Máy gắn linh kiện điện tử

Giới thiệu máy gắn linh kiện điện tử

Máy gắn linh kiện điện tử là thiết bị tự động được sử dụng trong dây chuyền sản xuất PCB, đặc biệt trong công nghệ SMT (Surface Mount Technology), nhằm thực hiện công đoạn gắp và đặt các linh kiện điện tử lên đúng vị trí đã được lập trình trên bảng mạch. Thay thế cho phương pháp lắp ráp thủ công, máy có khả năng xử lý liên tục nhiều loại linh kiện SMD như điện trở, tụ điện, diode, IC và các linh kiện có kích thước nhỏ với tốc độ cao và độ chính xác ổn định. Trong quá trình vận hành, linh kiện được cung cấp từ hệ thống feeder hoặc khay chứa, sau đó đầu gắp của máy tiếp nhận và đưa linh kiện đến vị trí tương ứng trên PCB. Hệ thống camera và cơ cấu định vị giúp nhận diện, căn chỉnh vị trí và góc đặt của linh kiện trước khi lắp ráp, hạn chế các lỗi như đặt lệch, sai hướng hoặc thiếu linh kiện. Khả năng tự động hóa này giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất, giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công và duy trì tính đồng nhất giữa các bảng mạch trong cùng một lô sản xuất. 

Tùy theo yêu cầu về sản phẩm và sản lượng, máy gắn linh kiện điện tử có thể được thiết kế với tốc độ gắn, số lượng đầu gắp, khả năng xử lý kích thước linh kiện và mức độ chính xác khác nhau. Thiết bị cũng có thể tích hợp với các công đoạn khác trong dây chuyền SMT như máy in kem hàn, máy kiểm tra SPI, lò hàn reflow và hệ thống AOI để hình thành quy trình sản xuất PCB tự động, liên tục và có khả năng kiểm soát chất lượng tốt hơn.

Tính năng nổi bật của máy gắn linh kiện điện tử

Nguyên lý làm việc của máy lắp linh kiện điện tử

Máy gắn linh kiện điện tử là một thiết bị tự động được sử dụng để gắn các linh kiện điện tử, có thể gắn các linh kiện điện tử một cách nhanh chóng và chính xác lên các vật mang như bảng mạch và chất nền. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện tử và nhờ những ưu điểm như tốc độ nhanh, hiệu quả cao và vận hành đơn giản, máy SMT đã trở thành một thiết bị thiết yếu trong quy trình sản xuất điện tử.

Trong quá trình làm việc của máy SMT, bước đầu tiên là điều chỉnh các bộ phận. Do các thông số khác nhau như kích thước, hình dạng, điện áp làm việc của từng bộ phận nên cần có sự điều chỉnh phù hợp cho từng bộ phận để đảm bảo độ chính xác và tỷ lệ lắp đặt thành công của bộ phận. Sau đó, các thành phần đã điều chỉnh được đặt ở vị trí được chỉ định trên đế, vị trí này được gọi là định vị.

Tiếp theo, máy SMT sẽ gắn các bộ phận vào đế. Trong quá trình này, công dụng chính là sử dụng các thiết bị như cánh tay robot để lấy các linh kiện ra khỏi thư viện linh kiện rồi lắp vào khu vực hàn. Trong quá trình lắp đặt, máy định vị sẽ điều khiển chính xác vị trí và hướng của các bộ phận để đảm bảo độ chính xác và vừa khít. Tất nhiên, để đảm bảo độ chắc chắn, ổn định của các bộ phận thì việc xử lý hàn sau khi lắp đặt cũng cần phải thực hiện.

Các loại máy gắn linh kiện điện tử

Thiết bị gắn trên bề mặt (SMD)

Định nghĩa SMT

Công nghệ gắn bề mặt (SMT) là một khía cạnh của lắp ráp điện tử trong đó các linh kiện điện tử, còn được gọi là thiết bị gắn trên bề mặt (SMD), được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB). Do hiệu quả về chi phí và chất lượng, SMT đã trở nên được ưa chuộng trong ngành.

Ưu điểm của công nghệ SMT trong lắp ráp PCB

Tối ưu kích thước và mật độ linh kiện

Một trong những ưu điểm nổi bật của SMT là khả năng sử dụng các linh kiện có kích thước rất nhỏ. Linh kiện SMD có thể được bố trí với mật độ cao trên PCB, giúp nhà sản xuất tích hợp nhiều chức năng hơn trên một bo mạch có kích thước nhỏ. Nhờ đó, các thiết bị điện tử có thể được thiết kế gọn hơn, nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo số lượng linh kiện và chức năng cần thiết. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm như thiết bị di động, thiết bị IoT, thiết bị điều khiển và các thiết bị điện tử có yêu cầu cao về kích thước.

Tăng mức độ tự động hóa và năng suất sản xuất

SMT phù hợp với các dây chuyền sản xuất tự động, trong đó nhiều công đoạn như in kem hàn, gắp đặt linh kiện, kiểm tra và hàn có thể được thực hiện bằng máy. Đặc biệt, máy lắp linh kiện điện tử có khả năng lấy linh kiện từ hệ thống cấp liệu và đặt chúng vào đúng vị trí trên PCB theo chương trình đã thiết lập. Quá trình này có tốc độ cao và tính lặp lại tốt hơn so với thao tác thủ công, giúp doanh nghiệp nâng cao sản lượng và giảm thời gian sản xuất.

