Chagua Lugha

Uchambuzi wa Takwimu wa Kuhama kwa Vipengele katika Mchakato wa SMT Pick and Place

Utafiti unaochambua tabia na sababu zinazochangia kuhama kwa vipengele katika Teknolojia ya Ufungaji wa Uso (SMT) kwa kutumia data halisi ya mstari wa uzalishaji na mbinu za takwimu.
smdled.org | PDF Size: 0.7 MB
Ukadiriaji: 4.5/5
★ ★ ★ ★ ★
Ukadiriaji Wako
Umekadiria waraka huu tayari
Kifuniko cha Waraka PDF - Uchambuzi wa Takwimu wa Kuhama kwa Vipengele katika Mchakato wa SMT Pick and Place
Tazama Waraka PDF Pakua PDF Tafsiri PDF
Nyumbani » Nyaraka » Uchambuzi wa Takwimu wa Kuhama kwa Vipengele katika Mchakato wa SMT Pick and Place

1. Utangulizi

Teknolojia ya Ufungaji wa Uso (SMT) ndiyo mbinu kuu ya kukusanya vipengele vya elektroniki kwenye bodi za saketi zilizochapishwa (PCBs). Mchakato wa pick-and-place (P&P), ambapo vipengele vinapangwa kwenye mchanga wa solder uliowekwa, ni muhimu sana. Jambo la kufikirika lakini muhimu katika hatua hii ni kuhama kwa kipengele—usogezi usiotarajiwa wa kipengele kwenye mchanga wa solder mnene kabla ya kuyeyusha solder tena.

Kwa kawaida, kuhama huku kumeonekana kuwa hafifu, mara nyingi kutegemea athari ya "kujipanga upya" ya mchakato unaofuata wa kuyeyusha tena kurekebisha makosa madogo ya kuweka. Hata hivyo, kadiri ukubwa wa vipengele unavyopungua hadi kiwango cha chini ya milimita na viwango vya ubora vya PCBs vinavyokuwa magumu zaidi (kulenga viwango vya kasoro karibu na sifuri), kuelewa na kudhibiti kuhama kwa kipengele kumekuwa muhimu sana kwa uzalishaji wa mavuno ya juu.

Karatasi hii inashughulikia pengo muhimu: tafiti za awali hazikuwa na uchambuzi wa data halisi ya mstari wa uzalishaji. Waandishi wanaangalia masuala mawili makuu: 1) kuelezea tabia ya kuhama kwa kipengele, na 2) kutambua na kupanga kwa mpangilio sababu zinazochangia, kwa kutumia mbinu za takwimu kwenye data kutoka kwa mstari wa kisasa wa usanikishaji wa SMT.

2. Mbinu & Ukusanyaji wa Data

Uwezo wa utafiti huu unatokana na msingi wake wa utafiti wa vitendo, ukiondoka zaidi ya mifano ya kinadharia.

2.1 Usanidi wa Majaribio

Data ilikusanywa kutoka kwa mstari kamili wa kisasa wa usanikishaji wa SMT. Muundo wa utafiti ulijumuisha:

  • Aina Mbalimbali za Vipengele: Aina sita tofauti za vipengele vya elektroniki, zinazowakilisha anuwai ya saizi na ukubwa wa nyayo.
  • Sababu Zilizopimwa: Vigezo vingi vinavyoweza kuathiri vilifuatiliwa:
    • Sifa za Mchanga wa Solder: Nafasi (mkengeuko wa x, y), ujazo, eneo la pedi, urefu.
    • Sifa za Kipengele: Aina, nafasi iliyobuniwa kwenye PCB.
    • Vigezo vya Mchakato: Shinikizo la kuweka linalotumiwa na mashine ya P&P.
    • Kipimo cha Kuhama: Usogezi halisi wa kipengele kutoka kwenye nafasi yake iliyokusudiwa baada ya kuwekwa, uliopimwa kabla ya kuyeyusha tena.

