【正文】 ................................................ 31 貼裝工藝概述 ............................................................................................ 31 貼裝元器件的工藝要求 ........................................................................... 32 自動貼裝原理 ........................................................................................... 33 貼裝操作工藝規(guī)程 ................................................................................... 34 貼裝工藝常見的缺陷分析和改善 .......................................................................... 36 貼裝工藝常見缺陷分析 ........................................................................... 36 貼裝工藝的改善 ....................................................................................... 39 總 結(jié) ..................................................... 45 致 謝 ..................................................... 46 參考文獻(xiàn) ................................................... 47 附 錄 ..................................................... 48 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 緒論 表面貼裝技術(shù)，英文稱之為“ Surface Mount Technology”簡稱 SMT，它是將表面貼裝元器件 (無引腳活引腳的元器件 )貼、焊到印制電路板表面規(guī)定位置上的電路貼裝技術(shù)，所用的印制電路板無需鉆插裝孔。焊點(diǎn)缺陷率低高頻特性好。 B：來料檢測 PCB 的 A 面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠） 貼片 烘干 （固化） A 面回流焊接 清洗 翻板 PCB 的 B 面點(diǎn)貼片膠 貼片 固化 B 面波峰焊 清洗 檢測 返修） 此工藝適用于在 PCB 的 A 面回流焊， B 面波峰焊。 SMT 發(fā)展的主要技術(shù)目標(biāo)是把小型化的湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 片狀元件應(yīng)用在混合電路 (我國稱為厚膜電路 )的生產(chǎn)制造之中，從這個角度來說 SMT對集成電路的制造工藝和技術(shù)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來， 中國電子信息產(chǎn)品制造業(yè)加快了發(fā)展步伐，每年都以 20％以上的速度高速增長，成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，整體規(guī)模連續(xù)三年居全球第 2 位。 我們知道偉創(chuàng)力珠海工業(yè)園 SMT 生產(chǎn)線典型的設(shè)備包括了 焊膏印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流焊機(jī) 、波峰焊機(jī)、分板機(jī)、鋼網(wǎng)清洗機(jī)、吸板機(jī)、翻板機(jī)以及接駁臺 等一系列工藝裝備 。 本論文的制作采用了章節(jié)的模式，總共分為兩章。 網(wǎng)板印刷機(jī)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)板印刷機(jī)是將焊膏均勻、適量地涂敷到印刷電路板焊盤表面的專用工藝設(shè)備。 1．傳送機(jī)構(gòu) 網(wǎng)板印刷機(jī)傳送機(jī)構(gòu)是將基板由傳入軌道傳送至工作臺軌道印刷焊膏，印刷完畢后由傳出軌道傳出的裝置。當(dāng)基板通過軌道時， 產(chǎn)生對 光電傳感器的入射 光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而可檢測基板的有無。 圖 122 刮刀頭及驅(qū)動機(jī)構(gòu) 3．工作臺機(jī)構(gòu) 工作臺是提供基板定位、焊膏印刷的平臺，結(jié)構(gòu)如圖 123 所示。 4．離網(wǎng)機(jī)構(gòu) 離網(wǎng)機(jī)構(gòu)，即印刷機(jī)的 Z 軸升降機(jī)構(gòu)，如圖 124 所示。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 125工作臺 x、 y、θ驅(qū)動機(jī)構(gòu) 6．網(wǎng)板夾緊機(jī)構(gòu) 網(wǎng)板夾緊機(jī)構(gòu)如圖 126所示，主要用于夾緊網(wǎng)板。干洗是通過圖 127中滾動電機(jī)驅(qū)動無塵紙清洗焊膏，濕洗是通過圖 128中的溶劑泵運(yùn)轉(zhuǎn)抽取溶劑瓶中的酒精清洗網(wǎng)板背面的焊膏。