Tăng độ chính xác và tính ổn định

Khi số lượng linh kiện trên một PCB tăng lên, việc đặt sai vị trí hoặc sai hướng dù chỉ một linh kiện cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Công nghệ SMT kết hợp với máy lắp linh kiện và hệ thống camera nhận diện giúp kiểm soát chính xác vị trí đặt linh kiện theo tọa độ thiết kế. Việc giảm sự phụ thuộc vào thao tác thủ công cũng giúp hạn chế các lỗi thường gặp trong quá trình lắp ráp, đồng thời tạo ra sự đồng nhất giữa các bo mạch được sản xuất trong cùng một lô.

Tận dụng cả hai mặt của PCB

SMT cho phép linh kiện được bố trí trên cả hai mặt của bo mạch, giúp doanh nghiệp tận dụng hiệu quả diện tích PCB. Đây là một lợi thế quan trọng khi thiết kế các bo mạch có mật độ linh kiện cao hoặc cần tích hợp nhiều chức năng trong không gian hạn chế. Ngoài ra, SMT không nhất thiết phải thay thế hoàn toàn công nghệ xuyên lỗ. Trong nhiều trường hợp, hai phương pháp có thể được kết hợp trên cùng một PCB để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của từng loại linh kiện. Các linh kiện phù hợp với SMT có thể được gắn trên bề mặt, trong khi những linh kiện cần độ bền cơ học cao hoặc có đặc điểm thiết kế đặc thù vẫn có thể sử dụng phương pháp xuyên lỗ.

Linh hoạt trong thiết kế và sản xuất PCB

Việc sử dụng linh kiện SMD với kích thước đa dạng giúp kỹ sư có nhiều lựa chọn hơn khi thiết kế PCB. Các linh kiện có thể được bố trí với mật độ cao và khoảng cách nhỏ, phù hợp với xu hướng ngày càng thu nhỏ của thiết bị điện tử. Đối với doanh nghiệp sản xuất nhiều mã PCB khác nhau, dây chuyền SMT cũng có thể được lập trình để thay đổi chương trình lắp ráp theo từng sản phẩm. Khả năng này giúp tăng tính linh hoạt trong sản xuất và phù hợp với cả sản xuất số lượng lớn lẫn các mô hình cần thay đổi sản phẩm thường xuyên.

Giảm chi phí và tối ưu hiệu quả sản xuất

SMT giúp giảm nhiều chi phí liên quan đến quá trình sản xuất nhờ khả năng tự động hóa và sử dụng linh kiện có kích thước nhỏ. Khi quy trình được tự động hóa, số lượng thao tác thủ công giảm xuống, đồng thời tốc độ lắp ráp và năng suất có thể được nâng cao. Bên cạnh chi phí nhân công, việc tối ưu kích thước PCB và linh kiện cũng có thể góp phần giảm chi phí vật liệu. Khi được thiết kế và vận hành phù hợp, dây chuyền SMT giúp doanh nghiệp kiểm soát tốt hơn chi phí trên mỗi sản phẩm mà vẫn duy trì yêu cầu về chất lượng.

Nâng cao khả năng mở rộng sản xuất

Một lợi thế khác của SMT là khả năng mở rộng quy mô sản xuất. Khi nhu cầu thị trường tăng, doanh nghiệp có thể tăng thời gian vận hành, bổ sung thiết bị hoặc mở rộng dây chuyền để nâng cao công suất mà không phải phụ thuộc hoàn toàn vào việc tăng số lượng nhân công. Đây cũng là lý do SMT ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất điện tử. Khi kết hợp máy lắp linh kiện với các thiết bị như máy in kem hàn, máy kiểm tra SPI, AOI và hệ thống quản lý dữ liệu sản xuất, doanh nghiệp có thể xây dựng dây chuyền PCB tự động với mức độ kiểm soát và ổn định cao hơn.

Phân loại SMD

Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) về cơ bản là công nghệ lắp ráp linh kiện liên quan đến bảng mạch in trong đó các linh kiện được gắn và kết nối trên bề mặt bảng bằng quy trình hàn nóng chảy lại hàng loạt. Có nhiều loại thiết bị gắn trên bề mặt (SMD) khác nhau. SMD cần chịu được nhiệt độ hàn cao. Vì vậy, bạn phải lựa chọn, đặt và hàn chúng một cách cẩn thận để đạt được kết quả sản xuất tuyệt vời. Hai loại linh kiện điện tử gắn trên bề mặt chính là linh kiện thụ động và linh kiện chủ động.

Linh kiện SMD thụ động

Hình dạng của các thành phần SMD thụ động là hình trụ và hình chữ nhật.

Mạng điện trở gắn trên bề mặt

Các thành phần SMD này được sử dụng rộng rãi để thay thế cho các điện trở rời rạc. Vì vậy, điều này giúp tiết kiệm thời gian bố trí. Nói chung, mạng gắn trên bề mặt có sẵn loại 16 đến 20 chân với công suất khoảng 2 watt cho mỗi gói.

Điện trở rời gắn trên bề mặt

Điện trở rời gắn trên bề mặt có hai loại chính là màng mỏng và màng dày. Ngoài ra, việc chế tạo điện trở màng dày bao gồm việc sàng lọc màng điện trở trên bề mặt đế alumina có độ tinh khiết cao. Điện trở màng mỏng có một phần tử điện trở trên một lớp gốm với các đầu cuối có thể hàn được bằng lớp phủ bảo vệ. Những đầu cuối này có một lớp bám dính trên nền gốm .

