Gestión de Boquillas SMT

Hoy, me gustaría compartir con ustedes el control de la dimensión de la boquilla en el control sistemático del alimentador. Comenzaremos con estudios de caso de problemas reales relacionados con las boquillas y los alimentadores, y luego discutiremos el plan de mejora para todo el proceso.

Primero, necesitamos explicar qué papel juega la boquilla en la máquina de colocación.

Por ejemplo, la boquilla es como nuestra mano: es el único punto de contacto entre los componentes y el equipo. La fuerza y la estabilidad del agarre determinan directamente si los componentes se pueden colocar suavemente en la placa. Incluso problemas menores con la boquilla, como una deformación de 0.05 mm o un bloqueo de 0.1 mm, pueden reducir inmediatamente la fuerza de succión, provocando la caída de los componentes.

Según informes técnicos de la industria, los problemas de boquillas representan entre el 35% y el 45% de todos los problemas de alimentadores, lo que la convierte en un área crítica que requiere atención especial.

A continuación, discutiremos los problemas comunes que pueden ocurrir con las boquillas y que conducen a problemas en los alimentadores.

He resumido siete categorías de problemas comunes, que explicaré en detalle basándome en la situación real en los talleres de SMT.

En términos simples, la boquilla está doblada o abollada. Hay huecos cuando encaja con el material. Si el vacío no es hermético, la adsorción será inestable. Cuando antes producíamos resistencias 0402, y algunas máquinas pasaron de un 0.05 por ciento a 3 por ciento. Y resultó ser que las jeringas 3, 4 y 5. La cabeza doblada en 0.12-0.18 mm, El hueco entre las resistencias excede el estándar. La succión es solo la mitad de fuerte. Simplemente se cae cuando te mueves. En cuanto a la razón de la deformación, tal vez el pasador localizador del alimentador esté desgastado, tal vez la cinta de alimentación no esté en el lugar correcto, y la boquilla golpee el riel al recoger el material. También podría ser que la boquilla sea simplemente demasiado blanda.

La vía aérea estaba bloqueada por polvo de pasta de soldar y otros escombros, lo que provocó que el paso de aire se estrechara. Como resultado, el estado de vacío se estableció lentamente y la recogida a alta velocidad no pudo seguir el ritmo. Al producir condensadores de chip 0201 anteriormente, la boquilla número 7 informaba frecuentemente errores de reconocimiento. Al desmontarla, encontramos la vía aérea llena de suciedad de color marrón amarillento. La apertura original de 0.8 mm se obstruyó a solo unos 0.3 mm, y la velocidad del flujo de aire fue menos de la mitad del estándar. Esto se debió a que la pasta de soldar residual no se limpió a tiempo, el exceso de polvo en el taller y el diseño irrazonable de la vía aérea de la boquilla, que permitió que las impurezas se acumularan en su interior. Otra razón importante fue que la frecuencia de limpieza de la boquilla no podía satisfacer las necesidades de las diferentes condiciones ambientales.

Si la boquilla tiene grietas o huecos, no solo fuga vacío, sino que también puede rayar los pines de los componentes. La producción anterior de condensadores 1206 tuvo una tasa de desperdicio del 8%, y muchos de los pines de los condensadores estaban dañados. Simplemente mirando el borde de la boquilla, hay grietas finas con una profundidad de 0.15-0.2 mm, y la tasa de fuga de vacío es superior al 30%. Esto se debe principalmente a las rebabas en el borde de la tira de material. Cuando la boquilla recoge el material, se frota contra él. La humedad en el taller es demasiado alta y la boquilla está corroída.

El uso de boquillas de gran diámetro para componentes pequeños causa desviación del material, mientras que el uso de boquillas de pequeño diámetro para componentes grandes resulta en una succión insuficiente. Anteriormente, alguien usó boquillas 1206 para recoger condensadores 0603, lo que resultó en una tasa de rechazo de material del 8%. Los condensadores no se podían recoger o se colocaban 0.2-0.5 mm fuera de posición durante el montaje. Esto se debió a que la configuración del programa no seguía la tabla de coincidencia de boquilla-material. Aunque ambos tipos de boquillas estaban en stock, la mala gestión dificultó la búsqueda del tipo de boquilla correcto, lo que llevó a desviaciones de la tabla de coincidencia en el procesamiento.

