模板印刷機(jī)的選擇策略

　　隨著貼片機(jī)速度的日益進(jìn)步與貼裝材料的不斷發(fā)展，模板印刷已成為確保6σ質(zhì)量的條件下縮短生產(chǎn)周期的主要工位。對(duì)于再流焊而言，模板印刷的生命力在于它還是最適合的在PCB上預(yù)置焊膏的方法。對(duì)于模板印刷機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，其設(shè)備必須能夠滿足用戶不斷地印刷新型材料的要求，以解決有關(guān)的工藝題目。焊膏技術(shù)的變化，諸如無(wú)揮發(fā)性有機(jī)物(無(wú)VOC)和無(wú)鉛焊料等的變化，對(duì)維持印刷參數(shù)的恒定提出了挑戰(zhàn)。不管是生產(chǎn)工程師要優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)，還是治理者預(yù)備選購(gòu)新設(shè)備，重要的是應(yīng)了解模板印刷機(jī)目前的機(jī)械情況。

　　效率是決定性因素

　　對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，哪方面更為重要呢?是速度還是精度?當(dāng)然，還必須考慮到具體生產(chǎn)的復(fù)雜性、檢測(cè)與返修(或替換)本錢(qián)等。但真正的目的應(yīng)是達(dá)到產(chǎn)量與質(zhì)量理想的結(jié)合;換而言之即效率。有些情況下，產(chǎn)量與質(zhì)量的交叉點(diǎn)決定了生產(chǎn)的效率。效率越高，投資回報(bào)越快。在效率方程式的質(zhì)量一側(cè)的主要參數(shù)有精度、可靠性和生產(chǎn)的靈活性。

　　產(chǎn)量是另一個(gè)重要因素

　　進(jìn)步模板印刷機(jī)的速度是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。在印刷過(guò)程中，印刷行程和PCB與模板的分離速度是一定的，而刮刀的印刷速度則取決于模板上的開(kāi)口尺寸和焊膏的成份。因此，進(jìn)步印刷的操縱速度即成為關(guān)鍵因素。自動(dòng)印刷機(jī)的實(shí)際印刷周期通常為15秒至20秒，而對(duì)于高速生產(chǎn)線則要求小于10秒。盡管印刷操縱并非決定性因素，但在很多實(shí)際生產(chǎn)中，隨著產(chǎn)量的增加，其重要性也得到的加強(qiáng)。但是，進(jìn)步精度與柔性勢(shì)必須要增加處理的時(shí)間。印刷的速度越快，留給視像校正、PCB精確定位和模板擦拭等的時(shí)間就越多。通過(guò)進(jìn)步這些相應(yīng)處理的速度，就可以留給PCB印刷后2D和/或3D檢查更多的時(shí)間，與"低速"印刷機(jī)的區(qū)別越徹底。 　2D和3D檢查的時(shí)間越多，工藝樣品的統(tǒng)計(jì)精度就更高，從而缺陷率更低 進(jìn)步產(chǎn)量。

　　通常，在進(jìn)步自動(dòng)印刷機(jī)的生產(chǎn)速度時(shí)首先會(huì)想到的是各軸的運(yùn)動(dòng)情況。從機(jī)器的發(fā)展角度來(lái)看，簡(jiǎn)單而且最常用的方式即是進(jìn)步各運(yùn)動(dòng)軸的速度。假如對(duì)機(jī)器的精度和可靠性沒(méi)有要求，這種方法的精度和可靠性是足夠的。

　　一個(gè)更智能的方法是采用真實(shí)性能運(yùn)動(dòng)控制工程。對(duì)運(yùn)動(dòng)的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析、算法演練和試驗(yàn)，以及對(duì)各軸的疲憊情況進(jìn)行分析。印刷機(jī)上的每一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際性能均通過(guò)計(jì)算，以滿足對(duì)加速性能的最佳配合。相應(yīng)地，印刷速度也通過(guò)計(jì)算確定，從而使印刷機(jī)具有最優(yōu)潛能。這一效率與安全性設(shè)計(jì)理念已以曲線形式寫(xiě)進(jìn)了機(jī)器的運(yùn)動(dòng)控制板中，從而使機(jī)器的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)都能迅速遵照?qǐng)?zhí)行。如此，印刷周期可縮短20%。 移動(dòng)視像系統(tǒng) 自動(dòng)模板印刷機(jī)的視像系統(tǒng)用于將PCB與模板對(duì)正，該系統(tǒng)可在機(jī)械和電子兩方面進(jìn)步速度。對(duì)于后者，首先可將專(zhuān)用視像處理器與印刷機(jī)系統(tǒng)的CPU相結(jié)合進(jìn)行協(xié)同處理，從而可對(duì)所得圖像進(jìn)行快速處理。同樣，還可以在系統(tǒng)移動(dòng)至下一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的過(guò)程中進(jìn)行處理，因此被稱之為"移動(dòng)"視像系統(tǒng)。