Tụ tantalum gắn trên bề mặt

Chất điện môi của tụ điện gắn trên bề mặt có thể là tantalum hoặc gốm. Tụ điện tantalum gắn trên bề mặt cung cấp sản phẩm điện dung-điện áp cao cho từng đơn vị thể tích. Ngoài ra, tụ điện bọc bên dưới có đặc điểm là các dây dẫn thay vì các đầu cuối như một chỉ báo phân cực. Khi sử dụng tụ điện tantalum bằng nhựa đúc, bạn không cần phải lo lắng về vị trí hoặc mối hàn. Các tụ điện này có hai kích cỡ vỏ là phạm vi mở rộng và phạm vi tiêu chuẩn. Ngoài ra, giá trị điện dung của các tụ điện này cũng khác nhau. Hơn nữa, những tụ điện này có thể được tùy chỉnh dựa trên yêu cầu của ứng dụng.

Tụ gốm gắn trên bề mặt

Tụ điện gắn trên bề mặt phù hợp cho các ứng dụng tần số cao vì nó không có dây dẫn. Ngoài ra, băng và cuộn 8 mm là loại bao bì được sử dụng phổ biến nhất cho tụ gốm. Tụ gốm gắn trên bề mặt là lý tưởng để sử dụng trong tụ điện điều khiển tần số và tách rời . Hơn nữa, tụ gốm nguyên khối nhiều lớp có hiệu suất thể tích được nâng cao.

Các thành phần SMD hoạt động

Linh kiện SMD thụ động là nhóm linh kiện được sử dụng phổ biến trong quá trình lắp ráp bảng mạch điện tử bằng công nghệ SMT (Surface Mount Technology). So với linh kiện xuyên lỗ truyền thống, linh kiện SMD có kích thước nhỏ gọn, không sử dụng chân cắm xuyên qua PCB và có thể được cấp, đặt lên bề mặt bảng mạch bằng các thiết bị lắp ráp tự động. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể tăng mật độ linh kiện trên PCB, rút ngắn thời gian lắp ráp và nâng cao khả năng tự động hóa dây chuyền sản xuất.

Mạng điện trở gắn trên bề mặt

Mạng điện trở SMD là tổ hợp nhiều phần tử điện trở được tích hợp trong cùng một linh kiện, giúp thay thế cho nhiều điện trở rời trên bảng mạch. Thiết kế này không chỉ tiết kiệm diện tích PCB mà còn giảm số lượng linh kiện cần cấp và lắp đặt trong quá trình sản xuất. Tùy theo thiết kế, mạng điện trở có thể được sản xuất với nhiều số lượng chân và giá trị điện trở khác nhau, đáp ứng các yêu cầu về mạch điều khiển, mạch tín hiệu và thiết bị điện tử. Khi được sử dụng trong dây chuyền SMT, các linh kiện dạng mạng điện trở có thể được cấp liệu và đặt tự động tương tự các linh kiện SMD khác, giúp nâng cao năng suất và tính ổn định của quá trình lắp ráp.

Điện trở SMD

Điện trở SMD là một trong những linh kiện xuất hiện với số lượng lớn nhất trên các bảng mạch điện tử. Linh kiện này thường có dạng hình chữ nhật với hai điện cực ở hai đầu, được thiết kế để máy gắp đặt linh kiện (Pick and Place) có thể nhận diện, gắp và đặt chính xác lên vị trí đã xác định trên PCB. Điện trở SMD phổ biến được chế tạo theo công nghệ màng dày hoặc màng mỏng. Điện trở màng dày thường sử dụng lớp vật liệu điện trở được tạo trên nền gốm alumina, trong khi điện trở màng mỏng sử dụng lớp màng điện trở có độ chính xác cao trên nền gốm. Sự khác biệt về vật liệu và công nghệ chế tạo cho phép linh kiện đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau về giá trị điện trở, độ chính xác, độ ổn định nhiệt và đặc tính tần số. Đối với dây chuyền SMT tự động, kích thước và hình dạng đồng nhất của điện trở SMD là yếu tố quan trọng, bởi chúng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cấp liệu, nhận diện và định vị linh kiện. Việc lựa chọn đúng loại feeder, đầu hút và thông số máy lắp ráp giúp hạn chế tình trạng gắp sai, lệch vị trí hoặc làm rơi linh kiện trong quá trình sản xuất.

Tụ tantalum SMD

Tụ tantalum SMD sử dụng tantalum làm vật liệu điện cực và thường được lựa chọn khi yêu cầu điện dung lớn trong một kích thước linh kiện tương đối nhỏ. So với nhiều loại tụ điện khác, tụ tantalum có đặc tính điện dung trên đơn vị thể tích cao, phù hợp với các thiết kế mạch có yêu cầu tiết kiệm không gian. Một đặc điểm cần đặc biệt lưu ý khi lắp ráp tụ tantalum là phân cực. Hai đầu của linh kiện không thể lắp đặt tùy ý như một số loại tụ gốm không phân cực. Vì vậy, hệ thống SMT cần xác định chính xác chiều của linh kiện trước khi đặt lên PCB nhằm tránh lỗi phân cực trong quá trình lắp ráp. Tụ tantalum SMD có nhiều kích thước vỏ và giá trị điện dung khác nhau, được sử dụng trong các mạch nguồn, mạch lọc và các hệ thống điện tử yêu cầu độ ổn định cao. Khi đưa vào sản xuất tự động, doanh nghiệp cần lựa chọn phương thức cấp liệu và thiết lập thông số máy phù hợp với kích thước, hình dạng cũng như yêu cầu định hướng của linh kiện.