Después de un largo tiempo de uso, la boquilla se vuelve rugosa y no puede adherirse estrechamente al material. También rayará el material. El rendimiento de empaquetado de chips QFP44 es del 8%. La tasa de rayado de pines es del 5%. Al abrir la boquilla, la pared interior está llena de rayones. El acabado superficial está muy por encima del estándar, y la succión es inestable, variando de fuerte a débil. Esto se debe a que la boquilla no se cambió según su frecuencia de uso; todavía estaba hecha de acero de tungsteno ordinario, que no es resistente al desgaste. No ha habido comprobaciones diarias de la rugosidad superficial.

La superficie de la boquilla estaba contaminada con aceite y grasa, creando huecos entre el fundente y los materiales. Esto no solo causó fugas de vacío, sino que también hizo que los materiales se pegaran. Anteriormente, durante la producción de resistencias 0201, la boquilla no se limpió antes de la operación continua, lo que resultó en una tasa de pérdida de material del 6%. El 30% de los componentes se pegaron a la boquilla después de la colocación. La inspección reveló residuos de 0.025-0.03 mm de espesor en la superficie de la boquilla, lo que provocó que el ángulo de contacto entre los materiales y la boquilla superara los estándares con una fuerza adhesiva significativa. Esto se debió a la falta de limpieza oportuna después de la producción, el uso de un paño de algodón ordinario para limpiar que dejó fibras. Además, la fuga de lubricante del eje Z del equipo contaminó la boquilla.

El hueco entre la boquilla y la varilla de succión es demasiado grande, o hay impurezas dentro de la varilla de succión. El vacío se escapa de la conexión, lo que resulta en una fuerza de succión real insuficiente de la boquilla. Después de reemplazar la boquilla de inductor 0402 anteriormente, la tasa de rechazo de material de la boquilla 2 fue del 9%. Al inspeccionar, se encontró que la fuerza de succión era inadecuada. Al desmontar la varilla de succión, estaba llena de desechos metálicos. La holgura de ajuste también está fuera del estándar. La fuerza de succión cae a la mitad desde la entrada de la varilla de succión hasta la salida de la boquilla, porque la varilla de succión no se limpió antes de reemplazar la boquilla, y la varilla de succión está desgastada. El equipo no detectó si la boquilla estaba instalada correctamente.

Habiendo abordado esos problemas. Probablemente se esté preguntando. ¿Cuál es la solución?

A continuación, les guiaré a través de un programa integral de mejora. Desde la detección hasta el diseño de reemplazo limpio y la capacitación de los gerentes de inventario. Les explicaré todo.

Realizada por el operador todos los días antes de la producción. Se observa la apariencia con una lupa de 20x para ver si hay algún problema. Se mide la succión con un manómetro de vacío. La holgura no puede exceder los 0.03 mm.

Realizada por el técnico todas las semanas. Se mide la rugosidad superficial con instrumentos profesionales. TIPAP (Evaluación del Rendimiento de la Intubación Traqueal). Asegurar que la rugosidad superficial sea menor o igual a 0.5 micrómetros. El error de planitud es menor o igual a 0.01 mm.

