CC BY
56Компоненты и технологии, № 1'2003
Техі
гии
ЕББЕМЇЕС: Система МР13100
для высокоточной установки ЗМО-компонентов
Операция позиционирования и установки сложных компонентов является одним из ответственных и трудоемких процессов на этапе сборки печатных плат в технологии БМй-монтажа. Точность совмещения выводов корпусов микросхем типа БЭД и РшерИсН-компонентов с контактными площадками печатной платы при монтаже определяет надежность и качество готового изделия, снижение затрат на ремонт собранных печатных узлов и позволяет значительно уменьшить вероятность потерь сложных компонентов, стоимость которых достаточно высока. Швейцарская фирма ЕББЕМТЕС для решения этой задачи предлагает микроустановщик МР13100.
Александр Власов
В базовый комплект системы MPL3100 входят: установочная головка со встроенным вакуумным пинцетом и 2 вакуумными насадками (4 и 10 мм); стол для фиксации печатных плат (ПП) с 2 микрошаговыми винтами для точного позиционирования ПП по осям X и Y; оптическая система, состоящая из стеклянной призмы, CCD-камеры, блока подсветки; мотопривода для подъема и опускания установочной головки с пультом управления (кабельное подсоединение); коммутационный блок для подключения (питание, монитор); внешняя вакуумная помпа; калибровочная плата с насадкой и набор ключей для настройки системы.
совпадения изображений контактов компонента и контактных площадок ПП на мониторе (при этом с помощью пульта можно регулировать фокус и размер изображения). Далее призма устанавливается в исходное положение и с помощью привода установочная головка с компонентом перемещается в крайнее нижнее положение — при этом компонент «зависает» точно над посадочным местом. Оператору остается вручную плавно опустить компонент на посадочное место (вакуум в установочной головке автоматически выключается). После процедуры монтажа рекомендуется переместить установочную головку в верхнее положение и, выдвинув призму, проконтролировать корректность установки компонента.
Система технического зрения создана на базе интегрированной стеклянной призмы, изготовленной по высоким стандартам оптики, с цветной CCD-камерой для одновременного обзора «низа» компонента и «верха» посадочного места на ПП. Это обеспечивает оператору при работе простое и точное выравнивание наложенных изображений объектов.
Процедура установки на MPL3100 достаточно проста. На стол фиксации устанавливается ПП с предварительно нанесенным гелевым флюсом или паяльной пастой. С помощью встроенного автоматического вакуумного пинцета со специальной ячейки захватывается устанавливаемый компонент и с помощью моторизованного привода (управление с пульта) установочная головка с захваченным компонентом поднимается в крайнюю верхнюю позицию. Выдвигается оптическая призма, совмещенная с CCD-камерой. На мониторе, подключенном к устройству через блок коммутации, отображаются две картинки: «низ» компонента с выводами (красная подсветка) и «верх» посадочного места на ПП с контактными площадками (зеленая подсветка). Перемещая микрошаговыми винтами ПП и выравнивая компонент вращением по оси Z, добиваются полного
Встроенная CCD-камера, оборудованная моторизованной функцией увеличения изображения, обеспечивает оператору выбор необходимого режима работы камеры с помощью малогабаритного пульта:
• 2 предварительно заданных позиции зуммирова-ния (для QFP/BGA и Micro-BGA);
• моторизованное зуммирование для индивидуального выбора размера изображения;
• моторизованная фокусировка изображения.
Для высокой контрастности накладываемых изображений используется система подсветки:
• красная LED-подсветка для отображения контактов (шариков) компонентов;
Компоненты и технологии, № 1'2003
Технологии
• • • «і м »
scsxss tsts:;
ititi;
ssssst
і* Z m m n h
S m m S X *
liffSI {•H:: ttsss:
nti:s
* I I I
*"*»*• »r
iiiXXSi SI SSSS*23 SS
S S S S S S і' і і’ ЇІІЇЇХЇХІ SSSSSSi1 і’і'
5» і » • • . « •
і і а ї * І * У
• S 5 • • • « • V
ЇІІЛШ'Ї і І І І' І! V І’ V у
я J> S X І' • « • і‘
Рис. З
• зеленая LED-подсветка для отображения контактных площадок на ПП. Моторизованное перемещение по оси 2 осуществляется с помощью двух цилиндрических линейных направляющих установочной головки. В комбинации с линейной направляющей, обеспечивающей давление при установке, это гарантирует очень высокую точность.
