J'ai vu des équipes consacrer deux équipes entières à la recherche d'une “mauvaise pâte à braser” alors que le véritable problème était un décalage X/Y ennuyeux et reproductible qui apparaissait sur chaque carte comme une horloge.
Trois mots : mesurer l'erreur.
Parce que désalignement des composants n'est pas un problème unique. Il s'agit d'une famille de problèmes, et les “erreurs de décalage” sont les plus faciles à résoudre, si vous cessez de les traiter comme un mystère et commencez à les traiter comme une lutte de système de coordonnées entre vos données CAO, vos repères, votre vision et le centre de votre buse.
Parlons donc des choses que les gens évitent de dire à voix haute.
La plupart des débats sur la “précision du placement” sont de l'ordre de l'adaptation. Si votre ligne place bien les 0402 aujourd'hui mais pousse chaque QFN à 0,12 mm à l'est demain, votre machine n'a pas soudainement oublié la physique. C'est votre processus qui l'a oubliée.
L'intention derrière la recherche
Si vous avez tapé ce H1 dans Google, vous n'êtes pas en train de faire du shopping. Vous avez des ennuis.
Il s'agit de une intention informative avec des enjeux opérationnels urgents: vous souhaitez disposer d'un moyen pratique de détecter un erreur de décalage des composants, Les résultats de l'analyse des données de la carte et de l'étalonnage de la machine permettent de déterminer si le problème est lié aux données de la carte ou à l'étalonnage de la machine et de le corriger sans transformer votre ligne SMT en un projet d'expo-sciences.
Vous voulez probablement aussi des munitions pour la discussion interne que vous êtes sur le point d'avoir avec quelqu'un qui pense que “l'AOI va l'attraper” signifie que “c'est bon”.”
Les erreurs de décalage ont des empreintes digitales
Voici le modèle mental que j'utilise sur les lignes réelles, et non dans les brochures des fournisseurs.
Schéma 1 : décalage global (tout est décalé de la même manière). Cela indique un problème de coordonnées de référence/fiduciales/de tableau. Ou une référence de pince de convoyeur qui a bougé. Ou un étalonnage de caméra qui a dérivé. C'est ennuyeux. Réparable.
Motif 2 : changement de classe de composantes (seules certaines parties sont désactivées). Il s'agit maintenant de l'étalonnage du décalage de la buse, des erreurs de pas du chargeur, de la tolérance de la position de la poche, du centrage de la tête de lecture ou des réglages de l'éclairage et du seuil de vision qui ne permettent pas d'obtenir des terminaisons brillantes.
Schéma 3 : dispersion (directions et tailles aléatoires). Il s'agit d'un jeu mécanique, d'un gauchissement, d'un problème d'aspiration, d'une buse tordue, d'un mauvais composant ou d'un opérateur qui “donne un coup de main”. C'est aussi là que les gens perdent du temps parce qu'il n'y a pas de levier propre à tirer.
Les erreurs de décalage se produisent dans les schémas 1 et 2. C'est pourquoi elles valent la peine que vous y consacriez du temps.
Détection : arrêter de regarder des images, commencer à extraire des chiffres
Les captures d'écran de l'AOI sont réconfortantes. Elles constituent également un piège. Une image ne permet pas de savoir si l'erreur est répétable.
Je veux un ensemble de données simple :
- ID de la carte (ou position du panneau)
- RéfDes / type d'emballage
- Erreur X (mm)
- Erreur Y (mm)
- Erreur thêta (degrés)
- Horodatage / décalage
- ID de la machine / de la tête / de la buse (si possible)
Si vous pouvez exporter des journaux d'écarts de placement AOI, faites-le. Dans le cas contraire, effectuez une courte boucle d'inspection de la première pièce et enregistrez manuellement 20 placements sur l'ensemble du tableau : coins, centre, pièces à pas fin et une ou deux pièces passives.
Posez ensuite une question :
L'erreur moyenne est-elle non nulle et stable ?
Si oui, vous ne chassez pas des fantômes. Vous chassez un décalage.
L'affreuse vérité de l'expression “ce n'est qu'un remaniement”.”
Le remaniement n'est plus une erreur d'arrondi. Le travail est le point d'étranglement en 2024.
L'IPC a indiqué que 66% des fabricants d'électronique subissent une hausse des coûts de la main-d'œuvre (et l'augmentation des coûts des matériaux du 44%) dans leur fenêtre d'enquête de février 2024. Il ne s'agit pas d'un bruit de fond ; c'est la facture que vous payez chaque fois que vous acceptez un désalignement comme normal. Selon le communiqué de l'IPC du 15 février 2024, les données proviennent d'une enquête menée du 15 au 31 janvier 2024. Publication de l'indice IPC du coût de la main-d'œuvre. (électronique.org)
Alors oui, les erreurs de décalage ont de l'importance. Non pas parce qu'elles sont de “mauvaise qualité”. Mais parce qu'elles sont coûteuses, lentes et qu'elles s'accumulent.
