác hay chưa.

Đầu phun phải phù hợp với bề mặt trên, kích thước, trọng lượng và vật liệu của chi tiết. Đầu phun quá nhỏ có thể không giữ chặt chi tiết. Đầu phun quá lớn có thể chạm vào các chi tiết băng dính lân cận hoặc che khuất các cạnh quan trọng đối với hệ thống nhận diện. Đầu phun bị mòn, đường dẫn khí bị tắc, gương phản xạ bị hư hỏng và lực hút chân không yếu là những nguyên nhân phổ biến dẫn đến việc nhặt chi tiết không ổn định.

4. Hệ thống nhận diện hình ảnh xác định và điều chỉnh chi tiết

Trước khi đặt linh kiện, máy sẽ đo vị trí và góc xoay của linh kiện so với vòi phun. Tùy thuộc vào loại linh kiện và bệ đặt, máy có thể kiểm tra thân linh kiện, các cạnh, chân cắm, các điểm nhô lên hoặc các đặc điểm khác.

Hệ thống điều khiển kết hợp việc hiệu chỉnh linh kiện với việc hiệu chỉnh điểm tham chiếu trên bảng mạch in (PCB). Sau đó, hệ thống tính toán chuyển động cần thiết để đặt linh kiện vào tọa độ đã được lập trình. Các IC có khoảng cách chân nhỏ và các loại vỏ đóng gói không thông thường thường đòi hỏi quá trình xử lý hình ảnh phức tạp hơn so với các chip hình chữ nhật nhỏ, do đó, sự thay đổi trong thành phần linh kiện sẽ ảnh hưởng đến thời gian chu kỳ có thể đạt được.

5. Linh kiện được lắp đặt

Đầu máy di chuyển đến vị trí mục tiêu, xoay linh kiện, hạ vòi phun xuống và đặt linh kiện vào hỗn hợp hàn. Chiều cao và lực đặt linh kiện cần được kiểm soát. Lực quá mạnh có thể làm hỏng linh kiện dễ vỡ, làm xáo trộn hỗn hợp hàn, làm cong bo mạch in hoặc làm tăng tốc độ mài mòn của vòi phun. Khoảng cách di chuyển xuống quá ngắn có thể khiến linh kiện không được đặt đúng vị trí.

6. Dữ liệu sản xuất được ghi lại

Các máy móc hiện đại ghi lại các sự kiện như lỗi lấy linh kiện, lỗi nhận dạng, trạng thái bộ nạp, số lượng linh kiện, cảnh báo và kết quả lắp đặt. Phần mềm nhà máy có thể kết nối các bản ghi này với các hệ thống xác minh vật liệu, truy xuất nguồn gốc, bảo trì và giám sát dây chuyền sản xuất.

Dữ liệu sẽ phát huy tác dụng tối đa khi nhà máy có một kế hoạch xử lý sự cố rõ ràng. Biểu đồ lỗi thu thập dữ liệu sẽ không có nhiều giá trị nếu không ai kiểm tra xem nguyên nhân là do băng từ, bộ nạp, vòi phun, mạch chân không hay thư viện linh kiện.

Các hệ thống chính bên trong máy sắp xếp

Để biết thông tin chi tiết về việc giao và nhận linh kiện, hãy sử dụng trang chuyên dụng Hướng dẫn sử dụng bộ nạp SMT và Hướng dẫn về vòi phun SMT.

Máy đặt linh kiện là một hệ thống bao gồm các cụm cơ khí, quang học, khí nén, điện tử và phần mềm có mối quan hệ tương hỗ lẫn nhau. Việc hiểu rõ các cụm này sẽ giúp việc so sánh các loại máy và khắc phục sự cố liên quan đến phụ tùng thay thế trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Cần xem xét các hệ thống này một cách tổng thể. Chẳng hạn, việc thay thế vòi phun có thể không giải quyết được vấn đề hút vật liệu nếu vị trí hút của bộ cấp liệu bị lệch hoặc bộ lọc chân không bị tắc.

Các loại máy lắp ráp linh kiện SMT

Các hệ thống lắp ráp thường được mô tả là các hệ thống tốc độ cao, linh hoạt, mô-đun hoặc có hình dạng đặc biệt. Các ranh giới giữa các loại này không còn cứng nhắc như trước đây: các nền tảng hiện nay thường kết hợp nhiều tùy chọn đầu lắp ráp và có thể đáp ứng một loạt các linh kiện đa dạng trong cùng một dòng sản phẩm.

Máy đặt chip tốc độ cao

Các máy này ưu tiên gia công các linh kiện nhỏ và đạt năng suất cao trên diện tích. Chúng thường sử dụng đầu quay hoặc đầu đa trục và phù hợp với các bảng mạch có số lượng lớn điện trở, tụ điện và các vi mạch tích hợp (IC) cỡ nhỏ.