氣缸 1動作，清潔機(jī)構(gòu)與視覺機(jī)構(gòu)連鎖，進(jìn)行網(wǎng)板清潔，氣缸 2動作，驅(qū)動清潔吸嘴的升降。圖像采集由CCD、鏡頭、光源、視頻圖像采集卡和計(jì)算機(jī)組成；圖像處理主要通過軟件編程完成圖像的噪聲去除、幾何變換和定位；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是把采集到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 MAR 點(diǎn)的特征值。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 印刷機(jī)氣路系統(tǒng) 網(wǎng)板印刷機(jī)工作除需電的驅(qū)動，還需有氣的驅(qū)動。印刷機(jī)氣路系統(tǒng)如圖 1211示。 圖 1211印刷機(jī)氣源 圖 1212氣缸供氣原理圖 印刷機(jī)電器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 印刷機(jī)電器控制的核心部分是電控柜，整體結(jié)構(gòu)如圖 1213 所示。 圖 1213 印刷機(jī)電控柜 印刷機(jī)電控柜電源位于其左半部，如圖 1214 所示，通過這部分產(chǎn)生各電氣部件所需的電源電壓或電源控制電壓。一路控制著網(wǎng)板的清潔，控制為三相 200V，一路控制真空吸附的真空泵，控制電壓也為三相 200V,還有一路控制伺 服驅(qū)動器及濾波器電源，控制電壓為單相 200V. 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 1215 印刷機(jī)內(nèi)部電源控制電路 印刷機(jī)驅(qū)動器板卡主要位于電控柜的右半部，如圖 1216 所示。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 1217 印刷機(jī)信號處理基板 RY 基板的主要功能是通訊； JK JK2 基板主要功能是傳輸信號； MM 基板主要功能是傳遞各基板間的電源和信號。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 1219 運(yùn)動控制卡 圖像采集卡如圖 1220 所示，它主要 作 PCB 和網(wǎng)板的 MARK 點(diǎn)的圖像采集。 本章將著重討論貼片機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，工作原理，各類貼片機(jī)的主要特點(diǎn)以及 IPC最新推出的貼片機(jī)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) ，為選購及組織驗(yàn)收貼片機(jī)提供依據(jù)。 機(jī)架 機(jī)架是機(jī)器的基礎(chǔ)，所有的傳動、定位、傳送機(jī)構(gòu)均牢固地固定在它上面，大部分型號的貼片機(jī)及其各種供料器也安置在上面，因此機(jī)架應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和鋼性。 （ 2）鋼板燒焊式 這類機(jī)架由各種規(guī)格的鋼板等燒焊而成，再經(jīng)時效處理以減少應(yīng)力變形。通常機(jī)器在運(yùn)行過程中應(yīng)平穩(wěn)、輕松、無震動感 (用金屬幣立于機(jī)器上不會出現(xiàn)翻倒 )，從某種意義上來講機(jī)架起著關(guān)鍵作用。傳送機(jī)構(gòu)根據(jù)貼片機(jī)的類型又分為兩種。通常光學(xué)定位的精度高于機(jī)械定位，但定位時間較長。 X， Y與 Z/θ伺服，定位系統(tǒng)。上述兩種 X， Y 定位系統(tǒng)中， X 導(dǎo)軌沿 Y 方向運(yùn)動，從運(yùn)動的形式來看，屬于連動式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是 X 導(dǎo)軌受 Y 導(dǎo)軌支撐，并沿 Y 軸運(yùn)動，它屬于動式導(dǎo)軌（ Moving Rail）結(jié)構(gòu)。同理， PCB 承載平臺也以同樣的方法，實(shí)現(xiàn) XY方向正交平行移動。這樣帶動軸基座在直線軸承往復(fù)運(yùn)動，兩個方向傳動部件組合在一起組成 XY 傳動系統(tǒng)。目前，貼片機(jī)上使用的位移傳感器有圓光柵編碼器、磁柵尺和光柵尺，現(xiàn)將它們的 結(jié)構(gòu)與原理介紹如下。 編碼器在工作時，可以檢測出轉(zhuǎn)動件的位置、角度、及角加速度，它可以將這 些物理量轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)就可以根據(jù)這些量來控制驅(qū)動裝置，因此，圓光柵編碼器通常裝在伺服電機(jī)中，而電機(jī)直接與滾珠絲桿相連。磁柵尺是在非導(dǎo)磁性標(biāo)尺基礎(chǔ)上采用化學(xué)涂覆或電鍍工藝沉積一層磁性膜（一般 1020微米），在磁性膜上錄制代表一定長度具有一定波長的方波或正弦波磁軌跡信號。一般高精度自動貼片機(jī)采用此裝置。光柵讀數(shù)頭由指示光柵 、光源、透鏡及光敏器件組成。但裝有光柵尺的貼片機(jī)對環(huán)境要 求比較高，特別是防塵，塵埃落在光尺上將會引起貼片機(jī)出故障。但這種做法，機(jī)械噪音大，運(yùn)行速度受到限制，貼片頭的停止與啟動均會產(chǎn)生應(yīng)力， 導(dǎo)致震動并可能會影響貼片精度。 Z 軸 [HEAD]伺服， 定位系統(tǒng) 在通用型貼片機(jī) [泛用機(jī) ]中，支撐貼片頭的基座固定在 X導(dǎo)軌上 ,基座本身不做 “Z”方向的運(yùn)動。