Hướng dẫn về vòi phun SMT: Cách lựa chọn, vệ sinh và thay thế

Đầu phun SMT là bộ phận có thể thay thế trên đầu đặt linh kiện, sử dụng chân không và đôi khi là áp suất không khí dương để nhặt, giữ, di chuyển và thả linh kiện điện tử. Việc lựa chọn đầu phun phù hợp phụ thuộc vào máy và giao diện đầu đặt, cũng như bề mặt nhặt, kích thước, trọng lượng, vật liệu của linh kiện và lực đặt cần thiết.

Mũi phun tuy nhỏ, nhưng tình trạng của nó có thể ảnh hưởng đến tốc độ lấy linh kiện, khả năng nhận diện linh kiện, độ ổn định khi đặt linh kiện và chất lượng bảng mạch. Tuy nhiên, việc liên tục xảy ra lỗi lấy linh kiện không phải là bằng chứng cho thấy mũi phun bị hỏng. Các yếu tố như bộ nạp linh kiện, mạch hút chân không, bao bì linh kiện, dữ liệu chương trình và tình trạng đầu phun cũng có thể gây ra các triệu chứng tương tự.

Câu trả lời ngắn gọn: Chọn vòi phun SMT dựa trên loại máy và dòng đầu phun cụ thể, mã sản phẩm vòi phun, hình dạng linh kiện, diện tích kẹp, khối lượng, tình trạng bề mặt, yêu cầu về hệ thống quan sát và lực đặt linh kiện. Kiểm tra lưu lượng, tình trạng đầu vòi, chuyển động trượt và thông tin nhận dạng sau khi vệ sinh. Thay thế vòi phun khi có hư hỏng, mòn, biến dạng, tắc nghẽn hoặc không đạt tiêu chuẩn kiểm tra, khiến việc kẹp linh kiện một cách đáng tin cậy trở nên không thể thực hiện được.

Vòi phun SMT có chức năng gì?

Đầu phun tạo ra sự kết nối vật lý giữa đầu đặt linh kiện và chính linh kiện đó. Trong một chu kỳ hoạt động bình thường, đầu phun sẽ hạ xuống đến bộ cấp liệu, ép khít vào linh kiện, giữ linh kiện bằng chân không, di chuyển linh kiện qua giai đoạn nhận diện, đặt linh kiện vào hỗn hợp hàn và thả linh kiện ra.

Trong phần giải thích về thiết bị SMT của JUKI, vòi phun được mô tả là bộ phận có chức năng gắp và đặt các linh kiện, trong khi đầu máy có nhiệm vụ vận chuyển chúng đến các vị trí lắp đặt. Xem Tổng quan về thiết bị SMT của JUKI.

Một vòi phun phù hợp phải thực hiện đồng thời nhiều nhiệm vụ:

• tạo ra một lớp niêm phong chân không ổn định;
• tránh làm hỏng bộ phận;
• để các cạnh hoặc đầu dây của gói hàng lộ ra ngoài khi phương pháp nhận diện hình ảnh yêu cầu;
• ngăn chặn hiện tượng xoay hoặc nghiêng không mong muốn trong quá trình tăng tốc;
• giải phóng bộ phận một cách chính xác ở độ cao và lực đã được lập trình;
• lắp đặt trục chính, bộ thay dao, hệ thống nhận dạng và thư viện phần mềm.

Các bộ phận chính của vòi phun định vị

Cấu tạo của vòi phun khác nhau tùy theo nền tảng, nhưng các thành phần chung bao gồm:

Khi yêu cầu cung cấp phụ tùng thay thế, hãy chụp ảnh toàn bộ vòi phun và từng ký hiệu trên đó. Chỉ so sánh phần đầu vòi phun là chưa đủ, vì thân vòi, chiều dài, bộ phản xạ, đường kính lỗ hoặc cơ chế giữ có thể khác nhau.