Triage des causes profondes : ce que je vérifie en premier lieu
Je vais vous donner l'ordre qui permet de gagner du temps, et non pas l'ordre qui fait joli dans un kit de formation.
1) Erreurs de centroïde CAD / d'origine de la bibliothèque (le tueur silencieux)
Si vos données CAO sont erronées, chaque étalonnage que vous ferez “réparera” la mauvaise chose.
Les tells communs :
- Seule une famille d'empreintes est systématiquement décalée (par exemple, tous les SOT-23 sont décalés de +0,10 mm).
- L'AOI affiche le même vecteur sur chaque carte, quel que soit l'emplacement du panneau.
- La machine “se place parfaitement” par rapport à sa propre boîte de vision enseignée, mais par rapport aux tampons, elle se trompe.
Correction : vérification des définitions des centroïdes et des rotations dans la bibliothèque des composants. Vérification d'une poignée d'empreintes. Comparez avec les hypothèses du style IPC-7351 si vous les utilisez. Et oui, j'ai vu une seule convention de rotation erronée (0° vs 90°) grignoter une semaine de production.
2) Problèmes d'alignement fiduciaire (réalité de la planche contre croyance de la machine)
Si vous utilisez des repères locaux pour le pas fin et qu'ils sont sales, partiellement couverts ou peu contrastés, le système de vision “trouvera” quelque chose, mais pas la bonne chose.
Test rapide : exécutez le même panneau deux fois, mais forcez une relecture fiduciale et enregistrez la transformation calculée de la carte. Si la transformation saute, vous avez trouvé le coupable.
Correction : améliorer la conception des points de repère (taille, espace entre les masques de soudure), nettoyer la carte, régler l'éclairage et s'assurer que la caméra voit un bord net.
3) Calibrage du décalage des buses (le problème du “je jure que nous l'avons fait le mois dernier”)
Les décalages de buse dérivent. Les pointes des buses s'usent. Les arbres sont micro-pliés. Et le pire ? Vous ne le remarquerez pas tant que vous n'aurez pas placé un mélange de 01005, 0402 et un QFN au pas de 0,4 mm dos à dos.
Si le désalignement suit l'ID ou la tête d'une buse, étalonnez les décalages de buse et validez avec un modèle de test de placement connu.
Si vous gérez une ligne avec des changements fréquents, intégrez cela dans votre routine et ne prétendez pas que c'est facultatif. Si vous avez besoin d'un plan de soutien structuré autour de cette cadence, c'est exactement ce qu'il vous faut. la formation et l'assistance après-vente est censé couvrir.
4) Dérive de l'alignement du système de vision (ne plus se fier aux “réglages d'usine”)
C'est là que je deviens impopulaire.
De nombreux “problèmes de vision” sont en fait problèmes de mesure. Les vendeurs adorent les déclarations de performances non standard. Les utilisateurs aiment les croire.
Le NIST a encouragé les travaux de normalisation parce que les fabricants spécifient souvent les performances des capteurs de manière incohérente et que les utilisateurs ne peuvent pas les vérifier de manière indépendante. Ce n'est pas une théorie ; c'est la motivation qui sous-tend le travail de publication de 2024 sur les normes et les mesures de performance pour les systèmes d'imagerie 3D. Publication des normes/mesures de performance du NIST. (NIST)
Traduction : si votre système de caméra n'est pas vérifié, calibré et validé, vous risquez de “régler” une règle à la dérive.
Une table pratique de diagnostic des erreurs de décalage
Utilisez-le comme un arbre de décision que vous pouvez remettre à un chef d'équipe fatigué.