Chúng là lựa chọn phù hợp khi danh mục sản phẩm ổn định và khối lượng chip nhỏ là yếu tố hạn chế chính. Tuy nhiên, tốc độ ghi trong danh mục sản phẩm vẫn cần được kiểm tra trên bo mạch thực tế. Một sản phẩm có nhiều vị trí nạp linh kiện, nhiều loại vòi phun hoặc phải bổ sung linh kiện thường xuyên có thể hoạt động kém xa so với con số đạt được trong điều kiện tối ưu.

Thiết bị lắp đặt linh hoạt hoặc đa chức năng

Các máy lắp linh hoạt có thể xử lý nhiều loại linh kiện hơn, bao gồm các IC cỡ lớn, đầu nối, tấm chắn và các linh kiện được cung cấp trong khay. Chúng có thể phải hy sinh một phần tốc độ lắp chip nhỏ để đổi lấy khả năng xử lý linh kiện đa dạng hơn, khả năng kiểm soát lực đặt linh kiện hoặc các chức năng nhận diện hình ảnh có độ chính xác cao hơn.

Máy lắp ráp linh hoạt thường được đặt sau máy chuyên xử lý chip, mặc dù một nền tảng đa năng có thể là đủ cho sản xuất với khối lượng từ thấp đến trung bình.

Hệ thống bố trí mô-đun

Một dây chuyền sản xuất mô-đun sử dụng các máy móc hoặc mô-đun có thể tùy chỉnh, cho phép kết hợp linh hoạt tùy theo danh mục sản phẩm. Điều này giúp nhà máy có thể phân bổ việc sản xuất các chip nhỏ, các gói linh kiện có khoảng cách chân cắm hẹp và các linh kiện lớn hơn sang các đầu máy hoặc máy móc khác nhau.

Ưu điểm chính là khả năng cân bằng dây chuyền. Thách thức chính trong việc mua sắm là kết quả cuối cùng phụ thuộc hoàn toàn vào cấu hình: loại đầu in, chế độ làn, thiết lập bộ nạp, kích thước bảng mạch, các tùy chọn phần mềm và các thiết bị lân cận đều có ảnh hưởng quan trọng.

Các hệ thống có dạng lẻ và có khả năng chèn

Một số linh kiện không thể được xử lý một cách đáng tin cậy bằng vòi hút chân không tiêu chuẩn hoặc bộ cấp băng thông thường. Các đầu nối cỡ lớn, máy biến áp, các bộ phận hướng tâm hoặc trục dọc, và các linh kiện được lắp đặt bằng cơ khí có thể cần đến kẹp, điều khiển lực, kiểm tra chân dẫn, gia công kẹp chặt hoặc thiết bị lắp đặt chuyên dụng.

Trước khi cho rằng thông số kỹ thuật của một “bộ phận lớn” đã bao gồm cả bộ phận có hình dạng bất thường, hãy cung cấp cho nhà cung cấp bản vẽ, khối lượng, tâm trọng lực, bề mặt tiếp xúc, phương pháp đóng gói, hình dạng chân cắm và lực cắm cần thiết.

Làm thế nào để lập trình máy lắp ráp SMT?

Chương trình của máy lắp ráp SMT chuyển đổi dữ liệu thiết kế PCB thành các lệnh điều khiển máy: bộ nạp nào cung cấp từng linh kiện, vòi phun nào xử lý linh kiện đó, vị trí đặt linh kiện, góc xoay của linh kiện và các bước kiểm tra bằng hệ thống thị giác nào được áp dụng. Phần mềm cụ thể có thể khác nhau tùy theo thương hiệu, nhưng dữ liệu và các bước kiểm tra trên bảng mạch đầu tiên về cơ bản là tương tự nhau.

1. Chuẩn bị dữ liệu BOM và dữ liệu tâm. Xác nhận các ký hiệu tham chiếu, tên gói, tọa độ X/Y, quy ước xoay và điểm gốc của bảng mạch.
2. Tạo các bản ghi trong thư viện thành phần. Xác định kích thước thân, vị trí tiếp xúc, chiều cao, cực tính, phương pháp quan sát và dung sai cho phép.
3. Chỉ định các ống dẫn và vòi phun. Phải điều chỉnh chiều rộng băng, khoảng cách giữa các rãnh, cách bố trí linh kiện và hình dạng vòi phun cho phù hợp với từng chi tiết.
4. Đặt bảng mạch và các điểm định vị. Xác định kích thước PCB hoặc bảng mạch, hướng băng tải, vị trí các điểm tham chiếu và các điểm tham chiếu toàn cục hoặc cục bộ.
5. Tối ưu hóa trình tự. Cân bằng các đầu phun, giảm thiểu các chuyển động không cần thiết và tính đến việc thay vòi phun, lấy khay và các chi tiết có kích thước lớn.
6. Tiến hành kiểm tra bo mạch đầu tiên. Trước khi đưa vào sản xuất, cần kiểm tra cực tính, hướng quay, vị trí lắp đặt, độ ổn định của đầu dò và khả năng truy xuất nguồn gốc từ chương trình đến danh mục vật liệu (BOM).

