مدل نازل دستگاه جایگذاری SMT.jpg

۱. مقدمه: نشانه اصلی آی سیتطابق نازل-قطعه

بالاآر افدر تولید ace Mount Technology (SMT)، نازل دستگاه جایگذاری یک جزء اجرایی کلیدی است که تجهیزات و قطعات را به هم متصل می‌کند. وظیفه اصلی آن جذب قطعات از طریق فشار منفی و قرار دادن دقیق آنها روی پدهای PCB است. میزان تطابق بین مدل نازل و اندازه قطعه مستقیماً کیفیت جایگذاری را تعیین می‌کند - تطابق نامناسب منجر به مشکلاتی مانند ...پرواز قطعه (کاهش جذب)، جابجایی، سنگ قبر و آسیب به بسته قطعهکه به طور جدی باعث کاهش بازده تولید یا حتی خاموش شدن تجهیزات خواهد شد.

در حال حاضر، اندازه‌های اصلی قطعات در صنعت SMT عمدتاً در بسته‌بندی امپریال (مانند 0402، 0603، 0805) هستند و بسته‌بندی متریک (مانند 1005، 1608) در برخی از سناریوهای دقیق استفاده می‌شود. مدل‌های نازل معمولاً توسط تولیدکنندگان تجهیزات بر اساس "مشخصات قطر + نوع ساختار" نامگذاری می‌شوند (مانند نازل پاناسونیک 301، نازل فوجی 5.0). تسلط بر اصل تطبیق بین این دو، اساس اشکال‌زدایی و کنترل کیفیت فرآیند خط تولید SMT است.

۲. اصول اصلی تطبیق بین نازل‌ها و اندازه قطعات

۲.۱ اصل تطبیق قطر نازل و قطعه «ناحیه جذب مؤثر»

این اساسی‌ترین اصل تطبیق است: قطر جذب مؤثر نازل باید با "ناحیه قابل جذب" در بالای قطعه مطابقت داشته باشد، و اطمینان حاصل شود که فشار منفی کافی برای جذب قطعه ایجاد می‌شود، و نازل آنقدر بزرگ نیست که پین‌های قطعه را بپوشاند یا آنقدر کوچک نیست که باعث جذب ناپایدار شود. فرمول کلی صنعت به شرح زیر است:

قطر مؤثر نازل = طول (یا عرض) بالای قطعه × 0.6~0.8 ضربدر (نکته: با استفاده از مقدار کوچکتر طول و عرض قطعه محاسبه کنید؛ برای قطعات دایره‌ای، از قطر استفاده کنید)

نمونه‌های کاربردی خاص به شرح زیر است:

بسته کامپوننت (امپریال)	اندازه قطعه (طول×عرض، میلی‌متر)	مساحت جذب مؤثر مرجع (میلی‌متر مربع)	قطر نازل منطبق (میلی‌متر)	نمونه‌هایی از مدل نازل‌های رایج
01005	۰.۴×۰.۲	۰.۰۶ تا ۰.۰۸	0.2 ~ 0.3	نازل پاناسونیک ۰۱۰، نازل زیمنس ۰۲۰
0201	۰.۶×۰.۳	0.15~0.2	0.3 ~ 0.4	نازل فوجی 030 نازل یاماها 035
۰۴۰۲	۱.۰×۰.۵	0.4 ~ 0.5	0.5 تا 0.7	نازل پاناسونیک 301، نازل JUKI 060
۰۶۰۳	۱.۶×۰.۸	۱.۰ تا ۱.۲	0.8~1.0	نازل فوجی ۰۸۰، نازل سامسونگ ۱.۰
۰۸۰۵	۲.۰×۱.۲۵	۱.۸ تا ۲.۲	۱.۲ تا ۱.۵	نازل پاناسونیک ۵۰۱، نازل یونیورسال ۱.۴
۱۲۰۶	۳.۲×۱.۶	۴.۰ تا ۴.۵	۱.۸ تا ۲.۲	نازل یاماها 2.0، نازل فوجی 2.0
QFP-100 (گام 0.5 میلی‌متر)	۱۴×۱۴ (اندازه بسته‌بندی)	۱۰~۱۲ (ناحیه مرکزی بالا)	۳.۰ تا ۴.۰	نازل پاناسونیک ۸۰۱، نازل زیمنس ۳.۵

نکته ویژه: برای اجزای نامنظم(مانند کانکتور(مانند سپرها)، باید از «نازل‌های سفارشی» استفاده شود. شکل آنها باید کاملاً با کانتور بالای قطعه (مانند نوع شیاردار، نوع پله‌ای) مطابقت داشته باشد و ناحیه جذب باید ناحیه مرکز ثقل قطعه را بپوشاند تا از کج شدن در حین قرارگیری جلوگیری شود.

