半导体选择和位置自动化:电子制造的精密机器人

精密机器人制造电子产品需要分毫米精度,清洁室兼容性,并与生产吞吐量运行的机器视觉系统集成.

电子制造业的精度要求

电子制造需要超越典型工业自动化的几次精度.

• PCB穿孔组件: ±100200μm的放置精度.通过标准SCARA或卡特西亚式接机达到5,00015,000个组件/小时.
• 表面安装 (SMT) 0402组件: ±3050μm定位精度.需要在选择和位置位置进行视觉指导的校正.高端SMT机器 (Fuji NXT,Panasonic NPM) 在100,000+CPH时达到 ±25μm.
• 精密射BGA包: ±50μm放置在0.4mm射BGA上.机器视觉对PCB信托器进行配合.在重新流动时需要进行热膨胀的温度补偿.
• ** 合 (半导体):** 标准合为1015μm; 高级包装为35μm (翻芯片,芯片集成). 需要微微型机器视觉和热补偿的门阶段.
• 电线结合: ±25μm用于结合位.球结合速度:在现代机器上1525电线/秒 (库利克和索法,ASE集团).

电子制造机器人类型

达尔塔机器人用于高速的取取物和地点

由于其特殊的速度和加速特性,多达机器人 (并行动力学,三臂配置) 主导高速组件采集应用.

• 性能: ABB FlexPicker IRB 360 实现轻量级组件的150多次/分钟 (2.5次/秒) 速度. 速度达15G. 实用负载:18公斤.
• **工作空间:**圆柱工空间直径8001600mm,高度200600mm. 适合基于运输机的接.
• 限制: 限制力控制,限制在3DOF转换 (大多数变体). 增加手腕旋转需要第四个电机,降低速度.
• 最适合: 囊包装填充,PCB排行,组件分类,速度占据精度的食物选和位置.

电路板组装机器人

选择性合规性分分化机器人武器 (SCARA) 是PCB级装配的标准,需要高水平速度,严格垂直合规性.

• **性能:**典型的SCARA (Epson LS3,FANUC SR-6iA):可重复1025μm,可用载荷46kg,可达4001,000mm.
• 速度: 循环时间为标准的选择和位置操作0.30.6秒.由于低惯性和更简单的动力学,比6DOF臂快.
• **视觉整合:**大多数工业SCARA系统都与2D机器视觉整合,可实现信任性对齐和组件验证.
• **最适合:**PCB组件,小型电子组件,连接器插入,螺丝驱动到定义位置.

灵活线的协作武器

对于频繁的换换机的小型电子产品,6-DOF协作臂 (UR5e,Fanuc CRX-10iA) 提供了固定自动化无法匹配的灵活性.

• 变换时间: 配备快速变换工具的协作手臂 (OnRobot,Schunk) 可以在515分钟内进行重组,而用于专用自动化.
• 强力控制: 配合臂和强力矩传感器 (ATI,OnRobot HEX) 能够为压力连接器,电缆座椅和ESD敏感组件进行符合的插入.
• **限制:**慢 (周期时间38秒对 SCARA而言0.30.6秒),重复性较低 (±2550μm对 ±1025μm).不适合高体积的SMT.

机器视觉集成

• **2D条码和QR:**通过PCB序列号和条码标签跟踪组件.Cognex DataMan或Keyence SR-X系列以150+读/分钟达到<100ms读时.
• 2D信任配合: PCB信任标志检测,在组件放置前进行绝对位置纠正.
• **3D结构光检查:**后回流接关节检查 (SPI, AOI) 使用边缘投影或激光三角测量接接粘合高度和关节几何.Koh Young,Saki和Omron系统在全 PCB扫描速度时达到510μm的高度测量精度.
• AOI (自动光学检查): 后置和后回流检查缺失组件,极度错误和桥梁.现代AOI系统 (Mycronic MY700,Orbotech) 检测到错误的错误率在 <50 PPM.

清洁室要求

• **ISO类分类:**半导体接和线结需要ISO类56 (1001,000颗粒/m3 ≥0.1μm).PCB SMT组装通常需要ISO类78.
• **机器人颗粒生成:**工业机器人从结合磨损,滑排气和伺服热产生颗粒.清洁室级机器人 (FANUC M-1iA/CR,Stäubli TX2 CR系列) 使用密封的关节,白色氧涂层和HEPA过的正压内部,以满足ISO 5要求.
• **ESD保护:**所有工具,终端效应器和机器人表面必须是ESD安全的 (表面阻力105109 Ω/sq) 半导体和组装PCB处理. 这适用于机器人电缆,这些电缆必须使用ESD散射克.
• **热管理:**机器人伺服电机产生热量.在清洁室,强制空气冷却必须以HEPA过.避免附近的超声清洁系统.

欧盟的成绩和缺陷率目标

Process	OEE Target	Defect Rate Target	Key Quality Metric
SMT placement	>92%	<50 PPM defect escape	Cpk >1.67 for critical dimensions
Die attach	>88%	<10 PPM void defects	Void rate by SAM inspection
Wire bonding	>90%	<5 PPM bond failures	Pull test, shear test compliance
AOI inspection	>95%	<100 PPM false escape	ROI: detected defect / false call ratio
Conformal coating	>90%	0 holidays (gaps)	100% thickness inspection by UV

电子制造自动化代表了技术上最具要求的机器人部署.RCSV的[解决方案团队]T1) 拥有精密电子组装机器人集成的经验,可以提供系统选择和部署架构的建议.

精密机器人解决方案

斯威尔士国家安全委员会与电子制造商合作,专门为精确的选用,检查和灵活的组装机器人工作.

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