Các loại vòi phun SMT

Các vòi phun thường được phân loại theo thành phần mà chúng xử lý, nhưng mã vòi phun do nhà sản xuất cung cấp vẫn là phương pháp nhận dạng an toàn nhất.

Đầu hút chân không hình tròn

Đầu kẹp tròn thường được sử dụng cho các linh kiện chip và các gói linh kiện có vùng kẹp trung tâm phẳng. Đường kính đầu kẹp phải vừa với vùng đó đồng thời đảm bảo lực kẹp đủ mạnh.

Vòi phun hình chữ nhật hoặc có hình dạng đặc biệt

Mặt kẹp có hình dạng đặc biệt có thể mang lại sự hỗ trợ tốt hơn cho các chi tiết có hình chữ nhật, dài, hẹp hoặc không đối xứng. Điều này cũng có thể giúp kiểm soát hiện tượng xoay khi đầu kẹp di chuyển nhanh.

Vòi phun có thành phần lớn

Các bộ phận có kích thước lớn hoặc trọng lượng nặng có thể yêu cầu diện tích tiếp xúc rộng hơn, lưu lượng lớn hơn, vật liệu đặc biệt, tốc độ gia tốc chậm hơn hoặc nhiều hơn một điểm hút. Hãy kiểm tra khối lượng và mô-men cho phép của đầu hút cũng như công suất của vòi phun.

Đầu phun mềm hoặc đầu phun tác động thấp

Có thể sử dụng các đầu tiếp xúc bằng cao su, có tính đàn hồi hoặc được thiết kế đặc biệt cho các bề mặt dễ vỡ, thấu kính, tấm chắn và bao bì có nguy cơ bị trầy xước hoặc hư hỏng. Cần kiểm soát chặt chẽ tính tương thích vật liệu và mức độ mài mòn.

Bộ kẹp và dụng cụ tùy chỉnh

Một số chi tiết có hình dạng đặc biệt không có bề mặt thích hợp để hút chân không. Trong trường hợp này, có thể cần phải sử dụng kẹp cơ khí hoặc dụng cụ được thiết kế riêng. Vui lòng cung cấp bản vẽ chi tiết, dữ liệu 3D (nếu có), khối lượng, tâm trọng lực, thông tin về bao bì và các yêu cầu về vị trí lắp đặt.

Cách chọn vòi phun SMT phù hợp

Hãy bắt đầu với bảng vòi phun đã được máy phê duyệt, sau đó kiểm tra lại chi tiết thực tế. Một vòi phun có thể nâng chi tiết lên trong quá trình thử nghiệm trên bàn làm việc vẫn có thể không phù hợp khi vận hành ở tốc độ sản xuất.

1. Xác nhận tính tương thích giữa máy và đầu in

Ghi lại thương hiệu máy, tên model đầy đủ, loại đầu cắt, loại trục chính, phiên bản phần mềm (nếu có) và số vòi phun hiện tại. Các máy cùng thương hiệu có thể sử dụng các dòng vòi phun khác nhau.

2. Đo diện tích bề mặt thu nhận có thể sử dụng

Phạm vi bao phủ của gói hàng không trùng khớp với khu vực tiếp xúc. Tránh các đầu nối, lỗ thông hơi, nhãn mác, các chi tiết đúc không đồng đều, thấu kính và các bề mặt không thể tạo được độ kín. Đối với các đầu nối và các bộ phận có hình dạng đặc biệt, cần xác nhận xem trọng tâm có nằm ngay dưới điểm tiếp xúc hay không.

3. Kiểm tra khối lượng và gia tốc của các thành phần

Lực giữ chân không phải đủ mạnh để chống lại chuyển động của chi tiết. Một chi tiết nặng hoặc không nằm chính tâm có thể cần diện tích tiếp xúc lớn hơn, các thông số chuyển động khác nhau hoặc dụng cụ được thiết kế riêng.

4. Duy trì tầm nhìn rõ ràng

Đầu phun không được che khuất các cạnh, đường viền, gờ hoặc các đặc điểm cần thiết cho phương pháp nhận dạng đã chọn. Câu trả lời đúng phụ thuộc vào việc máy sử dụng quy trình nhận dạng theo đường viền, đường dẫn, laser hay một quy trình nhận dạng khác.