Một sai lầm thường gặp là coi tệp tâm hình học (centroid) như một chương trình gia công hoàn chỉnh. Thực chất, đây chỉ là điểm khởi đầu. Các quy ước xoay trong CAD, tọa độ gốc của gói linh kiện và tên thư viện linh kiện thường khác nhau giữa phần mềm thiết kế và nền tảng bố trí linh kiện. Một lỗi xoay 90 độ hoặc quy tắc cực tính không khớp có thể ảnh hưởng đến mọi bảng mạch trong lô sản phẩm.

CPH, Độ chính xác và Cpk thực sự có ý nghĩa gì?

CPH, độ chính xác định vị và khả năng quá trình mô tả các khía cạnh khác nhau của một máy móc. Không có yếu tố nào trong số đó, khi xem xét riêng lẻ, có thể dự đoán liệu toàn bộ dây chuyền có đạt được mục tiêu sản xuất hay không.

CPH: số lượng linh kiện mỗi giờ

CPH là số lần đặt chỉ mà một máy có thể thực hiện trong một giờ. Các số liệu do nhà sản xuất cung cấp thường được đo lường trong điều kiện tối ưu hoặc theo các điều kiện đã định. Ví dụ, JUKI mô tả con số 100.000 CPH của model RX-8 là giá trị khi máy được lắp đặt và hoạt động trong điều kiện tối ưu của hãng. Điều kiện này là yếu tố quan trọng khi so sánh các loại máy.

Sản lượng thực tế có thể thấp hơn do các nguyên nhân sau:

• Thời gian nạp bảng mạch in (PCB), kẹp chặt và đọc điểm tham chiếu;
• khoảng cách giữa các bộ cấp liệu và tọa độ lắp đặt;
• thời gian nhận diện bộ phận và thời gian thay vòi phun;
• việc bổ sung nguyên liệu vào máy cấp liệu và phản ứng của người vận hành;
• các lần nhận dữ liệu bị từ chối và các lần thử lại nhận dạng;
• chuyển đổi sản phẩm và kiểm tra chương trình;
• sự mất cân bằng giữa các máy đặt sản phẩm hoặc các thiết bị khác trên dây chuyền.

Một cách so sánh hữu ích là yêu cầu mỗi nhà cung cấp tính toán và sau đó trình bày thời gian chu kỳ cho cùng một bộ dữ liệu tâm trọng, danh mục vật liệu (BOM), bảng mạch, kế hoạch cấp nguồn và các thiết lập chất lượng.

Chuyển đổi chỉ số CPH danh nghĩa thành mục tiêu cấp ban điều hành

Bắt đầu từ số lượng điểm hàn trên mỗi bảng mạch và số lượng bảng mạch cần sản xuất mỗi giờ. Một bảng mạch có 650 vị trí lắp ráp, hoạt động với tốc độ 60 bảng mỗi giờ, cần 39.000 lần lắp ráp thành công mỗi giờ trước khi trừ đi các yếu tố như đọc điểm tham chiếu, chuyển bảng mạch, các lần lấy linh kiện bị từ chối, bổ sung linh kiện và chuyển đổi dây chuyền. So sánh yêu cầu này với thời gian chu kỳ đã được chứng minh, chứ không chỉ dựa vào chỉ số CPH trong catalogue.

Đối với nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm, cũng cần ghi lại thời gian chuyển đổi dây chuyền, thời gian kiểm tra tấm đầu tiên và công sức chuẩn bị bộ nạp. Những con số này thường ảnh hưởng đến tính khả thi của dự án nhiều hơn so với sự chênh lệch nhỏ về tốc độ đặt linh kiện trên lý thuyết.

Độ chính xác khi định vị

Độ chính xác định vị cho biết mức độ chính xác mà máy đặt linh kiện vào vị trí mục tiêu trong các điều kiện thử nghiệm quy định. Chỉ số này có thể được biểu thị bằng micromet và đi kèm với giá trị Cpk. Phương pháp đo lường, loại linh kiện, vật liệu tham chiếu, đầu định vị, chế độ tốc độ và môi trường thử nghiệm có thể khác nhau tùy theo nhà cung cấp.

