En pick and place maskine er stationen i en SMT-monteringslinje, der automatisk henter SMD-komponenter fra feedere og placerer dem præcist på printkortets loddepunkter, før kortet går videre til reflow-lodning. Med montagehoveder, vakuumdyser og et vision-system, der genkender komponenttype og orientering, kan en moderne pick and place maskine placere titusindvis af komponenter i timen med en nøjagtighed på ned til få hundrededele af en millimeter. I denne artikel gennemgår vi, hvordan maskinen fungerer, hvordan den indgår i den samlede SMT-linje, og hvorfor materialestyringen omkring maskinen ofte afgør, om den reelle produktionshastighed nogensinde når op på det, dataarket lover.
Hvad er en pick and place maskine?
En pick and place maskine – nogle gange kaldt en SMD-montageautomat – er den maskine i produktionslinjen, der monterer overflademonterede komponenter (SMD) på et printkort efter påføring af loddepasta. Maskinen læser en pladsering (pick and place-fil) fra CAD-data, som fortæller den præcis hvilken komponent der skal placeres hvor, i hvilken rotation, og med hvilket tryk. Moderne maskiner håndterer alt fra 0201-modstande i millimeterstørrelse til store BGA- og QFN-pakker, ofte i samme kørsel.
Til forskel fra manuel montering arbejder en pick and place maskine kontinuerligt og med et konsistent placeringsmønster, hvilket er en forudsætning for at kunne holde tolerancer og undgå tomboding (komponenten mangler helt) eller forskudte komponenter i reflow-ovnen.
SMT-linjens stationer: fra print til AOI
Pick and place maskinen står aldrig alene. Den er én station i en kæde af processer, som tilsammen udgør en SMT-linje. Tabellen nedenfor viser rækkefølgen og formålet med hver station.
| Station | Formål | Typisk risiko uden god styring |
|---|---|---|
| Stencilprint (loddepasta) | Påfører loddepasta gennem en stencil på printets loddepunkter | For lidt/for meget pasta, forkert justeret stencil |
| Pick and place | Placerer SMD-komponenter oven på loddepastaen | Forkert komponent, forskudt placering, tom feeder |
| Reflow-lodning | Smelter loddepastaen i en ovn, så komponenterne loddes fast | Forkert temperaturprofil, popcorn-effekt ved fugt |
| AOI (optisk inspektion) | Kontrollerer automatisk, at alle komponenter sidder korrekt | Manglende sporbarhed tilbage til fejlkilden |
Se hvad SMT egentlig dækker over, og læs om selve komponenttypen i vores gennemgang af hvad SMD betyder. Selve stencilstationen er beskrevet i detaljer i artiklen om SMT-stencil, og reflow-processen uddybes i vores guide til reflow-lodning.
Montagehoved, feeder og nozzles: sådan arbejder maskinen
Selve monteringen sker via ét eller flere montagehoveder, som bevæger sig hen over printkortet med høj hastighed. Hvert montagehoved bærer en eller flere vakuumdyser (nozzles), der hver især er dimensioneret til en bestemt komponentstørrelse – en lille nozzle til 0201-modstande, en større til konnektorer og IC-pakker.
- Feeder – holder ruller eller bakker med komponenter og fremfører dem, så montagehovedet altid har adgang til den næste komponent.
- Vision-system – fotograferer komponenten, inden den placeres, og korrigerer position og rotation i realtid.
- Nozzle – vakuumdysen, der løfter, holder og slipper komponenten på printet.
- Montagehoved – den bevægelige enhed, der koordinerer pick-bevægelse, rotation og place-bevægelse.
Jo flere feedere en maskine har plads til, desto flere forskellige komponenttyper kan den håndtere i én ubrudt kørsel – hvilket direkte påvirker, hvor ofte linjen skal stoppes for skift.
Hvorfor rulleskift og materialemangel begrænser den reelle throughput
Datablade angiver ofte en teoretisk kapacitet i komponenter per time, men den reelle throughput i produktionen er næsten altid lavere. Den primære årsag er ikke maskinens fysiske hastighed, men stilstand omkring den: en tom rulle, der skal findes og skiftes manuelt, en operatør, der leder efter den rigtige komponent i et reolsystem, eller en fugtfølsom komponent (MSL), der skal kontrolleres, før den kan bruges. Læs mere om denne risiko i vores artikel om MSL og fugtfølsomme komponenter.
Hvert rulleskift kan koste alt fra få minutter til en kvart time, afhængigt af hvor godt materialet er organiseret. På en linje med hundredvis af rulleskift om dagen bliver denne stilstand hurtigt den reelle flaskehals – ikke montagehovedets hastighed. Det er her, materialestyring omkring pick and place maskinen bliver afgørende: rette rulle, rette sted, rette tid, med fuld sporbarhed tilbage til batch og operatør.
Fra pick and place til intelligent materialestyring
En hurtig pick and place maskine giver kun værdi, hvis den fødes rettidigt med de rigtige komponenter. Det er derfor, flere og flere SMT-producenter kobler linjen sammen med et intelligent SMD-lager, der automatisk styrer rullelagre, fugtfølsomme komponenter og optælling – og reducerer den stilstand, der ellers spiser af maskinens teoretiske kapacitet.
Neotel udvikler intelligente løsninger til netop denne del af SMT-produktionen – fra automatiske lagertårne til røntgenbaseret optælling – der er designet til at holde pick and place linjen fodret uden manuelle flaskehalse. Se det fulde produktprogram, eller anmod om et tilbud for at få en konkret anbefaling til jeres linje.