2.2 Mbinu za Takwimu

Njia ya takwimu yenye pande nyingi ilitumika ili kuhakikisha hitimisho thabiti:

  • Uchambuzi wa Data wa Uchunguzi (EDA): Ili kuelewa tabia ya msingi, usambazaji, na ukubwa wa kuhama kwa vipengele.
  • Uchambuzi wa Athari Kuu: Ili kubaini athari ya kila sababu (k.m., ujazo wa mchanga, shinikizo la kuweka) kwenye ukubwa wa kuhama.
  • Uchambuzi wa Uregaji: Ili kujenga mifano ya utabiri na kupima uhusiano kati ya sababu nyingi na matokeo ya kuhama. Hii inasaidia kubainisha wachangiaji wakubwa zaidi.

3. Matokeo & Uchambuzi

3.1 Tabia ya Kuhama kwa Kipengele

Data ilionyesha wazi kuwa kuhama kwa kipengele ni jambo lisilofikirika katika mazingira halisi. Kuhama kulikopimwa, ingawa mara nyingi ni kidogo sana, kulionyesha muundo wa kimfumo na tofauti ambazo zinaweza kusababisha kasoro, hasa kwa vipengele vya nafasi nyembamba ambapo umbali kati ya pedi na pedi ni mdogo sana.

3.2 Uchambuzi wa Sababu Zinazochangia

Uchambuzi wa takwimu ulipanga umuhimu wa sababu mbalimbali. Wachangiaji watatu wakuu wa kuhama kwa kipengele walitambuliwa kuwa:

  1. Nafasi ya Mchanga wa Solder: Kutolingana kati ya mchanga wa solder uliowekwa na pedi ya kipengele ndiyo sababu muhimu zaidi. Hata mkengeuko mdogo huunda nguvu isiyo sawa ya kumwaga, ikivuta kipengele.
  2. Nafasi Iliyobuniwa ya Kipengele: Mahali pa kipengele kwenye PCB yenyewe huathiri kuhama. Hii inaweza kuhusiana na kupinda kwa bodi, sehemu za mtetemo, au athari za zana wakati wa kuweka.
  3. Aina ya Kipengele: Sifa za kimwili za kipengele (ukubwa, uzito, jiometri ya nyayo) huathiri kwa kiasi kikubwa uthabiti wake kwenye mchanga wa solder.

Sababu zingine kama ujazo wa mchanga na shinikizo la kuweka ziligunduliwa kuwa hazina nguvu sana lakini bado zina muhimu katika muktadha maalum.

3.3 Matokeo Muhimu ya Takwimu

Uelewa wa Msingi

Kuhama kwa kipengele ni chanzo cha makosa kinachoweza kupimwa, cha kimfumo, sio kelele za nasibu.

Kichocheo Kikuu

Kutolingana kwa mchanga wa solder kunachangia sehemu kubwa zaidi ya tofauti ya kuhama.

Maana ya Mchakato

Kudhibiti mchakato wa kuchapisha stensili ni muhimu zaidi kwa usahihi wa kuweka kuliko kurekebisha mashine ya P&P pekee.

4. Maelezo ya Kiufundi & Fomula

Uchambuzi ulevea kutegemea mifano ya msingi ya takwimu. Uwakilishi rahisi wa njia ya uregaji unaweza kuonyeshwa. Kuhama kwa kipengele $S$ (vekta ya 2D au ukubwa) kunaweza kuonyeshwa kama utendakazi wa sababu nyingi:

$S = \beta_0 + \beta_1 X_1 + \beta_2 X_2 + ... + \beta_n X_n + \epsilon$

Ambapo:

  • $\beta_0$ ndiyo kukatiza.
  • $X_1, X_2, ..., X_n$ zinawakilisha sababu zilizosanifishwa (k.m., $X_1$ = Mkengeuko wa X wa Mchanga, $X_2$ = Ujazo wa Mchanga, $X_3$ = Msimbo wa Aina ya Kipengele).
  • $\beta_1, \beta_2, ..., \beta_n$ ndizo mgawo ulioamuliwa na uregaji, unaonyesha ukubwa wa athari na mwelekeo wa kila sababu. Uchambuzi wa athari kuu wa utafiti kimsingi unachunguza thamani hizi za $\beta$.
  • $\epsilon$ ndiyo neno la kosa.