Tụ gốm SMD

Tụ gốm đa lớp (MLCC) là một trong những loại linh kiện SMD được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất điện tử hiện nay. Linh kiện có cấu trúc nhỏ gọn, không có dây dẫn xuyên lỗ và có khả năng hoạt động tốt ở nhiều dải tần số, đặc biệt phù hợp với các ứng dụng lọc nhiễu, ghép tín hiệu và tách nguồn (decoupling). MLCC được sản xuất với nhiều kích thước và giá trị điện dung khác nhau. Các kích thước nhỏ giúp nhà sản xuất tăng mật độ linh kiện trên PCB, trong khi các phiên bản có kích thước lớn hơn có thể đáp ứng yêu cầu về điện dung hoặc đặc tính điện của từng ứng dụng. Do kích thước của MLCC có thể rất nhỏ, việc cấp và gắp linh kiện đòi hỏi hệ thống SMT phải có độ chính xác cao. Các thiết bị như máy cấp linh kiện, máy gắp đặt linh kiện và hệ thống kiểm tra sau lắp ráp cần được thiết lập phù hợp để hạn chế hiện tượng thiếu linh kiện, lệch vị trí hoặc làm hư hỏng linh kiện trong quá trình sản xuất.

Linh kiện SMD chủ động

Khác với linh kiện thụ động, linh kiện SMD chủ động có khả năng thực hiện các chức năng như khuếch đại, xử lý, điều khiển hoặc chuyển đổi tín hiệu điện. Nhóm này bao gồm nhiều dạng vỏ linh kiện khác nhau, trong đó hình dạng, số lượng chân, bước chân và phương thức kết nối có ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu của quá trình lắp ráp SMT.

PLCC – Plastic Leaded Chip Carrier

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) là dạng vỏ linh kiện có các chân kết nối được bố trí quanh các cạnh của package và uốn theo dạng chữ J. Cấu trúc này giúp chân linh kiện có khả năng hấp thụ một phần ứng suất cơ học và giảm tác động trực tiếp lên mối hàn khi PCB chịu biến dạng hoặc giãn nở nhiệt.

PLCC có ưu điểm về kích thước tương đối nhỏ và hiệu quả sử dụng diện tích PCB, đồng thời có thể được lắp ráp bằng các hệ thống SMT tự động. Tuy nhiên, do vật liệu polymer của package có khả năng hấp thụ độ ẩm, linh kiện cần được bảo quản và xử lý đúng quy trình trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất. Kiểm soát độ ẩm đặc biệt quan trọng trong quá trình gia nhiệt hoặc hàn reflow, bởi hơi ẩm tích tụ bên trong package có thể gây ảnh hưởng đến độ tin cậy của linh kiện.

Gói SMD bước chân nhỏ (Fine-Pitch Package)

Fine-pitch là cách gọi chung cho các loại package SMD có khoảng cách giữa các chân rất nhỏ. Nhờ bước chân nhỏ, các linh kiện này cho phép tích hợp nhiều chân kết nối trong một diện tích package hạn chế, đáp ứng xu hướng thu nhỏ kích thước và tăng mật độ chức năng của thiết bị điện tử.

Tuy nhiên, bước chân càng nhỏ thì yêu cầu đối với quá trình lắp ráp càng cao. PCB cần được thiết kế với land pattern phù hợp, đồng thời máy in kem hàn, máy gắp đặt linh kiện và hệ thống kiểm tra phải đảm bảo độ chính xác cần thiết. Chỉ một sai lệch nhỏ trong quá trình in kem hàn hoặc đặt linh kiện cũng có thể dẫn đến các lỗi như cầu hàn (solder bridge), hàn thiếu hoặc lệch linh kiện. Vì vậy, khi lựa chọn thiết bị cho dây chuyền SMT có sử dụng linh kiện fine-pitch, doanh nghiệp cần xem xét đồng thời độ chính xác định vị, khả năng nhận diện linh kiện, hệ thống camera và năng lực xử lý các loại package có bước chân nhỏ.

SOIC – Small Outline Integrated Circuit

SOIC (Small Outline Integrated Circuit) là dạng package IC SMD phổ biến với các chân được bố trí ở hai bên thân linh kiện. Chân linh kiện thường được uốn theo dạng cánh chim (gull-wing), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hàn và kiểm tra mối hàn. SOIC có nhiều biến thể về số lượng chân, kích thước package và bước chân, đáp ứng các ứng dụng từ mạch điều khiển, xử lý tín hiệu đến các thiết bị điện tử công nghiệp. So với nhiều package có bước chân nhỏ hơn, SOIC tương đối thuận lợi cho quá trình gắp đặt và kiểm tra tự động. Trong dây chuyền SMT, khả năng nhận diện chính xác hình dạng, vị trí và chiều của IC là yếu tố quan trọng. Máy gắp đặt cần xác định đúng tâm linh kiện và góc xoay trước khi đặt lên PCB nhằm đảm bảo các chân IC trùng khớp với vị trí pad đã thiết kế.