۲.۲ اصل تطبیق ساختار نازل و نوع بسته‌بندی قطعه

اجزای انواع مختلف بسته‌بندی (مانند مقاومت‌ها/خازن‌های تراشه، آی‌سی‌ها، کانکتورها) الزامات خاصی برای ساختار نازل دارند و نازل‌های ساختاری مربوطه باید بر اساس ویژگی‌های فیزیکی اجزا انتخاب شوند:

قطعات تراشه (0402~1206)نازل‌های دهانه تخت با کف صاف را انتخاب کنید تا از تماس نزدیک با صفحه بالایی قطعه اطمینان حاصل شود. لبه نازل باید گرد باشد (R≤0.1 میلی‌متر) تا از خراشیدگی بسته قطعه جلوگیری شود.
آرایه شبکه توپی (BGA/CSP)نازل‌های شیاردار با شیار دایره‌ای در پایین را انتخاب کنید. قطر آنها کمی بزرگتر از اندازه بالای BGA است (معمولاً 0.2 تا 0.3 میلی‌متر بزرگتر)، که می‌تواند از خرد شدن توپ‌های لحیم جلوگیری کند و از جابجایی قطعه در شیار جلوگیری کند. به عنوان مثال، یک BGA با ابعاد 10×10 میلی‌متر با یک نازل شیاردار 3.0 میلی‌متری مطابقت دارد.
قطعات پین (QFP/SOP)نازل‌های موقعیت‌یابی لبه‌ای با برآمدگی‌های حلقوی که در پایین طراحی شده‌اند را انتخاب کنید. این نازل‌ها فقط با لبه بسته قطعه تماس دارند تا از پوشاندن ناحیه پین و ایجاد تغییر شکل پین جلوگیری شود. ارتفاع برآمدگی باید در محدوده 0.1 تا 0.2 میلی‌متر کنترل شود تا از پایداری جذب اطمینان حاصل شود.
قطعات بلند (مانند کانکتورها، سلف‌ها)نازل‌های میله بلند را انتخاب کنید که ۲ تا ۵ میلی‌متر بلندتر از نازل‌های استاندارد باشند تا از تداخل بین میله نازل و بدنه قطعه جلوگیری شود. در عین حال، استحکام نازل باید افزایش یابد (معمولاً با استفاده از جنس فولاد ضد زنگ) تا از خم شدن نازل که منجر به جابجایی محل قرارگیری می‌شود، جلوگیری شود.

۲.۳ اصل تطبیق پارامترهای مکش و وزن قطعه

مکش فشار منفی نازل باید با وزن قطعه متعادل باشد: مکش خیلی کم باعث پرتاب شدن قطعه می‌شود و مکش خیلی زیاد ممکن است قطعه را له کند (به خصوص MLCC با بسته‌بندی سرامیکی). فرمول تجربه صنعتی به شرح زیر است:

مقدار فشار منفی نازل (kPa) = وزن قطعه (g) × 8~12 (توجه: برای قطعات تراشه؛ قطعات سنگین‌تر مانند ICها را می‌توان به طور مناسب تا ۱۵ تا ۲۰ برابر افزایش داد)

نمونه‌های تطبیق مکش همراه با قطر نازل:

قطعه 0402 (وزن حدود 0.005 گرم): با نازلی با قطر 0.6 میلی‌متر مطابقت دارد و مقدار فشار منفی باید روی 40 تا 60 کیلوپاسکال کنترل شود.
کامپوننت 0805 (وزن حدود 0.02 گرم): با نازلی با قطر ۱.۲ میلی‌متر مطابقت دارد و مقدار فشار منفی باید روی ۱۶۰ تا ۲۴۰ کیلوپاسکال کنترل شود.
BGA 14×14 میلی‌متر (وزن حدود 0.5 گرم): با نازل شیاردار ۳.۵ میلی‌متری مطابقت دارد و مقدار فشار منفی باید در محدوده ۷.۵ تا ۱۰ کیلوپاسکال کنترل شود (به دلیل مساحت سطح زیاد BGA، نیاز به مکش در واحد سطح کاهش می‌یابد).

علاوه بر این، «قطر کانال جریان هوای» نازل باید با سیستم فشار منفی مطابقت داشته باشد. معمولاً قطر کانال جریان هوا ۱/۳~۱/۲ قطر مؤثر نازل است (برای مثال، یک نازل ۰.۶ میلی‌متری مربوط به یک کانال جریان هوای ۰.۲~۰.۳ میلی‌متری است) تا اطمینان حاصل شود که فشار منفی می‌تواند به سرعت به پایین نازل منتقل شود.

