Máy cắt bản mạch

Tổng quan về máy cắt bản mạch

Máy cắt bản mạch là máy tự động ngành điện tử quan trọng trong sản xuất hàng loạt tại các phân xưởng mạch in PCB, SMT. Được sử dụng nhiều tại các nhà máy của Nhật Bản, Hàn Quốc như: Canon, Samsung, LG, Panasonic,…

Máy hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng dụng cụ cắt là đầu phay cỡ nhỏ có thể dịch chuyển theo 2 chiều để tạo đường cắt trên bo mạch.

Máy cắt bảng mạch in điện tử tự động cho bảng mạch PCB, SMT được thiết kế và chế tạo bởi CNC VINA phục vụ sản xuất trong công đoạn của dây chuyền (Inline). CNC VINA chuyên thiết kế và chế tạo máy cắt mạch in theo yêu cầu của khách hàng cho từng model bảng mạch. Máy cắt chính xác, nhanh chóng giúp nâng cao năng suất và bảo vệ sức khỏe cho người công nhân trong phân xưởng.

Máy cắt bản mạch là gì?

Máy cắt bản mạch in là thiết bị tự động dùng để cắt các bản mạch in (PCB) ra khỏi tấm bản mạch gốc. Máy hoạt động bằng cách sử dụng đầu cắt phay cỡ nhỏ di chuyển theo chiều ngang và dọc để tạo các đường cắt trên bề mặt tấm bản mạch.

Ưu điểm của máy cắt bản mạch tự động:

• Tốc độ cắt nhanh, năng suất cao

• Độ chính xác cắt cao

• Cắt được nhiều kích thước, hình dạng bản mạch khác nhau

• Giảm thiểu tối đa sai sót so với cắt thủ công

• Tiết kiệm nhân công, chi phí sản xuất

• Tự động hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu rủi ro về an toàn cho người vận hành

Máy cắt bản mạch thường được sử dụng trong các nhà máy sản xuất lắp ráp các sản phẩm điện tử, viễn thông để tự động hóa khâu cắt tách các bản mạch in khỏi tấm bản mạch gốc.

Cấu tạo máy cắt bảng mạch điện tử tự động

• Bảng điều khiển: Người vận hành chọn model sản phẩm, cài đặt thông số vận hành, truy xuất lỗi xảy ra trong quá trình sản xuất.

• Cụm Input (đầu vào): Bo mạch được cấp vào máy dưới dạng xếp chồng

• Cụm Tranfer (di chuyển): có tác dụng gắp sản phẩm từ vị trí đầu vào cấp bo mạch tới vị trí jig cắt

• Cụm JIG: Đỡ và định vị bo mạch

• Cụm dao cắt: dao cắt dạng dao phay, sử dụng spindle tiêu chuẩn

Ngoài ra còn có các cụm máy nhỏ như cụm tay hút, cụm hút bụi…

Máy cắt bản mạch tự động chuyên dụng do CNC VINA thiết kế và chế tạo

Nguyên lý làm việc của từng công nghệ cắt PCB

Quá trình cắt bằng laser:

Máy cắt laser tia cực tím PCB đề cập đến việc sử dụng tia cực tím 355nm, thông qua thiết bị giãn nở chùm tia, điện kế, gương lấy nét và các thiết bị quang học khác để tập trung tạo thành một điểm nhỏ, thông qua điều khiển phần mềm độ lệch của động cơ điện kế XY, điểm đó di chuyển bên trong phạm vi quét của gương lấy nét. Bằng cách kiểm soát chuyển động của điểm sáng, quét đi quét lại ở một khu vực nhất định, bóc từng lớp vật liệu trên bề mặt vật liệu, để đạt được mục đích cắt vật liệu.

Quá trình cắt chữ V

Quá trình ghi chữ V bao gồm hai lưỡi dao với các góc tùy ý, chẳng hạn như 20°, 30°, 45° và 60°. Những lưỡi dao này hoạt động giống như những bánh xe có nhiều bánh răng, và những bánh răng này chính là những con dao dùng để ghi điểm. Một lưỡi dao được đặt ở phía trên và lưỡi còn lại ở phía dưới, xoay điểm-điểm, với một khoảng cách nhất định để cho bảng PCB đi qua. Khoảng cách này xác định độ dày còn lại giữa hai vết cắt hình chữ V. Độ dày còn lại hỗ trợ các bảng phụ hoặc bảng sản xuất giữ các bộ phận PCB lại với nhau. Sau khi quá trình lắp ráp bo mạch PCB hoàn tất, các bảng con sẽ được tách thành các bảng lắp ráp PCB riêng lẻ.