SOJ – Small Outline J-Lead

SOJ (Small Outline J-Lead) là package SMD có các chân dạng chữ J được bố trí ở hai bên thân linh kiện. Cấu trúc này tạo ra sự kết hợp giữa khả năng tiết kiệm diện tích của package dạng small outline và đặc tính cơ học của chân J-lead. SOJ từng được sử dụng phổ biến trong các linh kiện bộ nhớ như DRAM và một số mạch tích hợp chuyên dụng. Mặc dù nhiều thiết kế điện tử hiện đại đã chuyển sang các package có mật độ tích hợp cao hơn, SOJ vẫn là một dạng package quan trọng khi tìm hiểu về sự phát triển của công nghệ đóng gói linh kiện SMD.

Máy công nghệ xuyên lỗ (THT)

Định nghĩa THT

Công nghệ xuyên lỗ (THT) là phương pháp lắp ráp các linh kiện điện tử vào bảng mạch in (PCB) bằng cách chèn các dây dẫn của linh kiện vào các lỗ khoan trên PCB và hàn các dây dẫn vào các miếng đệm ở phía bên kia. Điều này tạo ra một kết nối lâu dài giữa thành phần và bo mạch. Quá trình THT thường bao gồm việc khoan các lỗ trên PCB, chèn các dây dẫn linh kiện vào các lỗ, sau đó hàn các dây dẫn vào các miếng đệm ở phía bên kia của bo mạch. Do đó, nó tạo ra kết nối cơ và điện chắc chắn giữa linh kiện và bo mạch, khiến THT trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng có độ tin cậy và độ bền cao.

Ưu điểm của THT

Một trong những lợi ích chính của THT là khả năng xử lý các bộ phận công suất cao, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điện tử công suất. Các thành phần THT cũng có thể xử lý nhiệt độ cao và độ rung, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các môi trường khắc nghiệt. Quá trình THT cũng tương đối đơn giản, khiến nó trở thành một lựa chọn tiết kiệm chi phí cho các nhà sản xuất.

Công nghệ xuyên lỗ (TH) có một số lợi thế trong sản xuất điện tử, bao gồm:

·    Độ bền: THT tạo ra kết nối cơ và điện lâu dài giữa linh kiện và bo mạch, khiến THT trở nên lý tưởng cho các ứng dụng có độ tin cậy và độ bền cao.

·    Xử lý công suất cao: THT phù hợp với các bộ phận công suất cao, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điện tử công suất.

·    Môi trường khắc nghiệt: Các thành phần THT có thể xử lý nhiệt độ và độ rung cao, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho môi trường khắc nghiệt.

·    Hiệu quả về chi phí: Quá trình THT tương đối đơn giản, khiến nó trở thành một lựa chọn tiết kiệm chi phí cho các nhà sản xuất PCB .

·    Dễ sửa chữa: Nếu một bộ phận bị hỏng, các bộ phận THT có thể được thay thế dễ dàng, giúp việc bảo trì và sửa chữa trở nên đơn giản.

·    Độ tin cậy cao: THT cung cấp kết nối đáng tin cậy giữa linh kiện và bo mạch, giảm khả năng xảy ra lỗi và đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng hoạt động chính xác.

·    Thời gian thực hiện: Các thành phần THT có thời gian thực hiện dài hơn các thành phần Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT), khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần độ tin cậy lâu dài.

Máy lai

Định nghĩa máy lai

Công nghệ lắp ráp PCB hỗn hợp sử dụng công nghệ gắn trên bề mặt (SMT), công nghệ xuyên lỗ và đóng gói lưới bóng (BGA). Nói cách khác, nó là sự kết hợp của Surface Mount Devices (SMD), các thành phần xuyên lỗ và gói lưới bóng. Nó kết hợp tốt nhất của ba công nghệ lắp đặt và thường được sử dụng trong các ứng dụng hỗn hợp đòi hỏi sự kết hợp của ba loại thành phần này. Ưu điểm lớn nhất của loại lắp ráp PCB này là không cần sử dụng bất kỳ chất hàn nào, có thể giải quyết hiệu quả mọi vấn đề trong quá trình hàn.

Ưu điểm của máy lai

Một cách tiếp cận tương đối mới trong ngành sản xuất PCB là bảng mạch in lắp ráp lai, mang lại những ưu điểm sau:

·    Nó có thể gắn các thành phần xuyên lỗ, SMT và BGA trên PCB.

·    Công nghệ lai một mặt hoặc hai mặt hoặc SMT (Surface Mount) BGA một mặt hoặc hai mặt và Micro BGA để lắp ráp PCB

·    Kiểm tra bằng tia X 100% để dễ lắp đặt và làm lại

·    Các thành phần bảng mạch PCB: bao gồm các thành phần BGA, QFN, CSP, 0201, 01005, POP, các thành phần Pressfit lô nhỏ

·    Tụ phân cực: Tụ phân cực SMT, tụ phân cực xuyên lỗ

·    Khả năng làm lại: Loại bỏ và thay thế BGA và MBGA, Có kinh nghiệm về BGA bằng gốm và nhựa, Rebalino BGA và MBGA

·    Chúng cung cấp khả năng kết hợp các thiết kế RF và điện tử kỹ thuật số trên một PCB duy nhất.

·    Chúng giúp thu nhỏ và giảm kích thước tổng thể của gói điện tử, đồng thời giảm hoặc loại bỏ dây cáp và bộ dây điện.

·    Được biết đến với việc cải thiện độ tin cậy.

·    Được biết đến với hiệu suất chi phí cao.