5. Xác nhận chiều cao và lực đặt

Kiểm tra chiều cao linh kiện, khoảng trống xung quanh, bố cục bảng mạch và lực lắp đặt cần thiết. Các linh kiện dễ vỡ có thể cần được lắp đặt nhẹ nhàng và kiểm soát lực.

6. Kiểm tra tính hợp lệ trong điều kiện sản xuất

Thực hiện đủ số lần đặt để phát hiện các sự cố như xoay không đều, mất chân không, kẹt hoặc giải phóng không đúng cách. Kiểm tra số liệu thống kê về khả năng thu nhận và nhận diện theo từng vòi phun hoặc trục quay, thay vì chỉ dựa vào một vài chu kỳ thành công.

Bảng tính thực hành về lựa chọn vòi phun

Các khuyết tật thường gặp liên quan đến vòi phun

Sử dụng các mẫu xuất hiện trong dữ liệu để phân biệt các lỗi vòi phun với các lỗi liên quan đến bộ cấp liệu, đầu phun và chương trình.

Nếu lỗi vẫn xuất hiện khi di chuyển vòi phun sang một trục chính khác đã được xác nhận là hoạt động bình thường, thì vòi phun sẽ trở thành đối tượng nghi ngờ chính. Nếu lỗi vẫn gắn liền với trục chính, hãy kiểm tra đầu in và đường dẫn chân không. Mỗi lần chỉ thực hiện một thay đổi có kiểm soát.

Cách vệ sinh vòi phun SMT

Hãy tuân thủ quy trình làm sạch được nhà sản xuất máy hoặc vòi phun phê duyệt. Các vật liệu của vòi phun, lớp phủ, gương phản xạ, đầu cao su, chất kết dính và các đặc điểm nhận dạng (ID) có thể bị hư hỏng do sử dụng dung môi, dây kim loại, mũi khoan, chất mài mòn, nhiệt độ hoặc quy trình siêu âm không phù hợp.

Một quy trình bảo trì có kiểm soát cần bao gồm:

1. Xác định và phân loại các vòi phun theo loại và mã số.
2. Kiểm tra xem có vết sứt mẻ rõ ràng, bị cong, đầu bị mòn hay thiếu bộ phận nào không.
3. Vệ sinh bằng dung dịch, áp suất, thời gian và thiết bị đã được phê duyệt.
4. Lau khô vòi phun hoàn toàn, không để lại cặn.
5. Kiểm tra lòng ống, mặt tiếp xúc, gương phản xạ và cơ chế trượt.
6. Đo lưu lượng chân không hoặc mức rò rỉ bằng phương pháp thử nghiệm đã được phê duyệt.
7. Xác nhận khả năng đọc mã hoặc thẻ RFID tại những nơi sử dụng.
8. Ghi lại kết quả và loại bỏ các vòi phun không đạt tiêu chuẩn khỏi dây chuyền sản xuất.

Không được dùng lực ép một chốt kim loại xuyên qua lỗ khoan chính xác, trừ khi sổ tay hướng dẫn bảo dưỡng quy định cụ thể dụng cụ và phương pháp. Việc này có thể làm giãn rộng hoặc trầy xước đường dẫn khí, trong khi vòi phun vẫn trông có vẻ sạch sẽ.

Fuji cho biết thiết bị Smart Nozzle Cleaner của hãng kiểm tra độ rõ nét của mã vạch, lưu lượng, chuyển động trượt, tình trạng bên trong và các đầu vòi bị sứt mẻ sau khi hoàn tất quá trình làm sạch và sấy khô tự động. Đây là một mô hình hữu ích cho bất kỳ quy trình bảo trì nào: sau khi làm sạch phải tiến hành kiểm tra. Xem Tổng quan về việc bảo dưỡng vòi phun của Fuji.

