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贴装元器件放置PCB焊盘上的设备:拱架型和转塔型

  PCB焊盘是指元件通过PCB上的引线孔,用焊锡焊接固定在PCB上,印制导线把焊盘连接起来,实现元件在电路中的电气连接。引线孔及周围的铜箔称为焊盘。通常把贴装元器件放置PCB焊盘上的设备使用的是贴片机。贴片机又称“贴装机”、“表面贴装系统”(Surface Mount System),在生产线中,它配置在点胶机或丝网印刷机之后,是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。分为手动和全自动两种。

  贴片机原理:

  拱架型

  元件送料器、基板(PCB)是固定的,贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动,将元件从送料器取出,经过对元件位置与方向的调整,然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上,所以得名。

  拱架型贴片机对元件位置与方向的调整方法:

  1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。

  2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法可实现飞行过程中的识别,但不能用于球栅列陈元件BGA。

  3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向,一般相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别,比激光识别耽误一点时间,但可识别任何元件,也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统,机械结构方面有其它牺牲。

  这种形式由于贴片头来回移动的距离长,所以速度受到限制。现在一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度,即一个梁上的贴片头在取料的同时,另一个梁上的贴片头贴放元件,速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中,同时取料的条件较难达到,而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴,换吸料嘴有时间上的延误。

  这类机型的优势在于:系统结构简单,可实现高精度,适于各种大小、形状的元件,甚至异型元件,送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产,也可多台机组合用于大批量生产。

  转塔型

  元件送料器放于一个单坐标移动的料车上,基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上,贴片头安装在一个转塔上,工作时,料车将元件送料器移动到取料位置,贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件,经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度),在转动过程中经过对元件位置与方向的调整,将元件贴放于基板上。

  对元件位置与方向的调整方法:

  1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向,这种方法能达到的精度有限,较晚的机型已再不采用。

  2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向,相机固定,贴片头飞行划过相机上空,进行成像识别。

  一般,转塔上安装有十几到二十几个贴片头,每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点,将动作细微化,选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成,所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。

  此机型在速度上是优越的,适于大批量生产,但其只能用带状包装的元件,如果是密脚、大型的集成电路(IC),只有托盘包装,则无法完成,因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂,造价昂贵,最新机型约在US$50万,是拱架型的三倍以上。

  愈来愈多的制造厂商将需要评估不同的编程解决方案对生产效率、生产线的计划调度、PCB的价格、工艺过程控制、客户管理和主要设备的价格等所带来的冲击。最全面的解决方案可能是一种综合了自动化编程、ATE和IEEE边界扫描编程方法的组合体。

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