Không nên so sánh hai chỉ số độ chính xác cho đến khi đã hiểu rõ các điều kiện liên quan. Một máy móc dù có độ chính xác cao vẫn có thể tạo ra các lỗi nếu bảng mạch in (PCB) không được cố định chắc chắn, dữ liệu linh kiện không chính xác, vòi phun bị mòn hoặc quá trình in keo hàn không ổn định.

Cpk: khả năng đáp ứng của quy trình

Chỉ số Cpk thể hiện mức độ phù hợp của phân phối quá trình với các giới hạn đã định, đồng thời tính đến yếu tố định tâm. Chỉ số Cpk cao hơn thường cho thấy khoảng cách an toàn lớn hơn giữa độ biến động của quá trình và các giới hạn quy cách. Giá trị Cpk được công bố của máy không đồng nghĩa với chỉ số Cpk của quá trình lắp ráp thành phẩm, bởi chỉ số này còn phụ thuộc vào vật liệu, quá trình in ấn, thiết kế bảng mạch, quá trình hàn nóng chảy, kiểm tra và các phương pháp đo lường.

Dòng sản phẩm linh kiện

Kích thước tối thiểu và tối đa của các bộ phận là những tiêu chí sàng lọc hữu ích, nhưng chúng không chứng minh được rằng mọi chi tiết nằm trong khoảng giới hạn đó đều được hỗ trợ. Kiểm tra:

• chiều dài, chiều rộng và chiều cao của thành phần;
• khối lượng và tâm trọng lực;
• loại gói và loại chì;
• diện tích bề mặt có thể nhận hàng;
• các yêu cầu về tầm nhìn và chiếu sáng;
• định dạng đóng gói;
• tình trạng sẵn có của vòi phun hoặc kẹp;
• lực đặt hoặc lực lắp cần thiết.

Công suất máy cấp liệu

Công suất của bộ nạp ảnh hưởng đến cả khả năng sản xuất sản phẩm lẫn công việc chuyển đổi dây chuyền. Số vị trí bộ nạp danh định chỉ là điểm khởi đầu, bởi vì các loại bộ nạp rộng, khay, bộ nạp dạng que và phụ kiện chiếm không gian theo những cách khác nhau.

Hãy yêu cầu bản kế hoạch cung ứng cho bảng danh mục vật liệu (BOM) của quý vị. Bản kế hoạch này cần nêu rõ từng linh kiện, chiều rộng dòng cung ứng, phương thức cung ứng thay thế, tần suất bổ sung hàng và cơ hội thiết lập chung.

Một số ví dụ về các nền tảng giới thiệu việc làm hiện nay

Để có cái nhìn so sánh toàn diện hơn về các nhà sản xuất, các dòng sản phẩm và các yếu tố cần cân nhắc về dịch vụ hỗ trợ, vui lòng tham khảo Hướng dẫn về các thương hiệu và dòng máy SMT chính.

Các máy dưới đây minh họa các phương pháp tiếp cận khác nhau trên thị trường hiện nay. Danh sách này không được xếp hạng. Các số liệu về tốc độ và độ chính xác do nhà sản xuất công bố được xác định dựa trên các cấu hình và điều kiện thử nghiệm khác nhau, do đó không nên coi chúng là tiêu chuẩn so sánh trực tiếp.

Chỉ dựa vào tên mẫu sản phẩm thôi là chưa đủ để đưa ra quyết định mua hàng. Báo giá cần nêu rõ cấu hình đầu phun, chế độ dòng chảy trên bảng mạch, số lượng và loại bộ cấp liệu, đơn vị khay, vòi phun, các tùy chọn phần mềm, giao diện truy xuất nguồn gốc, các tiện ích, lắp đặt, đào tạo, bảo hành và các tiêu chí nghiệm thu.

Cách chọn máy lắp ráp linh kiện SMT phù hợp

Phương pháp lựa chọn tối ưu bắt đầu từ dữ liệu sản xuất, chuyển đổi dữ liệu đó thành bài kiểm tra nghiệm thu, và chỉ sau đó mới so sánh các đề xuất từ các nhà cung cấp. Điều này giúp tránh tình trạng thông số kỹ thuật bán hàng trở thành giả định sản xuất của nhà máy.

Bước 1: Xác định danh mục sản phẩm

Hãy chuẩn bị các sản phẩm tiêu biểu thay vì chỉ chọn những sản phẩm dễ nhất hoặc có sản lượng cao nhất. Đối với mỗi sản phẩm, hãy thu thập:

• nhu cầu hàng năm và nhu cầu cao điểm;
• kích thước lô và số lần chuyển đổi;
• Kích thước, độ dày, trọng lượng và giới hạn độ cong vênh của PCB và tấm;
• dữ liệu tâm trọng hoặc dữ liệu vị trí XY;
• Danh mục vật liệu (BOM) bao gồm thông tin về bao bì, số lượng và các lựa chọn thay thế đã được phê duyệt;
• đóng gói linh kiện và số lượng trên cuộn;
• các linh kiện có khoảng cách chân hàn nhỏ, BGA, dễ vỡ, cao, nặng hoặc có hình dạng bất thường;
• các yêu cầu về truy xuất nguồn gốc và kiểm tra.

