下一代印刷机的速度和吞吐量

作者:Michael L. Martel

GSP1504PRINTING01引言

最简单的描述,更快的印刷机逻辑上意味着更高的吞吐量。然而,整体速度取决于许多因素,包括印刷周期中各个步骤的周期时间(例如:模板擦拭频率、基板分离速度和印刷速度)。模板印刷机的整体吞吐量速度,即印刷每一板的速度,必须与生产线的能力相匹配。换句话说,如果生产线速度是由生产线末端的回流炉决定的,固定的时间/温度曲线显然较慢,那么,快速印刷机和/或高速贴片机也不会带来任何好处。生产线配置和平衡,要从整条生产线进行优化,因此能够高速大批量生产的印刷机仅是实现最大效益是一个重要的组成部分。

更高吞吐量的好处

生产线配置和平衡是生产线各工序实现最大效益的重要组成部分,从物料搬运系统(缓冲器、上下板机等)到各工艺设备的操作。具有高吞吐能力的印刷机是理论上的“快速”;机械系统、软件、框架稳定性、运动控制和排序,所有这些都对每台设备的有影响。全面了解印刷机的吞吐量能力,生产工程师可以在任何数量的生产线设置、配置或场景中最大灵活性地利用每台设备的优势。单台印刷机有足够的吞吐量,可应对2条生产线,从而得到充分利用,节省设备投资。如果为2条生产线买2台印刷机,2台印刷机都不会被充分利用。GSP1504PRINTING02

当我们讨论“速度”时,我们真正要讨论是“吞吐量”,即一块PCB从进入印刷机、印刷到退出印刷机所需的时间。这与“周期”时间是不同的。总吞吐量是这一工艺各周期时间的总和,包括印刷行程、模板擦拭、PCB排序、对齐等过程。有些周期时间可以缩短;有些则不能,如印刷行程,它将有一个最佳的速度(通常超不过)取决于所使用的焊膏类型、模板、模板开孔大小等。更高的吞吐量支持大批量生产及工艺。

有了更高的速度,你现在可以:

  • 以较慢的速度印刷;
  • 为了最佳印刷清晰度采用低模板分离速度;
  • 用MPM Edison高效率擦拭器更频繁地擦拭(如果需要);
  • 擦拭后精度印刷翻番。

有时间优化设置,提供最大可能的收益率!

什么是“快速”印刷机?

GSP1504PRINTING03印刷机的机械系统、软件、框架稳定性、运动控制和排序都对单台设备的整体运行速度有影响。“总吞吐量”时间是从PCB被引导进入设备直到退出设备的时间,是真正的测量速度。例如,一台设备的总吞吐量时间为15 s,将被认为是一台快速设备。总吞吐量时间是设备持有和印刷基板各个工序的时间总和,即对齐、印刷行程、模板底部擦拭、基板引导等各个工序周期时间的累积。

仅加快印刷行程,即刮刀在模板上的移动速度不是一种选择。根据不同的应用,例如是细间距还是标准间距,开孔的大小和形状,锡膏的触变性等,每一个应用都会有一个“理想”的印刷速度,以获得最高的产量同时将焊膏无缺陷地转移到PCB。良好的印刷效果是焊膏在刮刀前滚动并在一定压力下完全填充模板开孔。太快的印刷行程会开孔填充不足,还会通过剪切加速焊膏粘度崩溃。因此,一个理想的印刷行程速度需要一个维持数秒的印刷行程,缩短整个印刷周期时间将必须在其他方面考虑。

周期时间

PCB印刷涉及多个工序,但并不是每一工序都是每一块PCB印刷过程的一部分。例如,带自动擦拭系统的模板擦拭工序就是这样。制造工艺工程师可以选择设置擦拭器,每十块基板擦拭一次,或每三块基板擦拭一次,这取决于许多因素,但最终取决于模板底部开孔周围焊膏的溢出。很明显,工艺工程师希望将擦拭频率降到最低,因为擦拭也占用吞吐速率的时间,同时还有焊膏的损失成本。印刷工艺的变化如焊膏类型、粘度、模板开孔大小、基板形貌和密封等都影响擦拭频率。当需要时,根据所使用的擦拭系统类型,有特定的擦拭周期间隔时间,这个周期时间必须添加到如PCB对齐、基板操作、焊膏补充、印刷行程等中,建立或计算“真实”的吞吐量或速度。例如,新发布的MPM Edison印刷机平台达到每印刷一块基板平均15 s的吞吐量速度,包括印刷行程和模板擦拭;由于较低的模板擦拭频率要求,进一步缩短了平均印刷时间。

15 s吞吐量的计算

当然,每个应用都会有不同的吞吐速度,这取决于一些因素,包括(尤其是)所使用的焊锡膏类型、PCB尺寸大小、模板开孔大小和其他变量。所以,新型MPM Edison印刷机达到15 s的时间,是由使用标准板还是普通板以及印刷程序决定的,这将是大多数PCB印刷方案的基准。15 s的吞吐量是在下面的参数下实现的,包括印刷行程和擦拭行程:

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