Phay

Phay PCB là phương pháp loại bỏ phần đồng thừa ra khỏi bảng mạch để tạo ra các vết và đường dẫn tín hiệu dựa trên thiết kế bố trí. Phay PCB có thể được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm và không có hóa chất độc hại vì đây thực sự là quy trình phi hóa học.

Độ chính xác và độ sắc bén khi phay của các mũi phay bạn sử dụng để phay ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của PCB. Nó ít hoặc không ảnh hưởng đến chất lượng và độ chính xác của bảng mạch đối với tốc độ quay của mũi phay.

Phần mềm có hai loại là Raster và Vector. Phần mềm sử dụng tính toán raster có độ phân giải xử lý thấp hơn so với loại dựa trên vector vì nó phụ thuộc vào thông tin raster.

Tính năng nổi bật của máy cắt mạch tự động

Máy cắt được lập trình và hoạt động một cách tự động. Thời gian của một chu trình cắt: 22 giây/bảng mạch gồm có 6 sản phẩm (thông số tham khảo). Đặc biệt máy cắt được nhiều model bảng mạch khác nhau bằng việc thay thế đồ gá chi tiết cắt dễ dàng, linh hoạt và tiết kiệm chi phí trong sản xuất.

Máy cắt bản mạch trong chế độ vận hành tự động gồm 3 giai đoạn:

• Máy tự động gắp bản mạch từ băng tải input vào đồ gá để đưa vào vị trí cắt

• Đầu cắt quay và dịch chuyển theo 2 phương để tạo chuyển động cắt

• Bảng mạch sau khi cắt sẽ được tự động đưa ra băng tải output.

Với mỗi loại model bảng mạch được cắt, các thông số cắt như tốc độ trục chính, đường chạy dao được thiết lập trước bằng điều khiển PLC trên màn hình HMI. Máy cắt có 2 đầu trục chính gắn dụng cụ cắt được đặt phía dưới và cắt ngược sản phẩm ở phía trên. Bản mạch được cấp vào vị trí và giữ cố định bằng cụm tay hút. Sau đó lại được cụm tay hút khí nén này này nhấc ra, tất cả đều tự động. Quá trình cấp bản mạch vào và lấy sản phẩm sau khi cắt ra có thể được vận hành tự động bằng 2 hệ thống băng tải ở 2 đầu Input và Output.

Quá trình cắt của máy cắt bản mạch tự động chỉ diễn ra trong vòng vài giây để có thể tách 2 (hoặc 4) bản mạch đang dính liền rời ra khỏi nhau. Vì vậy năng suất của máy trong dây chuyền tự động là rất cao. Máy giúp tiết kiệm nguồn nhân lực, nâng cao năng suất cho dây chuyền lắp ráp của các nhà máy điện tử. Hơn nữa, máy sử dụng cụm hút bụi giúp bảo vệ sức khỏe cho người công nhân, tránh hít phải bụi độc hại sinh ra trong quá trình cắt từ tấm bảng mạch.

Bản mạch in trước và sau khi cắt

Cách vận hành máy cắt bản mạch

Quy trình vận hành máy cắt bản mạch thường bao gồm các bước chính sau:

• Bước 1: Kiểm tra hệ thống máy

  • Kiểm tra nguồn điện, hệ thống khí nén

  • Kiểm tra bộ phận cắt đầu dao/mũi khoan

  • Kiểm tra hệ thống hút chân không

  • Vệ sinh sạch sẽ khu vực làm việc

• Bước 2: Cài đặt thông số

  • Nhập các thông số cắt: tốc độ cắt, lực hút chân không…

  • Nhập bản vẽ model hoặc đường cắt cho từng loại bản mạch cần cắt

  • Cài đặt chế độ tự động/bán tự động

• Bước 3: Đặt bản mạch lên máy

  • Sử dụng hệ thống băng tải để đưa bản mạch vào vị trí

  • Sử dụng hệ thống hút chân không để giữ chặt bản mạch

• Bước 4: Khởi động máy cắt

  • Nhấn nút Start để máy bắt đầu quá trình cắt

  • Theo dõi quá trình cắt, đảm bảo các thông số vận hành ổn định

• Bước 5: Lấy bản mạch đã cắt

  • Tắt hệ thống hút chân không, lấy bản mạch đã cắt ra

  • Sử dụng hệ thống băng tải để đưa bản mạch đi tiếp quy trình khác

  • Vệ sinh sạch sẽ khu vực làm việc, chuẩn bị cho mẻ cắt tiếp theo

Để đảm bảo quá trình cắt được chính xác và an toàn, người vận hành cần tuân thủ đúng quy trình và lưu ý các vấn đề sau:

• Chỉ sử dụng máy khi đã được đào tạo và có kinh nghiệm

• Kiểm tra thường xuyên tình trạng máy móc, thay thế linh kiện hỏng hóc kịp thời

• Tuân thủ nghiêm ngặt quy định an toàn lao động khi vận hành máy

• Không để vướng víu gần bộ phận cắt, tránh tiếp xúc trực tiếp khi máy đang hoạt động

• Tắt nguồn điện khi không sử dụng máy hoặc khi bảo trì bảo dưỡng

Cách kiểm tra hoạt động của các thiết bị máy cắt bản mạch

• Kiểm tra bộ check áp lực: Dùng bản mạch Chuẩn, Đặt vào vị trí cắt, sau đó di chuyển đầu hút cụm transfer xuống, sau đó bật đầu hút, nhìn giá trị trên đồng hồ xem đã đạt hay chưa, nếu đã trên giá trị đặt mà trên HMI chưa báo OK, Kết luận dây tín hiệu bị hỏng, hoặc đầu ra bộ check áp lực bị hỏng, hoặc đầu vào PLC bị hỏng.

• Bộ tạo khí âm: Nếu áp suất cấp vào đủ, và đang hút bản mạch chuẩn mà giá trị vẫn nhỏ hơn giá trị cho phép, Kiểm tra lại toàn bộ đường dây khí cấp vào và dây khí đến đầu hút, Nếu dây khí không vấn đề, kết luận bộ tạo chân không bị lỗi.

• Kiểm tra Limit Switch (công tắc hành trình) Xylanh: Di chuyển xylanh đến vị trí cần kiểm tra, dùng tô-vit di chuyển LS dọc theo xylanh, Nếu LS không on, Kết luận LS bị lỗi. (Có thể dùng nam châm để kiểm tra sự hoạt động của LS).

• Kiểm tra Spindle: Nhấn nút mode để chuyển về chế độ panel. Nhấn start để chạy nếu spindle không quay mà báo lỗi, kiểm tra đầu spindle có bị kẹt hay không, áp suất khí đầu vào có cao hơn 0.4 Mpa hay không. Cả hai điều kiện trên đều đúng mà spindle vẫn báo lỗi và không chạy được thì kết luận Spindle hỏng.

• Luôn kiểm tra nguồn điện, khí nén của máy trước khi vận hành. Vệ sinh máy sạch sẽ sau mỗi ca làm việc. Luôn tuân thủ hướng dẫn vận hành và lịch kiểm tra, bảo dưỡng các hệ thống cơ khí, điện của máy.

Hình ảnh máy cắt bản mạch phiên bản 2020 đang được các nhân viên CNC-VINA lắp ráp hoàn thiện phần cơ khí

Một số lưu ý khi sử dụng máy cắt bản mạch

Để đảm bảo an toàn và tuổi thọ cho máy cắt bản mạch, người dùng cần lưu ý một số vấn đề sau:

• Chỉ vận hành máy khi đã đọc kỹ hướng dẫn và quen thuộc các thao tác cơ bản. Tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành để đảm bảo an toàn.

• Thường xuyên bảo dưỡng, vệ sinh máy theo định kỳ. Thay thế các bộ phận hao mòn như dao cắt, ray trượt… kịp thời.

• Không di chuyển, tháo lắp các bộ phận của máy mà không có sự hướng dẫn của kỹ thuật viên.

• Không để vật lạ rơi vào bên trong máy, có thể gây hỏng hóc các bộ phận chính.

• Định kỳ kiểm tra điện áp, khí nén, dây cáp điện để phát hiện hỏng hóc, tránh gián đoạn hoạt động của máy.

• Duy trì môi trường làm việc sạch sẽ, thoáng khí. Hệ thống thông gió tốt sẽ kéo dài tuổi thọ của máy.

Những tính năng và lưu ý chính khi chọn máy cắt PCB

Độ chính xác

Đảm bảo độ chính xác cao nhất ±0.1mm.

Tốc độ cắt

Năng suất tăng khi được vận hành tự động nên tới 40% so với nhân công.

Khả năng tương thích với các loại vật liệu PCB khác nhau

Máy cắt PCB có thể cắt nhiều loại vât liệu khác nhau tùy vào nhu cầu của nhà cung cấp đưa ra.

Kích thước và công suất của máy

Máy cắt PCB có nhiều kích thước (nhỏ gọn như máy cắt PCB để bàn hoặc lớn như máy cắt PCB công nghiệp) và công suất khác nhau, tùy thuộc vào phương thức sản xuất hoặc kích thước bảng mạch phù hợp với nhu cầu của bạn.