| Symptôme que vous voyez dans l'AOI / le microscope | Contrôle rapide (5-10 minutes) | Cause probable | Une correction qui tient la route |
|---|---|---|---|
| Même décalage X/Y sur tous composants | Comparez les journaux de transformation des planches entre les différentes exécutions | Erreur de transformation du point de référence/du repère de la carte | Réapprendre les repères, améliorer la capture des repères, vérifier la référence du convoyeur |
| Une seule famille de colis s'est déplacée | Comparez le centroïde de la CAO et le centre du tampon pour cette empreinte. | Erreur de centroïde/rotation de la bibliothèque | Corriger la bibliothèque de CAO ; ne pas “calibrer autour” de mauvaises données |
| L'erreur suit l'ID/la tête de la buse | Remplacer la buse, exécuter à nouveau le même placement | Calibrage du décalage de la buse / buse coudée | Procéder à l'étalonnage du décalage des buses ; remplacer les buses usées |
| Les erreurs s'aggravent au fil du panel | Comparer les coins et le centre | Déformation de la planche, pression des pinces, support des panneaux | Ajout de goupilles de support, réduction de la distorsion des pinces, révision de l'outillage des panneaux |
| Les pièces à pas fin sont moins bonnes que les pièces passives | Examen de l'éclairage/du seuil et de la fenêtre de recherche | Réglage de la vision / éblouissement / mauvais repères | Ajuster l'éclairage, les seuils, la conception des repères ; valider l'alignement de la caméra |
| Des dispersions aléatoires avec de gros ratés occasionnels | Vérifier le vide, la hauteur de ramassage, l'état de l'alimentateur | Instabilité du pick-up / problèmes de pas de l'alimentateur | Entretenir l'alimentateur, vérifier le vide, contrôler la hauteur en Z et les paramètres de prélèvement. |
Si vous souhaitez un flux de travail plus complet qui corresponde à votre mode de production (prototype ou production de masse), vous le concevrez différemment. A Ligne SMT pour prototypes et petites séries peut tolérer davantage de vérifications manuelles ; un ligne de production de masse à grande vitesse a besoin de contrôles stricts, de registres et de discipline.
Des étapes de correction qui ne gâchent pas votre semaine
Je suppose que vous voulez une solution qui survive au prochain changement d'équipe.
Étape A : Déterminer s'il s'agit d'une classe globale ou d'une classe de composants
Faites-le d'abord. Toujours.
- Choisissez 10 placements dans tous les domaines.
- Inclure au moins : 1 BGA/QFN, 2 IC à pas fin, 4 passifs, 1 connecteur.
- Enregistrer le vecteur et la rotation.
Si les vecteurs sont similaires, il s'agit d'un vecteur global. Si les vecteurs sont divisés par paquet, traitez-les comme des vecteurs de classe.
Étape B : Réconciliation des systèmes de coordonnées (CAO → machine → AOI)
C'est à ce moment-là que les adultes commencent à se rejeter la faute les uns sur les autres.
- Définition du centroïde CAD (origine, rotation)
- Bibliothèque de machines (modèle de paquet, modèle de vision)
- Transformation fiduciaire (globale + locale)
- Référence AOI (qu'est-ce que l'AOI utilise comme “vérité” ?)
Si vous ne les alignez pas, vous continuerez à “réparer” le mauvais calque.
Étape C : Calibrer ce qui bouge, pas ce qui est pratique
Si l'erreur provient d'une buse ou d'une tête : calibrer les buses. Si l'erreur est liée à la position du panneau : vérifier le transport, les pinces, le support du panneau. Si l'erreur est liée à une empreinte : réparer la bibliothèque.
Et oui, vous devez documenter cela. Mettez-le sous votre propre promesse de service attentes afin que les correctifs ne s'évaporent pas dès qu'un nouvel opérateur prend la relève.
Étape D : Valider à l'aide d'un “tableau d'or” et d'un essai à court terme
Un conseil n'est pas une validation. C'est de l'espoir.
Exécutez 10 planches. Tirer les statistiques d'écart de l'AOI. Confirmez que l'erreur moyenne s'est rapprochée de zéro et que l'écart type n'a pas explosé.
Si l'on se contente de fixer la moyenne mais que l'on augmente l'écart, on n'a pas corrigé le processus, on a simplement déplacé la douleur.
Pourquoi cela se transforme en rappels lorsque vous n'en tenez pas compte
Les personnes travaillant dans le domaine du CMS aiment à prétendre que leurs problèmes s'arrêtent au four de refusion.
Ce n'est pas le cas.
Les avis de rappel de la CPSC rappellent que les défaillances électroniques peuvent devenir des problèmes de sécurité. Par exemple, l'avis de rappel de la CPSC du 16 mars 2023 concernant les stations d'accueil STIHL iMOW décrit un problème de court-circuit de la carte de circuit imprimé qui présentait un risque d'incendie, avec des incidents tels que des rapports de surchauffe et d'incendie. CPSC Rappel de stations d'accueil STIHL. (Commission américaine pour la sécurité des produits de consommation)
Suis-je en train de dire qu'un décalage de 0,10 mm provoque automatiquement des incendies ? Non. Ne soyez pas dramatique.
Je dis que la négligence des petits processus devient un risque systémique une fois que le produit est expédié.
Le risque juridique n'est pas non plus théorique. La décision et l'ordonnance de la CPSC dans l'affaire Dans l'affaire Amazon.com, Inc. explique comment la Commission traite les obligations de distribution et d'assainissement lorsque des produits dangereux atteignent les consommateurs. Ce n'est pas spécifique à SMT, mais c'est la même histoire de responsabilité : si des défauts s'échappent, quelqu'un paie. CPSC Amazon Decision and Order (PDF).