Realizada mensualmente por ingenieros utilizando el programa de planta y datos del sistema MES. Se evalúa el rendimiento y la vida útil de la boquilla, y se requiere que la tasa de rechazo de material sea menor o igual a 0.1%, y la vida útil restante no sea inferior a 10%. Donde las condiciones lo permiten, se han introducido máquinas de limpieza de boquillas totalmente automáticas, capaces de limpiar 50 boquillas a la vez. Estas máquinas pueden acomodar automáticamente boquillas de varias especificaciones. El proceso de limpieza implica primero limpieza ultrasónica, seguida de pulverización a alta presión y, finalmente, secado con aire caliente. Después de la limpieza, se realiza una inspección automática utilizando cámaras industriales para la verificación de apariencia, manómetros de vacío para la medición de succión y medidores de flujo de aire para la prueba del paso de aire. Los datos se cargan directamente en el sistema MES, y solo las boquillas calificadas pueden usarse, mientras que las no calificadas se clasifican para su posterior procesamiento. En cuanto al reemplazo de boquillas y la optimización del diseño, diferentes materiales requieren diferentes boquillas, y ya no podemos conformarnos con elecciones aleatorias. Para componentes pequeños como 0201 y 0402, utilizamos boquillas de aleación de titanio con recubrimiento de diamante, que necesitan ser reemplazadas cada 45 días o después de 30,000 usos, cuando el desgaste excede 0.01 mm. Para componentes ordinarios como 0603 y 0805, utilizamos boquillas de acero de tungsteno con recubrimiento TN, reemplazadas cada 60 días o después de 50,000 usos, cuando el desgaste excede 0.02 mm o la tasa de rechazo alcanza 0.8%. Para componentes grandes como QFP y BGA, utilizamos boquillas de aleación de titanio con contactos de silicona elástica, reemplazadas mensualmente o después de 20,000 usos, cuando la deformación del contacto excede 0.05 mm o la tasa de rayado de pines alcanza 1%. Las mejoras de diseño incluyen vías aéreas cónicas, transiciones de entrada en forma de arco y filtros extraíbles. Es menos probable que los desechos se acumulen y el flujo de aire es más suave. Las boquillas para componentes pequeños presentan ranuras de succión en forma de anillo, lo que aumenta el área de succión en un 25%. Las boquillas para componentes grandes utilizan contactos elásticos de tres puntos para un mejor sellado, y hemos desarrollado un diseño con cuerpos universales y puntas desmontables. El número de tipos de boquillas se ha reducido de 15 a 5, lo que reduce los costos de inventario en un 60%. La búsqueda de boquillas se ha vuelto mucho más conveniente, junto con una mejor gestión de inventario y trazabilidad. Grabamos códigos QR en cada boquilla que contienen información como el modelo, el número de equipo y el lote de adquisición. Desde el almacenamiento hasta el mantenimiento, todo el proceso es rastreable. Ya no tenemos que preocuparnos por boquillas perdidas o mezcladas. Se utilizan estantes inteligentes con sensores de peso y sensores infrarrojos para la gestión de inventario, advirtiendo automáticamente de bajo stock. Las comprobaciones de inventario mensuales se pueden realizar escaneando códigos, con discrepancias controladas dentro del 0.5%. La capacitación del personal también es crucial, con diferentes contenidos de capacitación para operadores, técnicos e ingenieros. Los operadores deben aprender a inspeccionar boquillas y operar máquinas de limpieza. Los técnicos deben saber cómo reparar boquillas y ajustar parámetros. Los ingenieros deben analizar datos y optimizar soluciones.

Podría preguntarse, ¿qué tan efectivas serán estas medidas una vez implementadas? Permítanme compartir algunos datos mejorados con ustedes: La tasa de rechazo promedio para la boquilla está entre 0.08 y 0.1 por ciento. La tasa ha caído entre 0.05% y 0.08% después de la reforma, una caída del 50%. La vida útil de la boquilla se ha duplicado de 1-2 meses a 2-4 meses. La tasa de aprobación de limpieza automatizada puede alcanzar 99.2% a 99.5%, mientras que la tasa de pérdida de boquillas ha disminuido de 0.5% a 1.0% a 0.05% a 0.1%. Los costos laborales para la gestión de boquillas también se han reducido en un 80%. El costo laboral de gestionar las copas de succión también se redujo en un 80 por ciento. Solía tomar cinco personas cambiarlas cada semana, pero ahora una persona puede hacerlo. Por supuesto, la mejora no es una solución única. Realizamos análisis técnicos mensuales, revisamos datos y abordamos problemas de alta frecuencia. Trimestralmente, nos comparamos con grandes empresas como Huawei y Foxconn, aprendiendo de sus tecnologías avanzadas e introduciendo modelos de IA para predecir el tiempo de desgaste de la boquilla, apuntando a una tasa de precisión de predicción del 95%. Nuestro objetivo es lograr cero defectos y cero rechazo de material para boquillas SMT, hacer la producción más fluida y reducir los costos de producción. Y de esa manera, también trabajará mucho menos. Espero que puedan aplicar lo que hemos discutido hoy a su trabajo real, y resolver completamente los problemas de boquillas y desecho de material en el taller.

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