點(diǎn)膠加工,是一種廣泛存在的加工工藝,其應(yīng)用范圍之廣,大到飛機(jī)輪船制造,小到衣服玩具生產(chǎn),都會(huì)有相應(yīng)的點(diǎn)膠需求。進(jìn)入21世紀(jì)以來,點(diǎn)膠市場變得越來越火熱,國內(nèi)點(diǎn)膠機(jī)廠商也百花齊放??v觀所有的點(diǎn)膠應(yīng)用,點(diǎn)膠在消費(fèi)類電子中的應(yīng)用無疑占比是最高的,也是各類點(diǎn)膠機(jī)廠商必爭之領(lǐng)域。隨著點(diǎn)膠應(yīng)用在消費(fèi)類電子中越來越廣泛,為了適應(yīng)消費(fèi)類電子整體制造過程的快節(jié)奏,客戶對(duì)點(diǎn)膠效率的要求越來越高。大部分人對(duì)提高點(diǎn)膠效率的方法還是只停留在如何提升點(diǎn)膠機(jī)運(yùn)行速度或者加速度上,本文希望從全方位的角度來深度探討如何提高點(diǎn)膠效率。首先,我們來認(rèn)真剖析一下一個(gè)完整的點(diǎn)膠過程,以消費(fèi)類電子SMT過程中的大部分點(diǎn)膠應(yīng)用為例。一個(gè)完整的點(diǎn)膠過程一般包含以下幾個(gè)動(dòng)作:進(jìn)板,基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別,測高,實(shí)際點(diǎn)膠,噴嘴自動(dòng)清潔,出板等。提高點(diǎn)膠效率或者降低整個(gè)點(diǎn)膠的循環(huán)時(shí)間是需要我們對(duì)這個(gè)過程中的所有節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行分析和優(yōu)化。接下來,我們將通過這些點(diǎn)膠過程中的微步驟來探討提升點(diǎn)膠效率的一些方法和建議。
1、進(jìn)出板。進(jìn)出板一般占整個(gè)點(diǎn)膠總循環(huán)時(shí)間比較少,相對(duì)來說優(yōu)化空間比較小。優(yōu)化該步驟需要在軌道上做文章,一般來說,在線點(diǎn)膠機(jī)的軌道會(huì)有一個(gè)同進(jìn)同出的功能。即在點(diǎn)膠區(qū)域的產(chǎn)品完成點(diǎn)膠需要出板的同時(shí),下一個(gè)產(chǎn)品開始進(jìn)板,可以節(jié)省一半的進(jìn)出板時(shí)間。該功能的弊端是在連續(xù)生產(chǎn)過程中如果發(fā)生卡板,就會(huì)有撞板的風(fēng)險(xiǎn)。
2、基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別。消費(fèi)類電子的點(diǎn)膠精度越來越高,視覺識(shí)別點(diǎn)膠已經(jīng)是標(biāo)配,一個(gè)好的點(diǎn)膠工藝工程師需要在盡量減少基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量的同時(shí)平衡點(diǎn)膠精度。當(dāng)然,對(duì)于某一些點(diǎn)膠應(yīng)用(比如MEMS,晶圓封裝等),一般需要對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行定位。事實(shí)上,不管我們?nèi)绾蜗氡M辦法優(yōu)化基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量,一個(gè)點(diǎn)膠過程的基準(zhǔn)點(diǎn)都可能有幾百個(gè)。這時(shí)候,就需要一種叫飛拍的功能大顯身手。飛拍 即在點(diǎn)膠機(jī)運(yùn)行的過程中捕捉和識(shí)別基準(zhǔn)點(diǎn),無需停頓。比起傳統(tǒng)的定拍,飛拍大大節(jié)省了基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別時(shí)間。以400個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為例,飛拍可以節(jié)省5~6倍基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別時(shí)間。但是飛拍的識(shí)別精度非??简?yàn)點(diǎn)膠機(jī)廠商的綜合實(shí)力,尤其是軟件算法能力。
3、測高。測高和基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別一樣,也是為了提升點(diǎn)膠精度,當(dāng)然是提升Z向(點(diǎn)膠高度)的精度。所以對(duì)于測高點(diǎn)數(shù)量以及位置的優(yōu)化也可以體現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀點(diǎn)膠工藝工程師的能力。