Nếu chưa chắc chắn về các sản phẩm trong tương lai, hãy xác định một phạm vi mở rộng thực tế thay vì mua tất cả các tùy chọn có thể có.

Bước 2: Tính toán công suất đầu ra đường dây cần thiết

Chuyển đổi nhu cầu thành số lượng bảng mạch mỗi giờ, đồng thời tính đến thời gian ngừng hoạt động theo kế hoạch, giờ nghỉ, bảo trì phòng ngừa, bổ sung nguyên vật liệu và chuyển đổi sản phẩm. Sau đó, tính toán số vị trí lắp ráp trên mỗi bảng mạch và xác định nhóm linh kiện nào sẽ là yếu tố hạn chế của dây chuyền.

Một ước tính đơn giản là:

số lần đặt cần thiết mỗi giờ = số bảng cần thiết mỗi giờ × số lần đặt trên mỗi bảng

Đây chỉ là điểm khởi đầu. Mô phỏng chi tiết cần bao gồm các khâu xử lý bảng mạch, chuyển động của bộ nạp, hệ thống quan sát, việc thay vòi phun và sự phân công công việc giữa các máy.

Bước 3: Phù hợp với các yêu cầu về linh kiện và bộ nạp linh kiện

Xác nhận rằng mỗi linh kiện đều có phương pháp cấp liệu, phương pháp kiểm tra hình ảnh, vòi phun hoặc kẹp, và quy trình lắp đặt đạt tiêu chuẩn. Máy cũng phải có công suất cấp liệu thực tế đủ để đáp ứng chiến lược thiết lập dự kiến.

Đối với sản xuất đa chủng loại, chi phí cho các bộ nạp và công đoạn chuẩn bị ngoài dây chuyền có thể quan trọng không kém giá máy. Việc sử dụng chung các bộ nạp, hệ thống kiểm tra và xe đẩy bộ nạp có thể giúp tiết kiệm thời gian sản xuất nhiều hơn so với việc tăng nhẹ chỉ số CPH (số sản phẩm trên giờ) theo danh mục.

Bước 4: Đánh giá chất lượng và các biện pháp kiểm soát quy trình

Hãy hỏi hệ thống xử lý như thế nào đối với:

• phòng ngừa việc sử dụng sai linh kiện;
• kiểm tra mã vạch và vật liệu;
• nhận dạng điểm chuẩn và điểm chuẩn cục bộ;
• kiểm tra khi nhận hàng và sau khi giao hàng;
• chiều cao của bộ phận và lực định vị;
• sự cong vênh của ván và các thanh đỡ;
• hồ sơ truy xuất nguồn gốc;
• hiệu chuẩn và bảo trì phòng ngừa.

Các tính năng về chất lượng cần được chứng minh thông qua các chi tiết phức tạp của quý khách. Các tính năng được liệt kê là tùy chọn, đang trong quá trình phát triển hoặc phụ thuộc vào một gói phần mềm khác cần được xác định rõ trước khi đặt hàng.

Bước 5: Thực hiện bài kiểm thử chấp nhận đại diện

Sử dụng cùng một bảng mạch, dữ liệu chương trình, linh kiện, bộ nạp và quy tắc vận hành cho mọi nền tảng lọt vào danh sách rút gọn. Ghi lại:

• số tấm ván được sản xuất liên tục mỗi giờ, chứ không chỉ là một đỉnh cao ngắn ngủi;
• tỷ lệ lỗi thu thập và nhận dạng theo từng thành phần;
• thời gian bổ sung hàng và thời gian chuyển đổi;
• hiệu suất lần đầu sau khi in và nung lại;
• các biện pháp can thiệp của nhân viên vận hành và khôi phục hệ thống báo động;
• nhu cầu thực tế về khí nén và công suất;
• thời gian chuẩn bị và tối ưu hóa chương trình.

Hãy thống nhất các tiêu chí chấp nhận trước khi tiến hành thử nghiệm. Nếu có thể, hãy lưu giữ nhật ký thử nghiệm cùng thông tin chi tiết về cấu hình phần mềm hoặc máy tính đã sử dụng.