Khả năng tích hợp phần mềm và tự động hóa

Với công nghệ hiện đại như hiện nay việc tích hợp áp dụng thêm các công nghệ hay các dây chuyền tự động hóa là quan trong và dễ dàng. Ta có thể sử dụng các công cụ Robot cho việc cắt, tách bản mạch PCB hay các phần mềm thiết kế chuyên biệt.

Yêu cầu bảo trì và hỗ trợ PCB

Thực tế việc sử dụng các máy PCB yêu cầu các kỹ sư,công nhân có tay nghề và sự am hiểu nhất định,khi có sự cố yêu cầu bảo trì,bảo dưỡng các thiết bị sẽ luôn có các tổ đội được lập nên tại doah nghiệp sẽ xử lý ngay lập tức,mỗi hệ thống PCB cũng sẽ có các yêu cầu cụ thể khác nhau nên đòi hỏi sự lành nghề của các kỹ sư.

Xu hướng tương lai của máy cắt PCB

Những tiến bộ trong công nghệ cắt

PCB được giới thiệu cách đây gần một thế kỷ để thay thế cho các mạch dây cồng kềnh. Ngày nay, chúng là cốt lõi của ngành điện tử, hỗ trợ các thiết kế mới nhất như IoT, AI và 5G.

• PCB nhiều lớp: Sự ra đời của mạch tích hợp (IC) đã cách mạng hóa sự phát triển   

• PCB trong những năm 1960. Với việc bổ sung IC, các lớp dây dẫn đã tăng lên khi xếp chồng PCB. Điều này dẫn đến việc sử dụng PCB nhiều lớp.

• Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT): Các bộ phận gắn trên bề mặt trở nên phổ biến trong những năm 1980. SMT cho phép tự động hóa quy trình lắp ráp và cải thiện đáng kể hiệu suất mạch bằng cách tối ưu hóa mức tiêu thụ điện năng.

• Bảng mạch in 3D: Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm máy in 3D PCB để tạo ra bảng mạch in 3D.

• Máy in PCB để bàn: Máy in PCB để bàn như V-One đã được phát triển để tạo nguyên mẫu và lắp ráp PCB trong một giờ và nhận được phản hồi ngay lập tức về thiết kế mới.

Tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy

Xu hướng trong ngành công nghiệp điện tử là hướng tới việc làm cho các thiết bị trở nên thông minh hơn. Việc nhúng AI vào robot, trợ lý giọng nói và xe tự hành giúp đạt được điều này một cách xuất sắc bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển tiên tiến và các linh kiện điện tử khác. Tất cả các thiết bị điện tử đều cần có bảng mạch in để hoạt động và các thiết bị sử dụng AI cũng không ngoại lệ. Tuy nhiên, việc đưa AI vào các thiết bị là một khái niệm tương lai, quá trình này mở ra những thách thức mới trong thiết kế và sản xuất PCB.

Tác động của Công nghiệp 4.0 đến quy trình cắt PCB

Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhu cầu yếu đối với các thiết bị điện tử tiêu dùng truyền thống như điện thoại thông minh và PC, nhu cầu chung về PCB bắt đầu giảm vào năm 2022. Theo báo cáo của Prismark trong quý 1 năm 2023, giá trị sản lượng của ngành PCB toàn cầu, tính bằng USD, là dự kiến ​​sẽ giảm 9,3% so với cùng kỳ năm 2023, giảm 5,2 điểm phần trăm so với dự báo từ quý 4 năm trước.

Theo phân tích của Prismark, giá trị sản lượng PCB toàn cầu dự kiến ​​sẽ có biến động đáng kể, chủ yếu do áp lực gia tăng từ sự tăng trưởng kinh tế vĩ mô toàn cầu chậm lại vào năm 2023. Nhu cầu thị trường tiếp tục suy yếu và ảnh hưởng của việc điều chỉnh hàng tồn kho trên toàn bộ chuỗi cung ứng công nghiệp điện tử đang kiên trì. Ngoài bao bì nền, giá trị sản lượng dự kiến ​​của các sản phẩm công nghiệp PCB khác dự kiến ​​sẽ giảm ở các mức độ khác nhau, từ 6% đến 9% vào năm 2023.

Vui lòng liên hệ với chúng tôi để tới tham quan máy tự động Made in Việt Nam tại nhà máy:

CÔNG TY CỔ PHẦN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ & CNC VIỆT NAM

Nhà máy: Điểm công nghiệp Sông Cùng, xã Đồng Tháp, Huyện Đan Phượng, Tp. Hà Nội, Việt Nam

Điện thoại: +84.916 63 9355 / +84.915 74 4664

Website: https://cncvina.com.vn; https://cncvina.net; https://cncviname.com.vn

Email: Sales01@cncvina.com.vn | Sales03@cncvina.com.vn