Nên vệ sinh vòi phun bao lâu một lần?

Không có khoảng cách tiêu chuẩn chung nào cả. Tần suất phù hợp phụ thuộc vào số lượng vị trí hàn, độ sạch của linh kiện và băng vận chuyển, mức độ tiếp xúc của bột hàn hoặc chất kết dính, kích thước vòi phun, môi trường sản xuất và hiệu suất lấy linh kiện thực tế.

Hãy kết hợp các yếu tố sau:

• khoảng thời gian bảo dưỡng theo khuyến nghị của nhà sản xuất;
• vị trí hoặc giờ hoạt động;
• xu hướng lỗi thu thập và nhận dạng;
• kết quả thử nghiệm lưu lượng hoặc rò rỉ;
• kiểm tra trực quan và kiểm tra kích thước;
• rủi ro sản phẩm.

Fuji mô tả các chức năng bảo trì sử dụng mã định danh (ID) từng vòi phun, tốc độ thu gom, mức độ sử dụng và hồ sơ bảo trì để xác định thời điểm thực hiện. JUKI cũng mô tả việc quản lý từng vòi phun và các cảnh báo bảo trì. Những ví dụ này hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên tình trạng và mức độ sử dụng, thay vì chỉ dựa vào một quy tắc theo lịch cố định. Xem Hệ thống quản lý chất lượng vòi phun tự động của Fuji và Bảo trì phòng ngừa JUKI.

Khi nào thì nên thay thế vòi phun SMT?

Thay thế hoặc cách ly vòi phun khi vòi phun đó không đạt yêu cầu trong quá trình kiểm tra theo quy định, không thể duy trì lưu lượng hoặc độ kín theo quy định, có đầu vòi bị sứt mẻ hoặc biến dạng, bị kẹt trong quá trình trượt, không thể xác định danh tính một cách đáng tin cậy, hoặc tiếp tục gây ra lỗi sau khi đã kiểm tra các công đoạn liên quan.

Chỉ riêng sự biến màu về mặt thẩm mỹ có thể chưa đủ để xác định sản phẩm bị lỗi, trong khi một khuyết tật hình học nhỏ có thể có ý nghĩa rất lớn đối với một bộ phận có kích thước siêu nhỏ. Hãy áp dụng các tiêu chí chấp nhận đã được đo lường nếu nhà sản xuất cung cấp chúng.

Hãy tách riêng các bộ phận bị hỏng khỏi các bộ phận đã được làm sạch. Việc sử dụng một hộp đựng có mã màu đơn giản cùng với hồ sơ điện tử có thể ngăn chặn việc một vòi phun chưa được kiểm tra quay trở lại bộ thay vòi phun.

Đầu phun SMT chính hãng và tương thích

Các vòi phun chính hãng đảm bảo nguồn gốc và thông số kỹ thuật rõ ràng của nền tảng khi được mua qua kênh phân phối có thể truy xuất nguồn gốc. Các vòi phun tương thích có thể giúp giảm chi phí hoặc thời gian giao hàng, nhưng cần kiểm tra các yếu tố như giao diện, kích thước, vật liệu, hình dạng đầu vòi, lưu lượng, thông tin nhận dạng, lực trượt và tuổi thọ chống mài mòn của chúng.

Trước khi phê duyệt một vòi phun tương thích, hãy so sánh:

• kích thước thân và kích thước giữ;
• chiều dài tổng thể và chiều cao tham chiếu;
• hình học lỗ khoan và đầu mũi khoan;
• vật liệu, độ cứng, lớp phủ và bề mặt hoàn thiện;
• hành vi của gương phản xạ và hệ thống nhận dạng tự động;
• lực trượt và lực hồi;
• tỷ lệ thu thập và tỷ lệ nhận dạng trên các thành phần đại diện;
• Kết quả lắp đặt sau khi nung lại và kiểm tra.

Không được gọi một vòi phun tương thích là “OEM” trừ khi có thể chứng minh được nguồn gốc sản xuất và mối quan hệ của nó với nhà sản xuất thiết bị gốc.