Рис. 4
Рис. 5
Для обеспечения точности установки после этапа выравнивания используется двухшаговый привод. Перенос сориентированного компонента в позицию «зависания» над ПП выполняется простым нажатием кнопки на пульте.
Точное выравнивание ПП по осям X и У производится с помощью микрометрических винтов стола, которые обеспечивают точное позиционирование даже для сверхсложных компонентов. Специальные метки показывают центральное положение стола.
Специальная ячейка для захвата компонента, которая также используется для его пред-
варительного выравнивания, облегчает дальнейший процесс настройки.
Поскольку стандартная система MPL3100 позволяет устанавливать компоненты размером 40x40 мм, а на практике приходится монтировать более габаритные корпуса, то специалистами ЕБ8ЕМТЕС была разработана специальная опция — сплит-линза. Использование этой детали позволяет отображать на мониторе не весь низ компонента, а только два противоположных угла с высоким уровнем увеличения изображения. Использование комбинации масштабирования изображения (стандартная функция) и сплит-линзы обеспечивает применение MPL3100 для позиционирования и установки компонентов практически любого размера.
■1 \
\# 'ЛШ
Z'. 1
Рис. 8
И еще одна немаловажная деталь. Предусмотрена возможность встраивания аналогичного устройства для установки SMD-компонентов в ручные и полуавтоматические манипуляторы серии EXPERT (ESSEMTEC). Это комбинация манипулятора с микроустановщиком является очень интересным решением в случае изготовления лабораторных прототипов изделий, когда для монтажа ПП помимо стандартных «простых» SMD-компонентов используются также BGA и Finepitch-компоненты.
Оснастив же установщик серии EXPERT еще и диспенсером, можно получить «настольный микроучасток» поверхностного монтажа для лабораторного производства.
Дополнительно к вышеизложенному можно отметить следующие качества MPL3100: жесткая конструкция и компактное настольное исполнение, универсальный фиксатор для односторонних и двухсторонних ПП, автоматическое включение и выключение вакуума с предварительной установкой давления, малогабаритная внешняя вакуумная помпа с низким уровнем вибрации и шума.
Информация о микроустановщике будет несколько ограниченной без основных техничес-
ких параметров, которые могут дать специалисту полную картину о возможности применения MPL3100 для решения конкретных задач.
Таблица 1. Основные технические характеристики МРЬЭЮО
Максимальный размер ПП 275x430 мм
Максим. поле обзора (без сплит-линзы) 40x40 мм
Миним. поле обзора 9x9 мм
Корректировка стола по Х/У ±5 мм
Точность настройки стола по Х/У ±0,02 мм
Точность установки 0 ± 0,02 мм
Вращение компонента 0-360° ± 0,05°
Вес 1B кг
Питание 110-230 В, 50-60 Гц, 1 А
Габариты 380x720x460 мм
И в завершении обзорной статьи — несколько слов об интересном использовании MPL3100 (из собственного опыта и опыта пользователей). Достаточно часто перед пользователем автоматического установщика SMD-компонентов низкой или средней производительности (примерно 1000-2500 комп/час) встает вопрос об установке компонентов типа БОЛ и ЕтерйсЬ. Поскольку дооснащение автомата (если оно возможно) модулем установки сложных компонентов сопровождается значительными материальными затратами (обычно несколько десятков тысяч долл.) и снижением скорости работы автомата, то в случае, когда на изделие устанавливаются единицы таких компонентов, возможно следующее решение проблемы. На автомат ложится задача установки стандартных компонентов (без потери скорости), а на микроустановщике с большой точностью доустанавливаются сложные компоненты. В этом случае удается «убить двух зайцев»: сэкономить денежные средства и обеспечить установку компонентов типа БОЛ и ЕтерйсЬ с очень высокой точностью.
Рис. 7
Рис. 9
е