·    Trọng lượng nhẹ và độ chính xác cao

Mặc dù ngày nay SMD được sử dụng rất nhiều trong PCB, nhưng vẫn có những linh kiện không phù hợp để lắp SMT. Đó là lý do tại sao tốt nhất nên áp dụng cả hai công nghệ trên cùng một bảng mạch. Điều này đảm bảo tất cả các lợi ích của SMT như độ chính xác cao, trọng lượng nhẹ và khả năng lắp tự động dễ dàng hơn cùng với các ưu điểm của THT như kết nối chắc chắn và khả năng chịu ứng suất cao.

SMT và THT yêu cầu các phương pháp hàn khác nhau. Các bộ phận gắn trên bề mặt trải qua quá trình hàn nóng chảy lại và các bộ phận xuyên lỗ được hàn sóng/hàn thủ công.

Các bộ phận chính của máy lắp linh kiện điện tử

Hệ thống trung chuyển

Định nghĩa hệ thống trung chuyển

SMT Feeder, (còn gọi là SMT Feeding Gun, Component Feeder, hoặc Part Feeder ), là một thiết bị điện dùng để khóa các linh kiện SMD dạng băng và cuộn , bóc lớp băng (màng) che trên đầu các linh kiện và nạp phần không được che đậy. các bộ phận (bằng truyền động bánh xích) về cùng một vị trí gắp cố định để gắp bằng máy gắp đặt .

Bộ nạp SMT là bộ phận quan trọng nhất của máy SMT và cũng là bộ phận quan trọng của lắp ráp SMT ảnh hưởng đến khả năng lắp ráp PCB và hiệu quả sản xuất.

Hầu hết các thành phần được cung cấp trên giấy hoặc băng nhựa, ở dạng cuộn băng được nạp vào các bộ nạp gắn vào máy. Các mạch tích hợp (IC) lớn hơn đôi khi được cung cấp theo các khay xếp chồng lên nhau trong một ngăn. Thông thường, IC sẽ được cung cấp dưới dạng băng thay vì dạng khay hoặc que. Những cải tiến trong công nghệ nạp có nghĩa là định dạng băng đang trở thành phương pháp ưa thích để trình bày các bộ phận trên máy SMT.

Các thành phần trong hệ thống trung chuyển

Máy SMT sẽ lấy các bộ phận trong bộ cấp nguồn thông qua lệnh đến một vị trí xác định theo tọa độ. Các loại bộ phận gắn kết khác nhau sử dụng bao bì khác nhau, bao bì khác nhau yêu cầu bộ nạp tương ứng. Bộ nạp SMT có thể được chia thành bộ nạp băng, bộ nạp khay, bộ nạp que và bộ nạp ống.

Bộ nạp băng : Bộ nạp băng là bộ nạp tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến nhất trong máy định vị. Cấu trúc truyền thống có loại bánh xe, loại càng vuốt, loại khí nén và loại điện đa quãng đường. Bây giờ nó đã phát triển thành loại điện có độ chính xác cao. Khi so sánh với cấu trúc truyền thống, độ chính xác truyền cao hơn, tốc độ cấp liệu nhanh hơn, cấu trúc nhỏ gọn hơn, hiệu suất ổn định hơn và hiệu quả sản xuất được cải thiện rất nhiều.

Khay nạp : Khay nạp được chia thành cấu trúc một lớp và nhiều lớp. Khay cấp giấy một lớp được lắp đặt trực tiếp trên giá đỡ máy định vị, chiếm một số bit, phù hợp với khay chứa ít nguyên liệu. Loại nhiều lớp có khay truyền tự động nhiều lớp, chiếm không gian nhỏ, cấu trúc nhỏ gọn, phù hợp với tình trạng vật liệu khay, linh kiện đĩa cho nhiều loại linh kiện IC, như TQFP, PQFP, BGA, TSOP và SSOP.

Stick Feeder : Stick Feeder là loại máy cấp liệu dạng rời, công việc của thiết bị có thể tự do nạp vào khuôn các hộp hoặc túi nhựa, bằng cách sử dụng máy cấp liệu rung hoặc ống cấp liệu lần lượt vào các bộ phận thành khung đỡ. Phương pháp này thường được sử dụng trong MELF và các linh kiện bán dẫn nhỏ và chỉ áp dụng cho các linh kiện hình chữ nhật và hình trụ không phân cực, không phù hợp với các linh kiện phân cực.

Bộ cấp ống : Các bộ cấp ống thường sử dụng các bộ cấp rung để đảm bảo các linh kiện trong ống tiếp tục đi vào đầu chip để hấp thụ vị trí, thông thường PLCC và SOIC được sử dụng theo cách này để cấp liệu cho bộ cấp ống có tác dụng bảo vệ linh kiện pin, Tính ổn định và tính quy phạm kém, hiệu quả sản xuất ở phần cuối của các đặc tính.

Thiết bị định vị

Hệ thống định vị linh kiện SMT (công nghệ gắn trên bề mặt), thường được gọi là máy gắp và đặt hoặc P&P, là các máy robot được sử dụng để đặt các thiết bị gắn trên bề mặt (SMD) lên bảng mạch in (PCB). Chúng được sử dụng để đặt tốc độ cao, độ chính xác cao cho nhiều loại linh kiện điện tử, như tụ điện, điện trở, mạch tích hợp lên PCB, sau đó được sử dụng trong máy tính, điện tử tiêu dùng cũng như thiết bị công nghiệp, y tế, ô tô, quân sự và viễn thông. Thiết bị tương tự tồn tại cho các thành phần xuyên lỗ. Loại thiết bị này đôi khi cũng được sử dụng để đóng gói vi mạch bằng phương pháp chip lật.