采用 A C/DC 伺服馬達(dá) 滾珠絲桿控制時，其馬達(dá) 滾珠絲桿安裝在 吸嘴上方；采用 AC/DC 伺服馬達(dá) 同步帶控制時，其馬達(dá)則可安裝在側(cè)位，通過齒輪轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)吸嘴在 Z 方向的控制。松下 MSR型貼片機(jī)的微型馬達(dá)的分辨率為 度 /脈沖 ,它通過高精度的諧波驅(qū)動器 (減速比為30:1),直接驅(qū)動吸嘴裝置，由于諧波驅(qū)動器具有輸入軸與輸出軸同心度高、間隙小、震動低等優(yōu)點(diǎn)，故吸嘴的 θ 方向?qū)嶋H分辨率高達(dá) 度 /脈沖 ,確保了貼片精度的提高。 （ 1）、光學(xué)定位系統(tǒng)原理 貼片頭吸取元件后， CCD 攝象機(jī)對元器件成像，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖象信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析出元器件的幾何尺寸和幾何中心，并與控制程序中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出吸嘴中心與元器件中心在△ X，△ Y 和△ θ 的誤差，并及時反饋至控制系 統(tǒng)進(jìn)行修正，保證元器件引腳與 PCB 焊盤重合。而人眼處理的灰度值僅在 50～ 60 左右，因此機(jī)器的處理能力遠(yuǎn)高于人眼的處理能力。在處理 高分湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 辨率的情況下采用小視野 CCD，在處理大器件時則使用大視野 CCD。 （ 5）、光學(xué)系統(tǒng)的作用 貼片機(jī)中的光學(xué)系統(tǒng)，在工作過程中首先是對 PCB 的位置確認(rèn)。 在對 PCB 位置確認(rèn)后，接著是對元器件的確 認(rèn)，包括： 1）、元件的外形是否與程序一致； 2）、元件中心是否居中； 3）、元件引腳的共面性和形變。隨著細(xì)間距 IC 大量使用，花費(fèi)在器件光學(xué)對中的時間越來越長，如貼裝 間距 IC 速度高達(dá)每小時 10 000 片，但貼裝 IC 速度僅為 1000～ 2020 片 /小時，即速度下降到 1/10～ 1/5；隨著電子產(chǎn)品復(fù)雜程度的提高，細(xì)間距 IC 的應(yīng)用已越來越廣泛，目前先進(jìn)的貼片機(jī)采用飛行對中技術(shù)，實(shí)現(xiàn) QFP 等器件吸起來后，在送湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 至貼片位置之前，即在運(yùn)動中就將位置校正好，因此大大節(jié)約了器件的對中速度。貼片頭的發(fā)展是貼片機(jī)進(jìn)步的標(biāo)志，貼片頭已由早期的單頭、機(jī)械對中發(fā)展到多頭光學(xué)對中，下列為貼片頭的種類形式： 單頭 貼片頭 { 固 定式 多頭 { 水平旋轉(zhuǎn) 式 ∕ 轉(zhuǎn)塔式 旋轉(zhuǎn)式 { 垂直旋轉(zhuǎn) ∕ 轉(zhuǎn)盤式 （ 1）、固定單頭 早期單頭貼片機(jī)是由吸嘴、定位爪、定位臺和 Z 軸、 θ 角運(yùn)動系統(tǒng)組成，并固定在 X、 Y 傳動機(jī)構(gòu)上。 （ 2）、固定式多頭 這是通用型貼片機(jī) [泛用機(jī) ]采用的結(jié)構(gòu)，它在原單頭的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即由單頭增加到了 3～ 6 個貼片頭。 隨著貼片頭由機(jī)械式改為吸嘴式，其吸嘴的技術(shù)也相應(yīng)提高。早期采用合金材料，以后又改為碳纖維耐磨塑料材料，更先進(jìn)的吸嘴則采用陶瓷材料及金剛石，使吸嘴更耐用。每貼一個元件僅需 左右的時間。故可以吸放多種大小不同的元件。通常此類貼片機(jī)中安裝兩組或四組旋轉(zhuǎn)頭，其中一組頭在貼片，而另一組則在吸取元件，然后交換功能，以達(dá)到高速貼片的目的。根據(jù) SMC/SMD 包裝的不同，供料器通常有帶狀（ tape）、管狀（ stick）、盤狀（ waffle）和散料等幾種。 根據(jù)材質(zhì)不同，有紙編帶，塑料編帶及黏結(jié)式編帶，其中紙編帶包裝與塑料編帶的器件，可用同一種帶狀供料器，而黏結(jié)式塑料編帶所使用的帶狀供料器湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 的形式有所不同，但不管那種材料的包裝帶，均有相同的結(jié)構(gòu)。 W 指帶寬，帶寬已有標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，有 8mm,12mm,16mm,24mm 和 0603 以上尺寸元件的同步孔距均為 4mm,而小于 0603 尺寸的包裝帶上的同步孔距則為 2mm,故定購供料器時應(yīng)加以區(qū)別。供料器裝入供料站后，貼片頭按程序吸取元件并通過“進(jìn)給滾輪”給手柄一個機(jī)械信號，使同步 輪轉(zhuǎn)一個角度，使下一個元件送到供料位置上。機(jī)械式就是棘輪傳動結(jié)構(gòu)，它是通過向進(jìn)給手柄打壓驅(qū)動同步棘輪前進(jìn)的，所以稱為機(jī)械式，而電動式的同步棘輪的運(yùn)行則是依靠低速直流伺服電機(jī)驅(qū)動的。 2）、 Stick 供料器 管狀供料器的功能是反管子內(nèi)的器件按順序送到吸片位置供貼片頭吸取。通常這類器件引腳精細(xì)，極易碰傷，故采用上下托盤將器件的本體夾緊，并保證左右不能移動，便于運(yùn)輸和貼裝。