Ukubwa wa kuhama $|S|$ unaweza kuchambuliwa kwa kutumia mifano sawa ya mstari au ya mstari iliyojumuishwa, na thamani ya $R^2$ ikionyesha ni kiasi gani cha tofauti katika kuhama kinachoelezewa na sababu zilizojumuishwa.

5. Matokeo ya Majaribio & Chati

Maelezo ya Chati ya Kubuniwa Kulingana na Muktadha wa Karatasi:

Kielelezo 2: Chati ya Athari Kuu za Kuhama kwa Kipengele. Chati ya baa au mstari inayoonyesha mabadiliko ya wastani katika ukubwa wa kuhama (k.m., kwenye mikromita) kadiri kila sababu inavyosogea kutoka kiwango chake cha chini hadi cha juu. Baa ya "Mkengeuko wa Nafasi ya X ya Mchanga" ingekuwa ndefu zaidi, ikithibitisha kwa kuonekana kuwa ndiyo sababu yenye ushawishi mkubwa zaidi. "Aina ya Kipengele" ingeonyesha baa kadhaa, moja kwa kila moja ya aina sita, ikionyesha ni zipi zinazohama kwa urahisi zaidi.

Kielelezo 3: Chati ya Matukio ya Kuhama dhidi ya Kutolingana kwa Mchanga. Wingu la alama za data linaloonyesha uhusiano mkubwa chanya. Mstari wa uregaji wenye mteremko mwinuko $\beta_1$ ungefungwa kupitia data, ukiunganisha kosa la kuweka mchanga na kuhama kwa kipengele kwa kiasi.

Kielelezo 4: Chati ya Sanduku ya Kuhama Kulingana na Mahali pa Kipengele kwenye PCB. Sanduku nyingi zilizopangwa kwenye mpango wa PCB, zinaonyesha kuwa vipengele vilivyowekwa karibu na kingo au alama maalum vinaonyesha kuhama tofauti kati na wale walio katikati, kukiunga mkono matokeo ya "nafasi iliyobuniwa".

6. Mfano wa Mfumo wa Uchambuzi

Kisa cha Utafiti: Uchambuzi wa Sababu ya Msingi ya Kupungua kwa Mavuno katika Usanikishaji wa Capacitor 0201.

Hali: Kiwanda kinaona ongezeko la kasoro za kujikunja kwa capacitors 0201 baada ya mabadiliko ya mstari.

Matumizi ya Mfumo wa Karatasi Hii:

  1. Ukusanyaji wa Data: Mara moja kukusanya data ya SPI (nafasi ya mchanga, ujazo, urefu) na data ya Pre-AOI (nafasi ya kipengele) kwa bodi zilizo na capacitors 0201. Weka alama kwenye data kulingana na mahali pa paneli ya PCB.
  2. EDA: Panga usambazaji wa kuhama kwa kipengele kwa sehemu za 0201. Linganisha kuhama kwa wastani kabla na baada ya mabadiliko. Je, ni tofauti sana? (Tumia jaribio la t).
  3. Athari Kuu: Kokotoa uhusiano kati ya kuhama na kila kigezo cha SPI. Karatasi inatabiri mkengeuko wa nafasi wa mchanga utakuwa uhusiano wenye nguvu zaidi. Angalia ikiwa stensili mpya au usanidi wa kichapishi uliongeza mkengeuko huu.
  4. Mfano wa Uregaji: Jenga mfano rahisi: Kuhama_0201 = f(Mkengeuko_X_Mchanga, Ujazo_Mchanga, Mahali_Paneli). Mgawo wa Mkengeuko_X_Mchanga utapima athari yake. Ikiwa ni ya juu, sababu ya msingi kwa uwezekano mkubwa ni mchakato wa kuchapisha, sio kichwa cha kuweka.
  5. Hatua: Badala ya kurekebisha upya mashine ya P&P (hatua ya kwanza ya kawaida lakini isiyoelekezwa), zingatia kurekebisha usawazishaji wa stensili au shinikizo la skweji ili kuboresha usahihi wa kuweka mchanga.