Thiết bị định vị là một phần của một cỗ máy tổng thể lớn hơn, thực hiện các bước được lập trình cụ thể để tạo ra một tổ hợp PCB. Một số hệ thống con làm việc cùng nhau để nhận và đặt chính xác các thành phần vào PCB. Các hệ thống này thường sử dụng các giác hút khí nén, được gắn vào một thiết bị giống như máy vẽ để cho phép thao tác cốc một cách chính xác theo ba chiều. Ngoài ra, mỗi vòi có thể được xoay độc lập.

Hệ thống thị giác

Định nghĩa hệ thống thị giác

Hệ thống thị giác là chìa khóa của máy SMT, nó xác định khả năng định vị của máy gắp và đặt và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tốc độ định vị của máy SMT.

Đặc điểm của hệ thống thị giác

Hệ thống căn chỉnh tầm nhìn thường được sử dụng trong các máy SMT hiệu suất cao. Hệ thống căn chỉnh hình ảnh sử dụng công nghệ xử lý hình ảnh kỹ thuật số, khi đầu phun hấp thụ linh kiện, trong quá trình di chuyển đến vị trí lắp, bằng camera cố định trong đầu ngàm hoặc cố định ở một vị trí nhất định trên thân máy để thu được hình ảnh. Và thông qua phân bố mật độ quang thành phần phát hiện hình ảnh, mật độ quang này ở dạng kỹ thuật số và sau đó thông qua camera trên nhiều thành phần cảm quang có độ chính xác nhỏ bao gồm mảng ghép quang CCD, đầu ra.

Các mật độ quang này sau đó được truyền kỹ thuật số qua mảng bộ ghép quang CCD của nhiều phần tử cảm quang có độ chính xác nhỏ trên máy ảnh để tạo ra giá trị thang màu xám từ 0 đến 255. Giá trị thang màu xám tỷ lệ thuận với mật độ quang, Giá trị thang màu xám càng lớn thì hình ảnh số hóa càng rõ ràng. Thông tin số hóa được lưu trữ, mã hóa, khuếch đại, đối chiếu và phân tích, kết quả được đưa trở lại bộ điều khiển và kết quả xử lý được xuất ra hệ thống servo để điều chỉnh độ lệch vị trí được hấp thụ bởi các bộ phận bù và cuối cùng là vận hành vị trí được thực hiện. hoàn thành.

Nó có thể gắn các linh kiện chip cực nhỏ, linh kiện IC tinh xảo hoặc linh kiện có hình dạng với tốc độ cao và độ chính xác cao thông qua hệ thống nhận dạng trực quan cho các linh kiện khác nhau.

Chuỗi hành động nhận dạng, căn chỉnh, phát hiện và lắp thành phần này đều được hệ thống điều khiển tự động hoàn thành sau khi PC công nghiệp thu được dữ liệu liên quan theo hướng dẫn tương ứng.

Hệ thống thị giác có thể trao đổi thông tin với hệ thống cơ sở dữ liệu, hệ thống điều khiển và hệ thống hiệu chỉnh hệ thống thông qua giao diện người-máy hoặc tự động. Thông qua HMI, hệ thống thị giác có thể được kích hoạt để thực hiện các chức năng như thu nhận hình ảnh theo thời gian thực, đóng thu nhận, đọc hình ảnh và hiển thị hình ảnh. Khi hệ thống HMI gửi lệnh vận hành tự động, hệ thống thị giác sẽ gửi các giá trị tọa độ để đạt được vị trí chính xác.

Thách thức của hệ thống thị giác

Trong hệ thống thị giác của máy lắp, hai thách thức lớn được giải quyết.

Một là sự tích hợp của hệ thống thị giác, nó bao gồm điều khiển chương trình nguồn sáng LED, nhập hình ảnh, truyền số, xử lý hình ảnh và các công nghệ khác;.

Thứ hai là thuật toán, chủ yếu liên quan đến nhận dạng thành phần, tốc độ xử lý hình ảnh và các vấn đề khác. Hệ thống thị giác máy định vị sử dụng máy ảnh Sony và thẻ xử lý hình ảnh MATROX để đạt được vị trí bảng PCB, tự động nhận dạng, căn chỉnh và phát hiện các thành phần, tự động nhận dạng tọa độ hệ thống, tự động điều chỉnh độ lệch vị trí vị trí và các chức năng khác, đồng thời có tên là " mắt máy”.

Ứng dụng và ngành công nghiệp sử dụng máy lắp linh kiện điện tử

Máy lắp linh kiện điện tử được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền sản xuất bo mạch PCB, đặc biệt là các dây chuyền áp dụng công nghệ SMT. Thay vì đặt linh kiện lên bo mạch bằng phương pháp thủ công, thiết bị tự động có khả năng nhận diện vị trí trên PCB, lấy linh kiện và đặt chúng vào đúng tọa độ với tốc độ và độ chính xác cao. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể kiểm soát tốt hơn chất lượng lắp ráp, đồng thời duy trì năng suất ổn định ngay cả khi sản xuất số lượng lớn. Trong thực tế, máy lắp linh kiện điện tử có thể được tích hợp trong nhiều công đoạn khác nhau của dây chuyền SMT, từ cấp PCB, in kem hàn, gắp và đặt linh kiện cho đến kiểm tra sau lắp ráp. Tùy vào loại sản phẩm và yêu cầu sản xuất, doanh nghiệp có thể lựa chọn máy có tốc độ, độ chính xác, số lượng đầu gắp và khả năng tương thích với nhiều kích thước linh kiện khác nhau.

