手工表面貼裝smt技術(shù)論文(2)
手工表面貼裝smt技術(shù)論文
手工表面貼裝smt技術(shù)論文篇二
SMT貼片工藝技術(shù)概述
摘要：在SMT系列技術(shù)中，貼片機(jī)技術(shù)是最體現(xiàn)“高科技、自動(dòng)化”生產(chǎn)，最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù);貼片機(jī)是典型的高速度、高精度、高效率的專業(yè)電子設(shè)備;貼片機(jī)在整個(gè)工藝流程中對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。介紹了貼片機(jī)的組成，并對(duì)貼片機(jī)的主要部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服定位系統(tǒng)、識(shí)別系統(tǒng)和傳感器做了詳細(xì)介紹，最后探討了貼片機(jī)的類型。
關(guān)鍵詞：SMT貼片工藝;伺服定位系統(tǒng);傳感器
中圖分類號(hào)：TH11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2010)010-037-02
隨著電子技術(shù)與資訊產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展，在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，電子裝聯(lián)的技術(shù)裝備已從原來(lái)的勞動(dòng)密集型的手工機(jī)械操作轉(zhuǎn)為技術(shù)密集型的自動(dòng)化電子裝聯(lián)系統(tǒng)。SMT技術(shù)的出現(xiàn)從根本上改變了傳統(tǒng)的電裝生產(chǎn)形式，成為現(xiàn)代電子裝配技術(shù)一個(gè)新的里程碑。
SMT技術(shù)有三大關(guān)鍵工序：印刷一貼片一回流焊。其中貼片由貼片機(jī)完成。貼片機(jī)是SMT生產(chǎn)線中極其關(guān)鍵的設(shè)備之一。它通過(guò)吸取一位移一定位一放置等功能，實(shí)現(xiàn)了將SMD元件快速而準(zhǔn)確地貼裝到PCB板所指定的焊盤位置。
1、貼片機(jī)組成
貼片機(jī)實(shí)際上是一種精密的工業(yè)機(jī)器人，它充分發(fā)揮現(xiàn)代精密機(jī)械、機(jī)電一體、光電結(jié)合，以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的高科技成果，實(shí)現(xiàn)高速用是將待貼片的PCB輸入傳遞到貼片機(jī)的指定位置，并將貼完度、高精度、智能化的電子組裝制造設(shè)備。貼片機(jī)由以下5個(gè)主要部分組成：
貼片頭：貼片頭是貼片機(jī)關(guān)鍵部件，它拾取元件后能在校正系統(tǒng)的控制下自動(dòng)校正位置，并將元器件準(zhǔn)確地貼放到指定的位置。
供料器：將SMC/SMD按照一定規(guī)律和順序提供給貼片頭以供準(zhǔn)確地拾取，因此在貼片機(jī)占有較多的數(shù)量和位置。
計(jì)算機(jī)軟硬件：它是貼片機(jī)的控制與操作系統(tǒng)，指揮著貼片卓有成效地運(yùn)行。
2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作元件的PCB從貼片機(jī)輸出并傳送到表面貼片工藝的下一個(gè)設(shè)備中去，當(dāng)進(jìn)行PCB傳入時(shí)，該機(jī)構(gòu)要有精確的x、Y和z軸的定位功能，為了完成這個(gè)精確的定位功能，貼片機(jī)專門設(shè)置了一套基準(zhǔn)點(diǎn)視覺(jué)系統(tǒng)用于完成該機(jī)構(gòu)的視覺(jué)定位。
傳送機(jī)構(gòu)在軌道上安裝有薄而窄的皮帶，皮帶由安裝在軌道邊緣的皮帶輪帶動(dòng)，皮帶輪由安裝于軌道內(nèi)側(cè)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。皮帶傳送既有從左到右形式，又有從右到做左形式，分為前、中、后3部分，在前后兩部分安裝有光電傳感器，分別感應(yīng)PCB的輸入和傳出;在中部裝有PCB支撐夾緊機(jī)構(gòu)，以保證貼片過(guò)程中PCB的定位;在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)寬度，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的板寬。
3、伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它接受來(lái)自數(shù)控裝置的指令信號(hào)，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件，轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)和工作臺(tái)的聯(lián)系環(huán)節(jié)，在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)起到至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)包括了大量的電力電子器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合性強(qiáng)。
伺服系統(tǒng)按調(diào)節(jié)理論分為開環(huán)伺服系統(tǒng)，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)和全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。一般閉環(huán)系統(tǒng)為三環(huán)結(jié)構(gòu)：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。(1)位囂、速度和電流環(huán)均由：調(diào)節(jié)控制模塊、檢測(cè)和反饋部分組成。
(2)電力電子驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路和功率放大器組成。
(3)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)：位置控制包括位置、速度和電流控制;速度控制包括速度和電流的控制。
4、識(shí)別系統(tǒng)
4.1 識(shí)別系統(tǒng)的原理
