Transcript 第五章SMT贴片工艺与贴

第五讲 SMT贴片工艺与贴片机
主讲 ： 姜小刚
自动贴片机的主要结构
自动贴片机相当于机器人的机械手，能按照事先编制好的程序把元器件从包装
中取出来，并贴放到电路板相应的位置上。贴片机有多种规格和型号，但它们的基
本结构都相同。
贴片机的基本结构包括设备本体、片状元器件供给系统、电路板传送与定位装
置、贴装头及其驱动定位装置、贴片工具(吸嘴)、计算机控制系统等。为适应高密度
超大规模集成电路的贴装，比较先进的贴片机还具有光学检测与视觉对中系统，保
证芯片能够高精度地准确定位。图6-1a是多功能贴片机的照片, 图6-1b是台式半自动
贴片机的照片。
贴装头
• 贴装头也叫吸—放头，是贴片机上最复杂、最关键的部分，它相
• 当于机械手，它的动作由拾取—贴放和移动—定位两种模式组成。贴
• 装头通过程序控制，完成三维的往复运动，实现从供料系统取料后移
• 动到电路基板的指定位置上的操作。贴装头的端部有一个用真空泵控
• 制的贴装工具(吸嘴)，不同形状、不同大小的元器件要采用不同的吸
• 嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，异形元件(例如没有吸取平面的
• 连接器等)用机械爪结构拾放。当换向阀门打开时，吸嘴的负压把
• SMT元器件从供料系统(散装料仓、管状料斗、盘状纸带或托盘包装)
• 中吸上来；当换向阀门关闭时，吸盘把元器件释放到电路基板上。贴
• 装头通过上述两种模式的组合，完成拾取—贴放元器件的动作。
台式半自动贴片机
多功能贴片机
•
贴装头的种类分为单头和多头两大类，多头贴装头又分为固
定式和旋转式，旋转式包括水平旋转/转塔式和垂直旋转/转盘式
两种。图6-2 所示是垂直旋转/转盘式贴装头，旋转头上安装有12
个吸嘴，工作时每个吸嘴均吸取元件，吸嘴中都装有真空传感器
与压力传感器。这类贴装头多见于西门子公司的贴装机中，通常
贴装机内装有两组或四组贴装头，其中一组在贴片，另一组在吸
取元件，然后交换功能以达到高速贴片的目的。如西门子的HS50贴片机贴片速度为每小时5万个，而该公司2005年推出的
SIPIACES-X系列贴片机的贴片速度已达到每小时8万个。
图所示是松下公司MSR型水平旋转/转塔式贴片机的结构图。
工作时，16个贴片头仅做圆周运动，贴片机工作时贴片头在位号①处吸元件，
所吸取的元件由仅做Y方向来回运动的料架提供，当贴片头吸取元件后，在
位号②处检测被吸起元件高度Δt，接着在位号③处，根据②位检测出元件
的高度进行自动调焦，并通过CCD识别检测元件的状态ΔX、ΔY和Δθ，在
运动过程中④校正转动修正Δθ，当贴片头运行到位⑤时，X-Y工作台控制
系统根据检测出的ΔX、ΔY和Δt，进行位置校正，并在瞬时间内完成贴片
过程，然后贴片头继续运行，完成不良元件的排除(在③位判别不合格的元
件将不贴装)和更换吸嘴，并为吸取第2元件做准备，此时料架将第2种元件
的feeder送到①号位。通常一个贴片周期仅为0.08s,在这时间内，X-Y工作
完成定位，料架完成送料的准备过程。
MSR型水平旋转/转塔式贴片机的结构图
• 供料系统
•
适合于表面组装元器件的供料装置有编带、管状、托盘和散装等
几种形式。供料系统的工作状态根据元器件的包装形式和贴片机的类
型而确定。贴装前，将各种类型的供料装置分别安装到相应的供料器
支架上。随着贴装进程，装载着多种不同元器件的散装料仓水平旋转，
把即将贴装的那种元器件转到料仓门的下方，便于贴装头拾取；纸带
包装元器件的盘装编带随编带架垂直旋转；管状送料器定位料斗在水
平面上二维移动，为贴装头提供新的待取元件。
• 电路板定位系统
•
电路板定位系统可以简化为一个固定了电路板的X—Y二维平面移动的
工作台。在计算机控制系统的操纵下，电路板随工作台沿传送轨道移动到工
作区域内，并被精确定位，使贴装头能把元器件准确地释放到一定的位置上。
精确定位的核心是“对中”，有机械对中、激光对中、激光加视觉混合对中
以及全视觉对中方式。
• 计算机控制系统
•
计算机控制系统是指挥贴片机进行准确有序操作的核心，目前大多数贴
片机的计算机控制系统采用Windows界面。可以通过高级语言软件或硬件开
关，在线或离线编制计算机程序并自动进行优化，控制贴片机的自动工作步
骤。每个片状元器件的精确位置，都要编程输入计算机。具有视觉检测系统
的贴片机，也是通过计算机实现对电路板上贴片位置的图形识别。
• 对贴片质量的要求
• 要保证贴片质量，应该考虑三个要素：
• 贴装元器件的正确性
• 贴装位置的准确性
• 贴装压力(贴片高度)的适度性。
• 1.贴片工序对贴装元器件的要求
•
①元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记，都应该符合产
品装配图和明细表的要求。
•
②被贴装元器件的焊端或引脚至少要有厚度的1／2浸入焊锡膏，一
般元器件贴片时，焊锡膏挤出量应小于0.2 mm；窄间距元器件的焊锡
膏挤出量应小于0.1 mm。
•
③元器件的焊端或引脚都应该尽量和焊盘图形对齐、居中。再流焊
时，熔融的焊料使元器件具有自定位效应，允许元器件的贴装位置有一
定的偏差。
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