Bước 6: Kiểm tra dịch vụ hỗ trợ trọn đời

Giá mua thấp nhất cũng có thể trở nên đắt đỏ nếu khó tìm mua được các bộ cấp liệu, vòi phun, thiết bị hiệu chuẩn, hỗ trợ phần mềm hoặc các phụ tùng thay thế quan trọng. Hãy đánh giá khả năng phản hồi dịch vụ tại địa phương, chương trình đào tạo, tài liệu hướng dẫn, hỗ trợ từ xa, chính sách phần mềm và tính sẵn có của phụ tùng.

Đối với máy đã qua sử dụng, cần xác nhận xem nhà sản xuất ban đầu hay một nhà cung cấp dịch vụ độc lập có đủ năng lực có thể tiếp tục hỗ trợ bộ điều khiển, camera, hệ thống servo, phần mềm vận hành và các công cụ hiệu chuẩn độc quyền của máy hay không.

Các ưu tiên lựa chọn theo môi trường sản xuất

Các nhà máy khác nhau nên áp dụng mức trọng số khác nhau cho cùng một thông số kỹ thuật.

Những sai lầm thường gặp khi mua hàng

Hầu hết các so sánh máy móc thiếu cơ sở đều thất bại ngay trước khi thiết bị được đưa vào nhà máy. Chúng dựa trên dữ liệu đầu vào không đầy đủ hoặc giả định rằng một con số nổi bật nào đó phản ánh toàn bộ quy trình.

Chỉ so sánh CPH tối đa

CPH tối đa rất hữu ích cho việc sàng lọc, nhưng nó không phản ánh năng suất ổn định trên một bảng mạch có các thành phần hỗn hợp. Vui lòng yêu cầu thực hiện mô phỏng và thử nghiệm thực tế bằng cách sử dụng cùng một bộ dữ liệu sản phẩm.

Bỏ qua hệ sinh thái của bộ nạp và vòi phun

Một máy móc không được trang bị đủ bộ cấp liệu và vòi phun phù hợp sẽ không thể sản xuất được các sản phẩm theo kế hoạch. Hãy tính các hạng mục này, cùng với các dụng cụ bảo trì và một lượng phụ tùng dự phòng hợp lý, vào tổng chi phí dự án.

Xem mọi thành phần nằm trong phạm vi kích thước đó là đạt tiêu chuẩn

Các kích thước vật lý không mô tả bề mặt tiếp xúc, độ phản xạ, hình dạng chân cắm, phân bố khối lượng, độ đồng phẳng, hình thức đóng gói hoặc lực đặt linh kiện. Cần kiểm tra từng linh kiện bất thường một cách riêng biệt.

Mua hàng mà không có bài kiểm tra chấp nhận cụ thể

Các thuật ngữ như “tốc độ cao” và “độ chính xác cao” không phải là tiêu chí chấp nhận. Cần nêu rõ bằng văn bản về sản phẩm, điều kiện vận hành, đầu ra, các chỉ tiêu chất lượng và các biện pháp can thiệp được phép.

Bỏ qua việc cân bằng đường dây

Một máy lắp ráp nhanh hơn sẽ không giúp tăng sản lượng nếu máy in, lò sấy, hệ thống kiểm tra, thiết bị xử lý bảng mạch hoặc máy lắp ráp thứ hai là yếu tố hạn chế. Cần đánh giá toàn bộ dây chuyền sản xuất SMT.

Đánh giá thấp sự hỗ trợ và sự lỗi thời

Máy móc đã qua sử dụng có thể trông hấp dẫn cho đến khi bộ điều khiển, camera, ổ đĩa hoặc giấy phép gặp sự cố khiến quá trình sản xuất bị ngừng trệ. Hãy kiểm tra tính sẵn có của các linh kiện dự phòng quan trọng trước khi mua, chứ đừng đợi đến khi xảy ra sự cố đầu tiên mới kiểm tra.

Phụ tùng và bảo trì: Những vấn đề thường cần chú ý là gì?

Độ ổn định trong lắp ráp phụ thuộc vào cả các chi tiết nhỏ, thường xuyên được sử dụng lẫn các cụm lắp ráp chính. Một chính sách quản lý phụ tùng thay thế hợp lý cần phân biệt rõ các vật tư tiêu hao, các bộ phận hao mòn theo kế hoạch và các linh kiện quan trọng đối với quá trình sản xuất có thời gian giao hàng dài.

Các vật tư tiêu hao và bộ phận dễ mòn được kiểm tra định kỳ

• vòi phun định vị và tấm phản xạ vòi phun;
• bộ lọc chân không, vòng đệm O-ring, ống dẫn và phụ kiện nối ống;
• bánh xích cấp liệu, bánh răng, kẹp, lò xo, cảm biến và thanh dẫn băng;
• băng tải và các bộ phận chặn tấm;
• bộ lọc khí và vòng đệm khí nén;
• nắp đậy, cơ chế bóc tách và các bộ phận khác tiếp xúc với băng dính.