Njia hii ya kimfumo, inayoendeshwa na data, inazuia utatuzi wa matatizo wenye gharama kubwa na usio na tija wa jaribio na kosa.

7. Matumizi ya Baadaye & Mwelekeo

Matokeo haya yanafungua njia kwa matumizi kadhaa ya hali ya juu:

  • Udhibiti wa Mchakato wa Kutabiri: Kuunganisha data ya SPI ya wakati halisi na udhibiti wa kukabiliana wa mashine ya P&P. Ikiwa SPI inapima mkengeuko wa mchanga, programu ya P&P inaweza kutumia moja kwa moja mkengeuko wa fidia kwenye kuratibu za kuweka kipengele ili kupinga kuhama kulikotabiriwa.
  • Uboreshaji Unaendeshwa na AI/ML: Mifano ya uregaji ni hatua ya kuanzia. Algorithm za kujifunza mashine (k.m., Misitu ya Nasibu, Uimarishaji wa Gradient) zinaweza kufunzwa kwenye seti kubwa za data ili kuiga mwingiliano usio wa mstari kati ya sababu na kutabiri kuhama kwa usahihi wa juu zaidi kwa vipengele changamano.
  • Kanuni za Ubunifu kwa Uzalishaji (DFM): Wabunifu wa PCB wanaweza kutumia ufahamu kuhusu usugu wa aina ya kipengele na athari za mahali ili kuunda miundo thabiti zaidi. Vipengele muhimu vinaweza kuwekwa katika maeneo ya "kuhama kidogo" ya bodi.
  • Vifaa vya Hali ya Juu: Uundaji wa mchanga wa solder wa kizazi kijacho wenye thixotropy ya juu zaidi au sifa za rheolojia zilizoboreshwa ili kufunga vipengele vizuri mahali pake mara moja baada ya kuwekwa, kupunguza muda wa kuhama.
  • Usanifishaji: Kazi hii inatoa msingi wa utafiti wa vitendo kwa kufafanua viwango vipya vya sekta au viwango vya uvumilivu kwa "kuhama kukubalika kabla ya kuyeyusha tena" kwa madarasa tofauti ya vipengele.

8. Marejeo

  1. Mwandishi (wa). (Mwaka). Kichwa cha karatasi iliyotajwa kuhusu michakato ya SMT. Jina la Jarida, Juzuu(Issue), kurasa. [Marejeo ya chanzo cha Kielelezo 1]
  2. Lau, J. H. (Mhariri). (2016). Ufungaji wa Ufuko wa Wafer-Level. Springer. (Kwa muktadha wa ufungaji wa hali ya juu na changamoto za usahihi wa kuweka).
  3. IPC-7525C. (2022). Miongozo ya Ubunifu wa Stensili. IPC. (Kiwango cha sekta kinachoangazia umuhimu wa kuchapisha stensili).
  4. Isola, A. et al. (2017). Ufasiri wa Picha-hadi-Picha na Mtandao wa Uhasama wenye Masharti. CVPR. (Karatasi ya CycleGAN, iliyotajwa kama mfano wa mfano unaoendeshwa na data unaojifunza uchoraji ramani changamano—sawa na kujifunza uchoraji ramani kutoka vigezo vya mchakato hadi matokeo ya kuhama).
  5. SEMI.org. (2023). Njia ya Ufungaji wa Hali ya Juu. SEMI. (Njia ya sekta inayosisitiza hitaji la usahihi wa kuweka kwa kiwango cha mikromita).

9. Mtazamo wa Mchambuzi wa Sekta

Uelewa wa Msingi

Karatasi hii inaleta ukaguzi wa ukweli uliochelewa kwa sekta ya SMT. Inavunja kwa mfumo dhana ya kuridhika kwamba "kuyeyusha tena kutarekebisha." Uelewa wa msingi sio tu kwamba kuhama hutokea; ni kwamba kuhama ni matokeo yanayotabirika ya tofauti ya mchakato wa juu, hasa kuchapisha stensili. Sekta imekuwa ikiboresha kupita kiasi mashine ya P&P—mtendaji wa mwisho—wakati ikipuuza makosa ya hati yaliyoletwa hatua mbili mapema. Usambazaji huu mbaya wa umakini wa uhandisi ni ushuru wa kimya kwenye mavuno, hasa kwa ushirikisho tofauti na vifurushi vya hali ya juu kama vile chiplets.