۲.۴ اصل تطبیق جنس نازل و ویژگی‌های سطح قطعه

مواد نازل باید با توجه به اینکه آیا سطح قطعه به راحتی خراشیده می‌شود و آیا الزامات حساسیت الکترواستاتیکی وجود دارد یا خیر، انتخاب شوند:

قطعات تراشه معمولی (مقاومت، خازن)نازل‌های فولادی تنگستن انتخاب شده‌اند که دارای سختی بالا (HRC≥60) و مقاومت سایشی قوی هستند و عمر مفید آنها بیش از 1 میلیون بار است و برای تولید انبوه مناسب می‌باشند.
قطعات حساس به الکترواستاتیک (ICها، لامپ‌های MOS)نازل‌های سرامیکی آنتی‌استاتیک با مقاومت سطحی 10⁶~10⁹Ω انتخاب شده‌اند که می‌توانند به طور موثر الکتریسیته ساکن را تخلیه کرده و از آسیب به قطعات به دلیل شکست الکترواستاتیک جلوگیری کنند.
قطعاتی با سطوح مستعد خراش (بسته‌های روکش طلا، قطعات با پوسته پلاستیکی)نازل‌های روکش‌دار لاستیکی انتخاب می‌شوند و کف آنها با ژل سیلیکا یا پوشش پلی اورتان به ضخامت 0.1 تا 0.2 میلی‌متر پوشانده شده است که می‌تواند اصطکاک را افزایش دهد تا از لغزش قطعات جلوگیری کرده و سطح قطعه را از خراش محافظت کند.

۳. مشکلات رایج در تطبیق ناهنجاری‌ها و روش‌های عیب‌یابی

وقتی نازل و قطعه به درستی با هم جفت نشوند، مشکلات زیر به راحتی رخ می‌دهند که باید طبق روش‌های مربوطه عیب‌یابی شوند:

مشکلات رایج	علل احتمالی (دیدگاه تطبیقی)	عیب‌یابی و راه‌حل‌ها
پرواز کامپوننت	قطر نازل خیلی بزرگ است (ناحیه جذب ناکافی)؛ مقدار فشار منفی خیلی کم است؛ فرسودگی نازل باعث آب‌بندی ضعیف می‌شود	نازل را با قطر کوچکتری تعویض کنید؛ مقدار فشار منفی را طبق فرمول تنظیم کنید؛ بررسی کنید که آیا خراش‌هایی در کف نازل وجود دارد یا خیر، اگر میزان سایش بیش از 0.1 میلی‌متر بود، آن را تعویض کنید.
افست کامپوننت	ساختار نازل با قطعه مطابقت ندارد (مانند استفاده از نازل دهانه تخت برای BGA)؛ مرکز نازل از مرکز ثقل قطعه خارج شده است.	نازلی با ساختار مربوطه جایگزین کنید؛ دقت هم‌ترازی بین مرکز نازل و مرکز قطعه را از طریق تابع کالیبراسیون تجهیزات تنظیم کنید.
سنگ قبر کامپوننت	قطر نازل خیلی کوچک است (فقط یک سر قطعه را جذب می‌کند)؛ فشار منفی بیش از حد باعث می‌شود قطعه با زاویه برداشته شود	نازل را با قطر کمی بزرگتر جایگزین کنید؛ مقدار فشار منفی را به محدوده معقولی کاهش دهید؛ بررسی کنید که آیا چاپ خمیر لحیم پد PCB یکنواخت است یا خیر.
آسیب دیدگی بسته بندی قطعات	جنس نازل خیلی سخت است (مانند استفاده از نازل از جنس فولاد تنگستن برای اجزای پوسته پلاستیکی)؛ فشار منفی بیش از حد	نازل‌ها را با نازل‌های روکش‌دار لاستیکی یا سرامیکی تعویض کنید؛ مقدار فشار منفی را کاهش دهید؛ ارتفاع نزولی نازل را تنظیم کنید (جبران محور Z)

۴. بررسی و تأیید خطا و از قلم افتادگی محتوا

اطلاعات کلیدی موجود در محتوای فوق را تأیید کنید و هیچ خطا یا نقص آشکاری پیدا نکنید:

بخش تطبیق فرمولنسبت ۰.۶ تا ۰.۸ برابر بین قطر نازل و اندازه قطعه، و نسبت ۸ تا ۱۲ برابر بین مقدار فشار منفی و وزن، فرمول‌های تجربی عمومی در صنعت SMT هستند که الزامات فنی تولیدکنندگان اصلی دستگاه‌های جایگذاری مانند پاناسونیک و فوجی را برآورده می‌کنند.
بخش مثال پارامتررابطه متناظر بین اندازه قطعات و مدل‌های نازل به راهنماهای انتخاب نازل تجهیزاتی مانند JUKI و Samsung اشاره دارد. به عنوان مثال، 0402 با نازلی با قطر 0.5 تا 0.7 میلی‌متر مطابقت دارد (نازل Panasonic 301 قطری برابر با 0.6 میلی‌متر دارد) و داده‌ها دقیق هستند.
بخش سازه و موادالزاماتی مانند نازل‌های شیاردار برای BGA و نازل‌های سرامیکی برای قطعات حساس به الکترواستاتیک، با مشخصات فرآیندهای جایگذاری در IPC-A-610 "قابلیت پذیرش مجموعه‌های الکترونیکی" مطابقت دارند.
بخش عیب‌یابی مشکلاتعلل و راه‌حل‌های منطبق برای مشکلاتی مانند پرواز قطعات و سنگ قبر در خطوط تولید واقعی تأیید شده و امکان‌پذیر هستند.