Những tiến bộ và xu hướng tương lai của máy gắn linh kiện điện tử

Sự phát triển liên tục trong sản xuất SMT, sản xuất SMT đã tiếp tục phát triển và cải tiến kể từ khi được đưa vào ngành công nghiệp điện tử vào những năm 1980 và nó sẽ chỉ tiếp tục tốt hơn. Dưới đây là cái nhìn sâu hơn về ba tiến bộ mới nhất trong SMT:

Công nghệ LED

Điốt phát sáng (LED) đã nhanh chóng trở nên phổ biến hơn trong ngành sản xuất và điện tử. Trên thực tế, đèn LED gần như đã vượt qua hoàn toàn các bóng đèn thông thường được sử dụng cho PCB. Nhưng tại sao lại thế này? Ưu điểm số một của đèn LED là kích thước nhỏ hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Khi kết hợp với các phương pháp SMT nhanh hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí hơn, đèn LED có thể giúp tăng đáng kể tốc độ sản xuất đồng thời giảm chi phí lao động. Và trên hết, đó là công nghệ “xanh”. Đó là một chiến thắng tất cả xung quanh.

Dán hàn

Chúng ta đã biết rằng kem hàn đã làm nên điều kỳ diệu trong việc cải thiện tốc độ và giảm chi phí liên quan đến việc phát triển bo mạch PCB cho các thiết bị điện tử nhỏ gọn. Nhưng mặc dù nó đã làm thay đổi hoàn toàn cục diện của ngành công nghiệp điện tử, kem hàn vẫn đang được cải thiện. Một số tiến bộ hữu ích nhất trong lĩnh vực này bao gồm sự phát triển gần đây của bột nhão dạng hạt mịn, bột nhão hòa tan trong nước và bột nhão không sạch. Những cải tiến này đều có tác dụng giúp quá trình sản xuất trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.

Tăng tốc độ công nghệ gắn trên bề mặt

Thị trường tiêu dùng ngày nay có nhu cầu về tốc độ. Với công nghệ xuyên lỗ, PCB được yêu cầu phải lớn hơn, do đó chậm hơn và kém hiệu quả hơn. Phương pháp sản xuất SMT đã cho phép tích hợp các bộ phận ngày càng nhỏ hơn vào PCB. Trên thực tế, các thành phần mà các nhà sản xuất từng tin là không thể thêm vào bo mạch hiện đang được tích hợp vào thiết bị điện tử một cách dễ dàng. Khi các thành phần này trở nên nhỏ gọn hơn và có thể sử dụng kem hàn cải tiến để bảo vệ chúng, nhiều thành phần hơn có thể được thêm vào các PCB ngày càng nhỏ hơn. Lợi ích ở đây gấp đôi: Thứ nhất, các công ty điện tử có thể cung cấp cho khách hàng những thiết bị điện tử nhỏ gọn, nhẹ. Thứ hai, bo mạch nhỏ hơn chạy nhanh hơn, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.

Kích thước nhỏ hơn, sản xuất nhanh hơn và trọng lượng giảm là những điểm hấp dẫn chính của SMT, dẫn đến việc thiết kế và sản xuất mạch điện tử dễ dàng hơn nhiều, đặc biệt quan trọng trong các mạch phức tạp. Mức độ tự động hóa cao hơn này đã tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong toàn ngành sản xuất điện tử. Như vậy, mặc dù luôn có cơ hội phát triển công nghệ mới nhưng SMT chắc chắn đã đảm bảo được tính phù hợp của nó.

Tuy có sự khác biệt về chức năng, các loại máy trên đều có nguyên lý hoạt động tương tự máy gắn linh kiện điện tử

Máy gắn linh kiện điện tử là một trong những thiết bị quan trọng trong dây chuyền SMT, giúp doanh nghiệp tự động hóa quá trình cấp và lắp đặt linh kiện SMD lên PCB với tốc độ cao, độ chính xác ổn định và khả năng đáp ứng nhiều loại linh kiện khác nhau. Từ điện trở, tụ điện kích thước nhỏ đến các loại IC, linh kiện fine-pitch, mỗi nhóm linh kiện đều đặt ra những yêu cầu riêng về hệ thống cấp liệu, đầu gắp, khả năng nhận diện và độ chính xác định vị của máy. Vì vậy, khi đầu tư máy gắn linh kiện, doanh nghiệp không nên chỉ dựa vào tốc độ gắn linh kiện mà cần xem xét đồng thời kích thước PCB, chủng loại và kích thước linh kiện, độ chính xác yêu cầu, số lượng đầu gắp, khả năng tương thích với feeder và khả năng tích hợp với các thiết bị khác trong dây chuyền SMT. Lựa chọn đúng cấu hình ngay từ đầu sẽ giúp doanh nghiệp hạn chế lỗi lắp ráp, tối ưu chi phí đầu tư và đảm bảo khả năng mở rộng sản xuất trong tương lai.

Khách hàng có nhu cầu về Máy gắn linh kiện điện tử  vui lòng liên hệ:

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: www.cncvina.com.vn ; www.cncvina.net

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