Khoảng thời gian thay thế cần tuân theo hướng dẫn bảo trì của nhà sản xuất máy và bộ cấp liệu, đồng thời được điều chỉnh dựa trên dữ liệu sai số và kiểm tra thực tế. Việc thay thế các bộ phận chỉ dựa trên phỏng đoán có thể che giấu nguyên nhân thực sự của sự cố.

Các triệu chứng cần được chẩn đoán

Khi đặt hàng linh kiện thay thế, vui lòng cung cấp thương hiệu máy, tên model đầy đủ, số sê-ri, mã phụ tùng gốc, model bộ nạp hoặc đầu in, vị trí lắp đặt, ảnh chụp rõ nét, kích thước và mô tả lỗi đã phát hiện. Việc so sánh chỉ dựa trên hình thức bên ngoài là không đáng tin cậy vì các phiên bản cải tiến có thể trông giống nhau nhưng lại khác biệt về mặt điện hoặc cơ khí.

Phụ tùng chính hãng, phụ tùng OEM và phụ tùng tương thích không phải là một

Cái Hướng dẫn phân biệt phụ tùng thay thế SMT chính hãng, OEM và tương thích giải thích những điều người mua cần kiểm tra trước khi chấp thuận việc thay thế.

Phụ tùng chính hãng được cung cấp dưới thương hiệu của nhà sản xuất máy và thông qua kênh phân phối được chỉ định. Thuật ngữ “OEM” chỉ nên được sử dụng khi nguồn gốc sản xuất của phụ tùng đã được xác định rõ và có bằng chứng xác thực để chứng minh điều này. Phụ tùng tương thích là loại phụ tùng được sản xuất như một giải pháp thay thế, nhằm phù hợp với ứng dụng đã được chỉ định.

Các bộ phận tương thích có thể mang lại lợi ích về chi phí và thời gian giao hàng cho các ứng dụng phù hợp, nhưng tính tương thích phải được kiểm tra dựa trên mã sản phẩm, phiên bản máy, kích thước, vật liệu, dung sai và chức năng. Các thiết bị an toàn, linh kiện hiệu chuẩn chính xác, cụm linh kiện điện tử có giá trị cao và các bộ phận mà sự cố có thể gây hư hỏng cho máy cần được đánh giá rủi ro một cách nghiêm ngặt hơn.

Một nhà cung cấp độc lập cần nêu rõ mối quan hệ của mình. Nhà cung cấp đó không được ngụ ý rằng mình được JUKI, Hanwha, Panasonic, Fuji, Yamaha hoặc bất kỳ nhà sản xuất nào khác ủy quyền, trừ khi tình trạng đó là thực tế và có văn bản chứng minh.

Danh sách kiểm tra khi mua máy lắp ráp linh kiện đã qua sử dụng

Một máy đã qua sử dụng nên được đánh giá như một hệ thống sản xuất đã được cấu hình sẵn, chứ không chỉ là một chiếc tủ có dán nhãn model. Tình trạng, các tùy chọn, phụ kiện, phần mềm và chính sách hỗ trợ của máy mới là những yếu tố quyết định giá trị thực sự của nó.

Vui lòng kiểm tra những điều sau đây trước khi mua hàng:

• số sê-ri, năm sản xuất, số giờ hoạt động và hồ sơ bảo dưỡng;
• cấu hình chính xác của đầu máy, camera, băng tải và cụm bộ nạp;
• phiên bản phần mềm đã cài đặt, giấy phép, mật khẩu và phương tiện sao lưu;
• tình trạng hiệu chuẩn và các công cụ hiệu chuẩn hiện có;
• độ lặp lại của vị trí lắp đặt bằng cách sử dụng một bảng thử nghiệm tiêu biểu;
• tình trạng của trục chính, thanh dẫn hướng, băng tải, dây cáp, quạt và hệ thống khí nén;
• bao gồm các bộ cấp liệu, vòi phun, bộ khay, xe đẩy và các phụ kiện;
• tính tương thích với điện áp, tần số, nguồn cấp khí và các quy định an toàn tại địa phương;
• lắp đặt hệ thống dây cáp, cửa cống thủy lợi, lắp đặt thiết bị, đào tạo và hỗ trợ vận hành lại;
• tình trạng sẵn có và thời gian giao hàng của các linh kiện điện tử và cơ khí quan trọng.

Yêu cầu thực hiện chạy thử trực tiếp thay vì chỉ xem video khởi động. Một máy móc dù khởi động thành công vẫn có thể gặp các vấn đề về vị trí, hệ thống hình ảnh, bộ nạp hoặc phần mềm, những vấn đề này chỉ xuất hiện trong quá trình sản xuất.