識(shí)別系統(tǒng)又稱視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)，高性能貼片機(jī)普遍采用視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)。視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，當(dāng)貼片機(jī)上的吸嘴吸取元件后，在移到貼片位置的過(guò)程中，由固定在貼片頭上的或固定在機(jī)身某個(gè)位置上的照相機(jī)獲取圖像，并且通過(guò)影像探測(cè)元件的光密度分布，這些光密度以數(shù)字形式再經(jīng)過(guò)照相機(jī)上許多細(xì)小精密的光敏元件組成CCD光耦陣列，輸出0-255級(jí)的灰度值?；叶戎蹬c光密度成正比，灰度值越大，則數(shù)字化圖像越清晰。數(shù)字化信息經(jīng)存儲(chǔ)、編碼、放大、整理和分析，將結(jié)果反饋到控制單元，并把處理結(jié)果輸出到伺服系統(tǒng)中去調(diào)整補(bǔ)償元件吸取的位置偏差，最后完成貼片操作。
4.2 識(shí)別系統(tǒng)的種類
視覺(jué)系統(tǒng)一般分為俯視、仰視、頭部或激光對(duì)齊，視位置或攝像機(jī)的類型而定。
(1)俯視攝像機(jī)在電路板上搜尋目標(biāo)(稱作基準(zhǔn))，以便在組裝前將電路板置于正確位置;
(2)仰視攝像機(jī)用于在固定位置檢測(cè)元件，一般采用CCD技術(shù)，在安裝之前，元件必須移過(guò)攝像機(jī)上方，以便做視覺(jué)對(duì)中處理。粗看起來(lái)，好象有些耗時(shí)。但是，由于貼片頭必須移至供料器收集元件，如果攝像機(jī)安裝在拾取位置(從送料處)和安裝位置(板上)之間，視像的獲取和處理便可在安裝頭移動(dòng)的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行，從而縮短貼裝時(shí)間。
(3)頭部攝像機(jī)直接安裝在貼片頭上，一般采用line-sensor技術(shù)。在拾取元件移到指定位置的過(guò)程中完成對(duì)元件的檢測(cè)，這種技術(shù)又稱為“飛行對(duì)中技術(shù)”，它可以大幅度提高貼裝效率。該系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成：一個(gè)模塊是由光源與鏡頭組成的光源模塊。光源采用LED發(fā)光二極管與散射透鏡，光源透鏡組成光源模塊。另一個(gè)模塊為接收模塊，采用Line CCD及一組光學(xué)鏡頭組成接收模塊。此兩個(gè)模塊分別裝在貼片頭主軸的兩邊，與主軸及其它組件組成貼片頭。貼片機(jī)有幾個(gè)貼片頭，就會(huì)有相應(yīng)的幾套視覺(jué)系統(tǒng)。
(4)激光對(duì)齊是指從光源產(chǎn)生一適中的光束，照射在元件上，來(lái)測(cè)量元件投射的影響。這種方法可以測(cè)量元件的尺寸、形狀以及吸嘴中心軸的偏差。這種方法快速，因?yàn)椴灰髲臄z像機(jī)上方走過(guò)。但其主要缺陷是不能對(duì)引腳和密間距元件作引腳檢查，對(duì)片狀元件則是一個(gè)好選擇。
5、傳感器
5.1 傳感器的定義
能夠感受規(guī)定的被測(cè)量。并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
傳感器的狹義定義：能夠把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。傳感器的將來(lái)定義：能把外界信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出的器件。
5.2 傳感器的組成
由傳感器的嚴(yán)格定義，就可以知道傳感器是由敏感元件和變換元件組成。
敏感元件：將無(wú)法直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康奈锢砹哭D(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯幼優(yōu)殡娏康奈锢砹俊?/p>
轉(zhuǎn)換元件：將非電物理量直接轉(zhuǎn)換為電量。
6、貼片機(jī)類型
6.1 拱架型
元件送料器，基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送料器與基板之間來(lái)回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。
該類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。該類機(jī)型的缺點(diǎn)：貼片頭來(lái)回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制。
6.2 轉(zhuǎn)塔型
元件送料器放于一個(gè)單坐標(biāo)移動(dòng)的料車上，基板(PCB)放于一個(gè)X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上。工作時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)180度到貼片位置，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程經(jīng)過(guò)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。
該類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)：轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝至5-6個(gè)真空吸嘴。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí)別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng)、貼放元件等動(dòng)作都可以在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義的高速度。貼裝時(shí)間可達(dá)到0.080.10秒鐘一片元件。該類機(jī)型的缺點(diǎn)：貼裝元件類型的限制，并且價(jià)格昂貴。
參考文獻(xiàn)：
[1]王天曦，王豫明，貼片工工藝與設(shè)備[M]，北京：電子工業(yè)出版社。2008
[2]張文典，實(shí)用表面組裝技術(shù)(第二版)[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2006
[3]周德儉，表面組裝工藝技術(shù)[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2002
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