　　首先，進(jìn)步視像系統(tǒng)在基準(zhǔn)點(diǎn)間移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度，必須采用與其它運(yùn)動(dòng)軸相同的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)方法。視像系統(tǒng)必須能夠由運(yùn)動(dòng)控制板中的高級(jí)算法支持。應(yīng)當(dāng)留意的是，由于基準(zhǔn)點(diǎn)的位置通常需要兩個(gè)相互垂直軸的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)運(yùn)動(dòng)是不可能的。但是，通過(guò)性能運(yùn)動(dòng)控制工程，可以獲得高的視像速度。優(yōu)化的加速與減速可以明顯進(jìn)步視像的速度。從而減少了停頓時(shí)間和基準(zhǔn)點(diǎn)、2D、3D檢查等圖像的捕捉時(shí)間。假如設(shè)備采用的是空氣軸承，還可以確保運(yùn)動(dòng)的平滑與精確。

　　系統(tǒng)應(yīng)采用直接驅(qū)動(dòng)以避免皮帶驅(qū)動(dòng)所具有的明顯的運(yùn)動(dòng)間隙 智能軟件 智能軟件能夠自動(dòng)測(cè)算模板印刷機(jī)的效率。高效印刷機(jī)可以對(duì)機(jī)器的功能和工藝進(jìn)行控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)各工序間的快速轉(zhuǎn)換。最新的軟件具有運(yùn)動(dòng)控制的同時(shí)性，使印刷機(jī)中的并行工作能夠同時(shí)進(jìn)行。先進(jìn)的印刷系統(tǒng)至少有四個(gè)軸可以同時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而使多種動(dòng)作同時(shí)完成。

　　另一項(xiàng)最新的技術(shù)是"自適應(yīng)補(bǔ)償"，可用于對(duì)印刷機(jī)各項(xiàng)功能進(jìn)行持續(xù)分析以進(jìn)步生產(chǎn)效率。例如，在模板與PCB校正的過(guò)程中，可通過(guò)校正量大小的分析來(lái)自動(dòng)重新確立模板的原點(diǎn)位置，從而縮短校正時(shí)間。

　　目前的智能軟件還能夠?qū)Τ�出模板印刷機(jī)以外的情況進(jìn)行分析。操縱系統(tǒng)可以監(jiān)視下一工位的設(shè)備，核實(shí)板的需求情況，并且還能夠針對(duì)整條生產(chǎn)線的情況提出最大限度進(jìn)步生產(chǎn)效率的策略。例如，印刷機(jī)不停地"監(jiān)測(cè)"下工位情況，在其完成一個(gè)操縱(如模板清潔)之前即向其輸送一塊PCB。假如完成操縱在先，印刷機(jī)則會(huì)改變常規(guī)的次序直至滿足整條生產(chǎn)線的需求。

　　影響產(chǎn)量的其它因素

　　現(xiàn)在越來(lái)越多的用戶傾向在印刷間歇期進(jìn)行模板清潔。保持模板開(kāi)口中無(wú)焊膏及模板底面的清潔十分重要。這是確保無(wú)漏印和具有良好印刷分辨率等印刷質(zhì)量的基礎(chǔ)。

　　最近，可以裝配在印刷機(jī)上各種形式的自動(dòng)擦拭系統(tǒng)相繼問(wèn)世，大多具有很強(qiáng)的真空吸力和改進(jìn)的擦試治理程序。更先進(jìn)的做法是首先進(jìn)行高效率的濕擦，隨后再進(jìn)行干擦以往除遺留的溶劑。用清洗溶劑可以往除殘留的焊膏。采用快速而高效的模板擦拭不僅可以縮短印刷周期，而且可以減少系統(tǒng)的保養(yǎng)。當(dāng)然，更有意義的是可同時(shí)進(jìn)行多種操縱，如在擦試模板的同時(shí)可進(jìn)行焊膏的填充。

　　當(dāng)一塊板正在印刷時(shí)，另一塊板可直接插進(jìn)到其排隊(duì)位置上。將電路板傳送至距印刷工位最近的位置同樣可以節(jié)省軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。恰當(dāng)?shù)闹行亩ㄎ辉O(shè)計(jì)，同樣有利于精確、重復(fù)的印刷。

　　設(shè)備的調(diào)整也是一個(gè)方面，盡管是在印刷之前，但依然會(huì)對(duì)總的產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)生影響。該方面的改變，如自動(dòng)支撐的引腳排布系統(tǒng)，既能保證精度又加快了調(diào)整速度。自動(dòng)焊膏填充裝置可減少停機(jī)頻度，可獲得十分寶貴的時(shí)間。此外，離線編程功能在自動(dòng)印刷機(jī)中也是必不可少的。