Những tài liệu cần gửi kèm theo yêu cầu báo giá (RFQ) về vòi phun

Cung cấp đủ bằng chứng để xác định cả hai giao diện: giao diện giữa vòi phun và máy, cũng như giao diện giữa vòi phun và chi tiết.

• thương hiệu máy, mẫu máy, số sê-ri và loại đầu in;
• mã vòi phun gốc hoặc số hiệu phụ tùng;
• hình ảnh của toàn bộ vòi phun, đầu vòi, thân vòi, tấm phản xạ và các ký hiệu;
• mã sản phẩm của nhà sản xuất linh kiện và bản vẽ bao bì;
• kích thước bộ phận, khối lượng và kích thước bề mặt tiếp xúc;
• lỗi hiện tại hoặc lý do thay thế;
• số lượng yêu cầu và điều kiện mong muốn;
• tùy thuộc vào việc khách hàng yêu cầu vòi phun tiêu chuẩn hay vòi phun tùy chỉnh.

Đối với vòi phun tùy chỉnh, vui lòng cung cấp thông tin về bao bì, lực đặt vòi phun, khoảng trống trên bảng mạch, thời gian chu kỳ mong muốn và mẫu sản phẩm (nếu có thể).

Các câu hỏi thường gặp

Một vòi phun SMT có thể hàn nhiều kích cỡ linh kiện khác nhau không?

Đúng vậy, khi bề mặt hút, khối lượng, phương pháp quan sát và các thông số quy trình tương thích với nhau. Chỉ riêng việc hút thành công chưa đủ để chứng minh rằng vòi phun phù hợp cho sản xuất ổn định.

Điều gì khiến vòi phun bị mất chân không?

Các nguyên nhân phổ biến bao gồm lỗ thông bị tắc, đầu van bị mòn hoặc hư hỏng, độ kín khít với bộ phận khác kém, vòng đệm O-ring hoặc ống dẫn bị rò rỉ, lỗi van và tạp chất trong đường dẫn khí của đầu van.

Có thể làm sạch vòi phun SMT trong máy làm sạch siêu âm không?

Một số trường hợp có thể thực hiện được, nhưng chỉ khi tuân thủ quy trình đã được phê duyệt. Năng lượng siêu âm, hóa chất, nhiệt độ cao và các thao tác xử lý có thể làm hỏng lớp phủ, bộ phản xạ, các bộ phận cao su, chất kết dính hoặc các đặc điểm nhận dạng. Hãy tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất vòi phun.

Làm thế nào để biết nguyên nhân gây ra lỗi chọn sai là do vòi phun hay bộ nạp?

Theo dõi đường đi của lỗi. Di chuyển vòi phun hoặc bộ cấp liệu nghi ngờ qua một thử nghiệm có kiểm soát trong khi giữ các biến số khác không thay đổi. Nếu lỗi di chuyển cùng với một bộ phận nào đó, bộ phận đó sẽ trở thành đối tượng nghi ngờ mạnh hơn.

Cách an toàn nhất để xác định một vòi phun chưa biết là gì?

Hãy sử dụng mã vòi phun, mẫu máy, loại đầu phun, kích thước và các hình ảnh chi tiết. Đừng chỉ dựa vào màu sắc hoặc hình dạng đầu phun.

Nguồn sơ cấp

• JUKI: Thiết bị liên quan đến SMT là gì?
• Fuji: Quản lý chất lượng vòi phun tự động
• Fuji: Tự động làm sạch và kiểm tra vòi phun
• Bảo trì phòng ngừa JUKI
• Bảo dưỡng Yamaha và kiểm tra tình trạng vòi phun

SMTBase là nhà cung cấp linh kiện SMT độc lập. Tên thương hiệu và mẫu sản phẩm chỉ được sử dụng để nhận dạng và tham khảo tính tương thích, và không ngụ ý sự ủy quyền hay mối quan hệ liên kết nào.