Dizgi Makinesi (SMD Pick and Place) Nedir? Türleri ve Çalışma Prensibi

Dizgi makinesi, elektronik kart üretiminin kalbidir. İngilizcede SMD pick and place machine olarak bilinen bu cihaz; reel içindeki mikroskobik komponentleri programlanmış koordinatlara mikron hassasiyetiyle yerleştirir. Modern bir SMT hattında dizgi makinesi olmadan seri üretim imkansızdır. Bu rehberde dizgi makinelerinin nasıl çalıştığını, hangi tiplerinin bulunduğunu, nozzle ve besleyici sistemlerini, hız/CPH kavramlarını ve fason vs kendi hat yatırımı kararını tüm detaylarıyla ele alıyoruz.

Dizgi Makinesi Nedir?

Dizgi makinesi (İngilizce: pick and place machine, kısaltma: P&P), önce reel veya tray içindeki SMD komponenti vakumlu nozzle ile alan (pick), ardından PCB üzerindeki programlanmış koordinata yerleştiren (place) otomatik bir CNC benzeri sistemdir. Kart üretimi öncesinde stencil printer lehim pastasını bastıktan sonra dizgi makinesi devreye girer.

Sektörde SMD dizgi makinesi, pick and place makinesi, SMT dizgi makinesi vePCB dizgi makinesi aynı cihaza verilen farklı isimlerdir. Halk arasında zaman zaman 'PCB makinesi' de denir ancak bu terim daha geniştir ve stencil printer, reflow fırını, AOI gibi diğer ekipmanları da kapsar.

Dizgi Makinesi Nasıl Çalışır?

Bir dizgi çevrimi genelde şu adımlardan oluşur:

1. PCB tanıma: Üst kamera, kart üzerindeki fiducial noktaları tarayarak gerçek koordinat sistemini belirler.
2. Komponent alma: Nozzle, besleyicideki (feeder) komponenti vakumla kapar.
3. Vision kontrol: Alt kamera, nozzle'a yapışmış komponenti tarayıp merkezini ve açısını hesaplar; kaymayı ve eğikliği kompanse eder.
4. Yerleştirme: Nozzle, hesaplanan hedef koordinata gider, gerekiyorsa Z ekseninde iner ve komponenti pad'e bırakır.
5. Vakum kesme: Vakum kapatılır; komponent lehim pastasının yapışkanlığı ile pad üzerinde kalır.

Tüm bu adımlar saniyenin onda birinde tamamlanır. Yüksek hızlı makinelerde birden fazla nozzle ve kafa (head) paralel çalışır.

Dizgi Makinesi Tipleri

1. Chip Shooter (Yüksek Hız)

Rotary head veya revolver kafa yapısıyla çalışan, sadece küçük pasif komponentler (0201, 0402, 0603) için optimize edilmiş makinelerdir. 100.000+ CPH performans sunar. Cep telefonu, akıllı saat gibi çok yüksek adetli üretimlerde kullanılır.

2. Multi-Function / Flexible

Hem pasif komponentleri hem de IC, BGA, konnektör gibi büyük bileşenleri yerleştirebilen genel amaçlı makinelerdir. 20.000-40.000 CPH civarında çalışır. Türkiye'deki EMS üreticilerinin büyük çoğunluğu bu tip makineleri kullanır.

3. Odd-Form / IC Placement

Büyük IC, konnektör ve modüller için özelleşmiş, düşük hızlı ama yüksek hassasiyetli makinelerdir. QFP, BGA ve LGA gibi fine-pitch bileşenler için idealdir.

4. Desktop / Masaüstü Makineler

Neoden, CHM-T, TVM serileri gibi kompakt makineler; prototip atölyeleri, ARGE laboratuvarları ve üniversite fakülteleri için uygundur. 3.000-6.000 CPH performans, 8-40 arası feeder kapasitesi sunar. 0201 ve daha büyük komponentler yerleştirebilir; 01005 için genelde endüstriyel makine gerekir.

Dizgi Makinesinin Ana Bileşenleri

Kafa (Head) ve Nozzle

Kafa, X-Y ekseninde hareket eden ve nozzle'u taşıyan mekanik gruptur. Tek kafalı (single-head), çift kafalı (dual-head) veya revolver (çoklu nozzle döner kafa) yapılar vardır. Nozzle, hava emişiyle komponenti kapan uç parçadır; komponent boyutuna göre 0402'den QFN'ye kadar farklı boyutlarda seçilir.

Besleyici (Feeder)

Reel'lerdeki komponentleri belirli bir noktaya taşıyıp nozzle'a sunar. En yaygın tipler 8 mm, 12 mm, 16 mm, 24 mm ve 44 mm reel genişliklerine göre standardize edilmiştir. Tray besleyiciler ise özellikle IC ve büyük komponentler için matrisli tepsi kullanır. Bir makinenin feeder kapasitesi, tek pass'te yerleştirebileceği unique parça sayısını doğrudan belirler.

Vision Sistemi

Üst kamera fiducial tarama için, alt kamera nozzle'daki komponent merkezleme için kullanılır. Modern makinelerde 5-15 megapiksel yüksek çözünürlüklü kameralar; 0201 ve 01005 için 20 mikron altı yerleştirme hassasiyeti sağlar.

Kontrol Yazılımı ve Programlama

CAD-CAM yazılımları ile Pick & Place (.pos) ve BOM dosyaları kullanılarak dizgi programı hazırlanır. Modern makineler otomatik optimizasyon yapar: nozzle değiştirme ve gezinme sürelerini minimize edecek dizgi sırasını üretir.

Hız ve CPH Kavramı

CPH (Components Per Hour), saatte yerleştirilen komponent sayısıdır. Ancak katalog CPH ideal koşullardaki teorik değerdir; gerçek üretim CPH'i genelde bunun %60-80'i olur. Etkileyen faktörler:

• Nozzle değiştirme sayısı ve süresi.
• Kart boyutu ve feeder mesafesi.
• Vision işleme süresi (fine-pitch parçalarda daha uzun).
• Reel değiştirme molaları.

Kendi Dizgi Makinesi mi, Fason Dizgi mi?

Bu karar aylık kart üretim hacminize, ürün karmaşıklığına ve ARGE hızınıza bağlıdır:

• Aylık < 500 kart: Kesinlikle fason dizgi. Makine amortismanı kendini karşılamaz.
• 500 - 5.000 kart/ay: Fason öncelikli. Prototip ve düşük hacimli seri üretim için EMS partneri en verimli çözümdür.
• 5.000 - 20.000 kart/ay: Karar dönemi. Kendi masaüstü/orta segment makine + fason kombinasyonu düşünülebilir.
• > 20.000 kart/ay: Kendi hattınız orta vadede (24-36 ay) amorti olur; ancak IPC eğitimli operatör, AOI ve reflow yatırımını da eklemek gerekir.

Fason dizgi hizmetimiz için Fason Dizgi / EMS sayfamızı inceleyebilirsiniz.

Tasarımınız Dizgi Hızını Nasıl Etkiler?

İyi bir tasarım, dizgi süresini ve maliyetini doğrudan düşürür:

• Aynı yönelimde (0° veya 90°) yerleştirilmiş komponentler vision sürelerini azaltır.
• Standart paket boyutlarını tercih edin (0402, 0603, SOIC, QFN); egzotik paketler nozzle değişimi getirir.
• Panelizasyon ve fiducial yerleşimi kritik. Detaylar için DFM Rehberi yazımızı okuyun.
• Reel maliyetli az kullanılan parça sayısını azaltın; her unique MPN bir feeder yeri işgal eder.

Sıkça Sorulan Sorular