　　柔性、精度和可靠性

　　柔性的評(píng)定可從兩方面進(jìn)行。首先，印刷機(jī)必須具備柔性的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以獲得最佳的夾具方案。其次，印刷機(jī)必須具有先進(jìn)的軟件，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)適應(yīng)不同的基板。在印刷機(jī)上緊固而又精確地夾住PCB也是表面組裝生產(chǎn)線中諸多夾具困難之一。印刷機(jī)必須具有多種定位選件，使其可以按相應(yīng)情況單獨(dú)或相互配合使用。對(duì)比度低的視像系統(tǒng)對(duì)各種基板材料的適應(yīng)性要強(qiáng)。假如裝有此類(lèi)系統(tǒng)，加之適當(dāng)?shù)臋C(jī)械定位裝置，則對(duì)于陶瓷基板甚至柔性基板均可很輕易處理。

　　對(duì)于自動(dòng)印刷機(jī)，精度受到三個(gè)方面的影響。第一是線路板基板在印刷機(jī)上的定位校正。一些印刷機(jī)采用機(jī)械擋板。采用這種方法，其固有的精度受到板與板之間的基板偏差影響。 某些高端印刷機(jī)采用的是非接觸式運(yùn)動(dòng)傳感器，與機(jī)械定位不同的是在變換不同的電路板時(shí)，它可對(duì)不同的基板進(jìn)行補(bǔ)償，而不需要人工干預(yù)。由于采用此類(lèi)傳感器，板的自動(dòng)校正速度變快，重復(fù)性也更好。當(dāng)對(duì)已有組件的板進(jìn)行第二面印刷時(shí)，這一點(diǎn)顯得十分重要。采用結(jié)構(gòu)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如采用鑄件，可增進(jìn)系統(tǒng)的可重復(fù)性與可靠性。有限元分析證實(shí)若要達(dá)到高的穩(wěn)定性，首先須有一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)與框架。因而，設(shè)備通常喜歡采用鑄件以達(dá)到所需的穩(wěn)定性，而不必考慮較高的運(yùn)行速度所引起的附加應(yīng)力。

　　當(dāng)然，任何機(jī)器終極都會(huì)損壞。性能工程學(xué)設(shè)計(jì)只是大大地進(jìn)步了系統(tǒng)的可靠性，并盡量縮短停機(jī)時(shí)間。當(dāng)一個(gè)零件或一個(gè)子系統(tǒng)損壞時(shí)，應(yīng)能很方便地取下或更換。模塊化設(shè)計(jì)對(duì)于縮短停機(jī)時(shí)間十分重要。另外，不管用戶身在世界何地，來(lái)自制造商的零配件與工程支持均應(yīng)快速便捷。

　　產(chǎn)品變換時(shí)間

　　通常，在選擇印刷機(jī)時(shí)主要考慮的是其柔性和使用的方便性，以及是否能印刷多種不同類(lèi)型的板�，F(xiàn)在的印刷機(jī)通常有多種選件。如有的具有自動(dòng)支撐的引腳排布功能，將支撐引腳按一定圖形排布給待印板以支撐。引腳的排布可編程控制，且不需要專(zhuān)用夾具從而縮短了產(chǎn)品變換時(shí)間，最適合于生產(chǎn)產(chǎn)品型號(hào)經(jīng)常變換的生產(chǎn)線。

　　另一個(gè)選件是模板的在線更換。即自動(dòng)從在線模板貯躲架(通常位于印刷機(jī)的后部)中選擇并裝載模板。典型地模板更換時(shí)間為20秒。另外的系統(tǒng)中印刷臺(tái)Y軸與Z軸的柔性?shī)A具可對(duì)基板進(jìn)行適當(dāng)力度的夾緊，從而可有效地適應(yīng)不同尺寸的基板。最后，印刷機(jī)還可配置離線編程軟件，使印刷性能夠從計(jì)算機(jī)下載設(shè)置的參數(shù)和基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

　　產(chǎn)品生產(chǎn)的"更便宜、更快速、更優(yōu)質(zhì)"的要求促使著制造商不斷推出更有競(jìng)爭(zhēng)力的模板印刷機(jī)。隨著更高生產(chǎn)速度要求而來(lái)的是更高精度的要求�？偠�言之，系統(tǒng)必須速度更快、性能更穩(wěn)定、使用壽命更長(zhǎng)。因此，理想的印刷機(jī)必須是經(jīng)過(guò)性能工程學(xué)設(shè)計(jì)的，它能夠滿足目前SMT生產(chǎn)所要求，具備快速、高效的性能且具有一定柔性與可靠性，同時(shí)，還應(yīng)滿足不斷變化的焊膏性能要求。