Các câu hỏi thường gặp

Máy lắp chip có phải là máy lắp ráp SMT không?

Thông thường thì đúng vậy. Cả hai thuật ngữ này đều dùng để chỉ thiết bị dùng để lắp các linh kiện gắn bề mặt lên bảng mạch in (PCB). Một số nhà máy sử dụng thuật ngữ “chip shooter” để chỉ máy chuyên dùng cho việc lắp đặt linh kiện thụ động ở tốc độ cao, và “flexible mounter” để chỉ máy có khả năng lắp đặt nhiều loại linh kiện hơn.

CPH trên máy SMT có nghĩa là gì?

CPH là viết tắt của “số linh kiện mỗi giờ”. Đây là đơn vị đo tốc độ lắp ráp, thường được ghi nhận trong các điều kiện do nhà sản xuất quy định hoặc điều kiện tối ưu. Sản lượng thực tế tại nhà máy phụ thuộc vào bảng mạch, danh mục vật liệu (BOM), bộ cấp linh kiện, thời gian kiểm tra bằng hệ thống thị giác, việc thay vòi phun, việc bổ sung linh kiện, các lỗi và sự cân bằng của dây chuyền sản xuất.

Một dây chuyền SMT cần bao nhiêu máy đặt linh kiện?

Câu trả lời phụ thuộc vào số lượng linh kiện lắp đặt trên mỗi bảng mạch, số lượng bảng mạch cần sản xuất mỗi giờ, thành phần linh kiện và khả năng của từng máy trong dây chuyền. Một dây chuyền sản xuất mẫu có thể sử dụng một máy lắp linh kiện linh hoạt. Một dây chuyền sản xuất số lượng lớn có thể sử dụng nhiều máy để đảm bảo sự cân bằng giữa các chip nhỏ, linh kiện có khoảng cách chân hàn nhỏ và các linh kiện có kích thước lớn hơn trên toàn bộ dây chuyền.

Liệu một máy có thể lắp đặt tất cả các linh kiện lên một bảng mạch được không?

Đôi khi, nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Cần xác nhận kích thước, chiều cao, trọng lượng, bề mặt kẹp, hình dạng chi tiết, yêu cầu về tầm nhìn, phương thức đóng gói và lực đặt cho từng chi tiết có hình dạng đặc biệt. Một số chi tiết có hình dạng bất thường hoặc cần lắp ghép có thể yêu cầu sử dụng kẹp, bộ cấp liệu đặc biệt hoặc máy riêng biệt.

Cần những thông tin nào để xác định một linh kiện thay thế SMT?

Vui lòng cung cấp thông tin về thương hiệu máy, tên model đầy đủ, số sê-ri, mã phụ tùng gốc, vị trí lắp ráp, model bộ nạp hoặc đầu in, ảnh chụp tất cả các nhãn mác và đầu nối, kích thước, cũng như các triệu chứng sự cố. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro khi đặt hàng một phiên bản có hình dáng tương tự nhưng không tương thích.

Bài kiểm tra cuối kỳ thực hành

Đừng hỏi: “Máy nào có CPH cao nhất?” Hãy hỏi: “Dây chuyền được cấu hình nào có thể sản xuất các bảng mạch tiêu biểu của chúng ta với tốc độ và chất lượng theo yêu cầu, đồng thời đảm bảo việc chuyển đổi dây chuyền dễ quản lý, hỗ trợ kỹ thuật và chi phí vòng đời hợp lý?”

Câu hỏi đó buộc chúng ta phải quay trở lại so sánh dựa trên bằng chứng. Nó cũng mang lại cho các đội ngũ kỹ thuật, sản xuất, bảo trì và mua hàng một tiêu chuẩn chấp nhận chung.

Nếu bạn cần hỗ trợ kiểm tra một bộ phận thay thế, vui lòng gửi cho SMTBase thông tin về mẫu máy, mã số bộ phận gốc, vị trí lắp đặt và các hình ảnh rõ nét. SMTBase là nhà cung cấp phụ tùng độc lập và không có liên kết cũng như không được ủy quyền bởi các thương hiệu thiết bị được đề cập trong hướng dẫn này, trừ khi có ghi rõ trên một trang cụ thể.

Nguồn tư liệu chính và tài liệu tham khảo thêm

• Thông báo về sản phẩm và thông số kỹ thuật của JUKI RX-8
• Tài liệu giới thiệu chính thức về máy may JUKI LX-8
• Trang sản phẩm chính thức của Hanwha HM520
• Trang sản phẩm chính thức của Panasonic NPM-GH
• Trang sản phẩm chính thức của Fuji AIMEXR