4、噴嘴清潔、稱重。這兩個(gè)步驟一般在連續(xù)生產(chǎn)過程中需要增加,雖然不太影響每一個(gè)點(diǎn)膠過程的循環(huán)時(shí)間,但是從UPH的角度來看,還是有一定影響。從提升點(diǎn)膠效率的角度來看,我們當(dāng)然希望不需要增加這兩個(gè)動(dòng)作。但是由于一些膠水的特性,我們必須在連續(xù)生產(chǎn)過程中對(duì)噴嘴進(jìn)行自動(dòng)清潔,且監(jiān)控膠水重量,以保證點(diǎn)膠品質(zhì)。但是,作為一個(gè)優(yōu)秀的點(diǎn)膠工藝專家,需要在前期點(diǎn)膠工藝探索階段,選擇更加合適的點(diǎn)膠配置和點(diǎn)膠參數(shù),以便得到更寬泛的工藝窗口,從而降低稱重和噴嘴清潔的頻率,提升點(diǎn)膠效率。
5、實(shí)際點(diǎn)膠。最后,當(dāng)然就到了我們整個(gè)點(diǎn)膠過程最核心的部分—實(shí)際點(diǎn)膠。其實(shí),我們可以通過計(jì)算整體膠量和單點(diǎn)膠量(或者每秒流量)將整個(gè)實(shí)際點(diǎn)膠過程細(xì)分成兩個(gè)過程:膠閥出膠(Dispense)和點(diǎn)膠頭運(yùn)動(dòng)(Movement)。通過分析這兩個(gè)過程的節(jié)拍時(shí)間,我們可以把點(diǎn)膠應(yīng)用分成兩類:Dispense Heavy(出膠為主的點(diǎn)膠應(yīng)用,比如底部填充)和Movement Heavy(運(yùn)動(dòng)為主的點(diǎn)膠應(yīng)用,比如精密包封),因?yàn)獒槍?duì)不同的點(diǎn)膠應(yīng)用,我們提高點(diǎn)膠效率的方式也不一樣。a) 對(duì)于出膠為主的點(diǎn)膠應(yīng)用,我們希望通過增加單位時(shí)間內(nèi)的出膠量來提高點(diǎn)膠時(shí)間。比如,增大噴嘴的內(nèi)徑,加大膠水氣壓等,增加單點(diǎn)膠量,這樣對(duì)于相同的膠量,就可以節(jié)省出膠時(shí)間。但是單純的增加膠水單點(diǎn)膠量的弊端是膠水單點(diǎn)直徑也會(huì)相應(yīng)增加,這樣對(duì)于一些有嚴(yán)格禁噴區(qū)域(KOZ)的點(diǎn)膠應(yīng)用就比較局限。所以,我們需要開辟一些新的思路,壓電噴射閥也在這時(shí)應(yīng)運(yùn)而生,傳統(tǒng)的氣動(dòng)噴射閥由于受到電磁閥反應(yīng)時(shí)間的局限,一般最高頻率為200Hz,但是高凱的壓電噴射閥峰值頻率為1000Hz,大大提高了點(diǎn)膠效率,同時(shí)不增加膠點(diǎn)直徑。實(shí)在是那些以底部填充為代表的Dispense Heavy點(diǎn)膠應(yīng)用的不二選擇。b)對(duì)于運(yùn)動(dòng)為主的點(diǎn)膠應(yīng)用,我們當(dāng)然希望盡可能地提升點(diǎn)膠機(jī)的運(yùn)行速度。但是筆者希望大家不要把眼光只局限于點(diǎn)膠機(jī)技術(shù)規(guī)格書上的最大運(yùn)行速度或者最大運(yùn)行加速度?,F(xiàn)在市面上大部分點(diǎn)膠機(jī)的最大速度可以達(dá)到1m/s,最大加速度可以達(dá)到1g,有些直線電機(jī)的加速度可以達(dá)到1.5g,甚至2g。如果是1m/s的速度,那我們的點(diǎn)膠機(jī)可以1s運(yùn)行1m,如果是1g的加速度,那我們的點(diǎn)膠機(jī)可以1s運(yùn)行4.9m(假設(shè)初速度為0)。顯然這些結(jié)果和我們理解的消費(fèi)電子的實(shí)際點(diǎn)膠情況有很大差距,這說明在消費(fèi)類電子點(diǎn)膠過程中,速度和加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到峰值,而整個(gè)點(diǎn)膠過程其實(shí)是一個(gè)變加速曲線運(yùn)動(dòng),所以我們更應(yīng)該關(guān)心的其實(shí)是加速度的變化率,即急動(dòng)度(Jerk)。大部分的點(diǎn)膠過程是一個(gè)S型加減速過程,速度和加速度都是一個(gè)變化量,急動(dòng)度才是一個(gè)可調(diào)的恒量。當(dāng)然,大部分的點(diǎn)膠機(jī)在出廠時(shí)會(huì)將Jerk調(diào)至一個(gè)比較合適的值以保證點(diǎn)膠機(jī)的壽命,所以不到萬不得已的情況下不建議大家去調(diào)Jerk的數(shù)值。
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