FAQ
Qu'est-ce qu'une erreur de décalage d'un composant dans un système SMT pick-and-place ?
Une erreur de décalage de composant est un écart de placement répétable où la machine place systématiquement une pièce loin de son centre de tampon prévu par un vecteur X/Y mesurable (et parfois une rotation), généralement en raison de la non-concordance des coordonnées entre les données de CAO/bibliothèque, des transformations fiduciales ou de l'étalonnage de la buse/vision plutôt que d'un bruit mécanique aléatoire. Si vous pouvez prédire le vecteur, vous pouvez le corriger. Ne discutez pas de la “précision” tant que vous n'avez pas séparé le décalage moyen de la dispersion aléatoire.
Comment détecter et corriger les erreurs de décalage des composants avant la refusion ?
Détecter et corriger les erreurs de décalage des composants signifie collecter les écarts de placement mesurés (X, Y, thêta) à partir des contrôles AOI ou du premier article, déterminer si l'erreur est globale ou liée à une classe de composants ou à une buse, puis corriger la couche responsable - transformationiduciale, origine du centroïde/de la bibliothèque CAO, alignement de la vision ou étalonnage du décalage de la buse - en procédant ensuite à une validation à court terme. Ne sautez pas la validation. Une planche ment. Dix cartes parlent.
Qu'est-ce qui provoque un désalignement de la sélection et de la mise en place qui est le même sur toutes les planches ?
Les défauts d'alignement qui se répètent avec la même direction et la même taille d'une planche à l'autre proviennent généralement d'un problème de cohérence de la référence : mauvais point de référence de la planche, capture instable du repère, origine incorrecte du panneau ou inadéquation systématique du centroïde de la CAO/bibliothèque qui oblige la machine à placer “parfaitement” les pièces dans le mauvais cadre de coordonnées. Vérifiez d'abord les transformations. Vérifiez ensuite les données de la bibliothèque. L'étalonnage des buses ne résoudra pas les problèmes de centroïdes.
Comment les problèmes d'alignement fiduciaire créent-ils des erreurs de placement des composants des circuits imprimés ?
Les problèmes d'alignement des repères créent des erreurs de placement des composants du circuit imprimé en faussant la transformation calculée de la carte (translation, rotation, parfois échelle) lorsque le système de vision détecte mal le centre d'un repère en raison d'un faible contraste, d'une contamination, d'un empiètement du masque de soudure, d'un éblouissement ou de fenêtres de recherche incorrectes, ce qui décale ensuite chaque placement dérivé de cette transformation. Nettoyez les repères et améliorez la recette de vision. Vérifiez également les règles de conception des repères sur le circuit imprimé.
Quand faut-il procéder à l'étalonnage du décalage des buses ?
L'étalonnage du décalage des buses est le processus de mesure et de mise à jour de la véritable ligne centrale de prélèvement/placement de chaque buse (et souvent de chaque tête) afin que la position commandée par la machine corresponde à l'endroit où la pièce atterrit réellement. Il doit être effectué après le remplacement d'une buse, l'entretien d'une tête, des décalages répétés liés aux buses dans la zone d'intérêt ou tout changement qui affecte la géométrie du prélèvement. Si vous effectuez un mélange élevé avec de minuscules éléments passifs, faites-le plus souvent que vous n'en avez envie.
La dérive de l'alignement du système de vision peut-elle affecter la précision du placement SMT même si la machine “passe” ?
La dérive de l'alignement du système de vision peut dégrader la précision du placement SMT en déplaçant lentement la cartographie caméra-axe, la réponse de l'éclairage ou les seuils de détection des bords, de sorte que le centre du composant calculé par la machine (et le centre de référence) devient biaisé, produisant des décalages cohérents qui semblent encore “stables” à l'intérieur de la machine parce que le modèle interne dérive avec elle. C'est la raison pour laquelle les travaux de normalisation portant sur les performances de mesure sont importants, non pas en tant que mot à la mode, mais en tant que contrôle de la réalité. Travaux du NIST sur les mesures de performance de la vision. (NIST)
Conclusion
Si vous êtes actuellement bloqué dans l'enfer de l'erreur d'offset, ne vous contentez pas de “régler” la ligne et d'espérer. Créez une boucle de diagnostic reproductible et intégrez-la dans votre processus.
Si vous souhaitez obtenir de l'aide pour concevoir cette boucle pour votre type de ligne - prototype, mixte ou à grande vitesse -, commencez par votre résultat cible et remontez jusqu'à l'étalonnage, les données et la vérification. Nos solutions clés en main pour les lignes SMT et options de solution sont construits autour de ce problème précis. Et si vous souhaitez avoir une conversation rapide avec un ingénieur au lieu d'un script de vente, utilisez la fonction page de contact.