Mtiririko wa Kimantiki

Mantiki ya waandishi ni ya moja kwa moja na ya kiufundi: 1) Kubali tatizo la ulimwengu halisi halijapimwa vizuri, 2) Tumia mstari halisi wa uzalishaji ili kukamata data ya ukweli (sio uigizaji wa maabara), 3) Tumia zana za kitamaduni lakini zenye nguvu za takwimu (Athari Kuu, Uregaji) ambazo wahandisi wa kiwanda wanaweza kuelewa na kuamini, 4) Toa orodha wazi, iliyopangwa kwa mpangilio ya wahusika. Mtiririko huu unafanana na uchambuzi wa hali ya juu wa sababu ya msingi katika udhibiti wa mchakato wa kiwanda cha semiconductor. Unapita ugumu wa kitaaluma ili kutoa taarifa zinazoweza kutekelezwa.

Nguvu & Kasoro

Nguvu: Matumizi ya data halisi ya uzalishaji ndiyo kipengele kikuu cha karatasi. Inatoa uaminifu wa haraka. Mwelekeo kwenye aina nyingi za vipengele unaongeza ujumla. Kutambua "nafasi ya mchanga" kama sababu kuu ni hitimisho la kina, linaloweza kutumiwa kwenye uwanja.

Kasoro & Fursa Zilizopotea: Uchambuzi unahisi kuwa tuli. SMT ni mchakato wa haraka, wenye nguvu. Karatasi haichunguzi sababu za wakati (k.m., mchanga unavyopungua kwa muda kati ya kuchapisha na kuweka) au mienendo ya mashine (wigo wa mtetemo). Mbinu za takwimu, ingawa zinafaa, ni za msingi. Zinadokeza lakini hazichunguzi athari za mwingiliano zinazowezekana—je, ujazo mkubwa wa mchanga unapunguza athari ya kosa dogo la nafasi kwa kipengele kizito? Ufuatiliaji ukitumia mbinu za kisasa za ML (zilizochochewa na njia katika kazi kama CycleGAN ya kujifunza usambazaji changamano wa data) unaweza kugundua uhusiano huu usio wa mstari na kujenga mfano halisi wa kidijitali wa jambo la kuhama.

Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa

Kwa wahandisi na wasimamizi wa mchakato wa SMT:

  1. Badilisha Bajeti yako ya Metrolojia: Wekeza kwa SPI kama unavyofanya kwa AOI. Huwezi kudhibiti kile usichopima. SPI ndiyo mfumo wako wa onyo la mapema kwa kasoro zinazosababishwa na kuhama.
  2. Kubali Udhibiti wa Mchakato wa Uhusiano: Acha kutenganisha hatua za mchakato. Unda mzunguko wa maoni ambapo data ya SPI inaonyesha moja kwa moja seti za vigezo vya kuweka au kuanzisha matengenezo ya kichapishi cha stensili.
  3. Rekebisha Orodha yako ya Ukaguzi ya DFM: Ongeza "tathmini ya hatari ya kuhama kwa kipengele" kulingana na sababu za karatasi hii. Weka alama kwenye mchanganyiko wa hatari ya juu ya kipengele/mahali wakati wa ukaguzi wa muundo.
  4. Linganisha Kuhama Kwako: Tumia mbinu hapa ili kuanzisha ukubwa wa msingi wa kuhama kwa mstari wako. Fuata kama Kigezo Muhimu cha Udhibiti (KCC). Ikiwa inabadilika, unajua kuangalia kuchapisha mchanga kwanza.

Karatasi hii ni maandishi ya msingi. Inatoa ushahidi wa utafiti wa vitendo unaohitajika kuhama kutoka kwa kuchukulia kuweka kama sanaa hadi kuisimamia kama sayansi inayodhibitiwa, inayoendeshwa na data. Upeo unaofuata ni kufunga mzunguko kwa wakati halisi.