【正文】 ................... 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(chēng)之為“ Surface Mount Technology”簡(jiǎn)稱(chēng) SMT，它是將表面貼裝元器件 (無(wú)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(wú)需鉆插裝孔。 圖紙要求：按工程制 圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)。且設(shè)計(jì)中要求圖文并茂，思路清晰。隨著中國(guó)電子制造業(yè)的高速發(fā)展，中國(guó)的 SMT 技術(shù)及產(chǎn)業(yè)也同步迅猛發(fā)展，整體規(guī)模也居世界前列。具體地說(shuō)，就是首先在印制電路板焊盤(pán)上涂布焊錫膏，再將表面貼裝 元器件準(zhǔn)確地放到涂有焊錫膏的焊盤(pán)上，通過(guò)加熱印制電路板直至焊錫膏熔化，冷卻后便實(shí)現(xiàn)了元器件與電路之間的互聯(lián)。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)論文 《 SMT 貼裝設(shè)備與工藝》 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印 件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 20 世紀(jì) 70 年代，以發(fā)展銷(xiāo)售類(lèi)產(chǎn)品著稱(chēng)的日本電子行業(yè)敏銳地發(fā)現(xiàn)了 SMT 的先進(jìn)性，并迅速在電子行業(yè)推廣，很快推出 SMT 專(zhuān)用焊料 (焊錫膏 )和專(zhuān)用設(shè)備 (貼片機(jī)、再流焊爐、印刷機(jī) )以及各種片式元器件，極大地豐富了 SMT 的內(nèi)涵，也為 SMT 的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本課題就是首先是以標(biāo)準(zhǔn)的 SMT 生產(chǎn)線為依據(jù)闡述 SMT 的意義及 SMT 貼裝設(shè)備的關(guān)鍵作用，進(jìn)而分析典型 SMT 貼裝設(shè)備（以西門(mén)子或三洋等較新的型號(hào)機(jī)為例）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、部件原理、工作流程、設(shè)備選型、產(chǎn)線配置、維護(hù)方法、發(fā)展趨勢(shì)，以及貼裝過(guò)程中的質(zhì)量控制等關(guān)鍵問(wèn)題。 、設(shè)計(jì)參考書(shū) 《電子產(chǎn)品制造工藝》、《 SMT 培訓(xùn)教材》、《電子產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)與檢修》、《 SMT 器件》等。 曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫(huà)，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。具體地說(shuō)，就是首先在印制電路板焊盤(pán)上涂布焊錫膏，再將表面貼裝元器件準(zhǔn)確地放到涂有焊錫膏的焊盤(pán)上，通過(guò)加熱印制電路板直至焊錫膏熔化，冷卻后便實(shí)現(xiàn)了元器件與電路之間的互聯(lián)。在 PCB 的 B 面組裝的 SMD 中，只有 SOT 或SOIC（ 28）引腳以下時(shí)，宜采用此工藝。隨著中國(guó)電子制造業(yè)的高速發(fā)展，中國(guó)的 SMT 技術(shù)及產(chǎn)業(yè)也同步迅猛發(fā)展，整體規(guī)模也居世界前列。每章的內(nèi)容詳略得當(dāng)，連接緊密，論文中出現(xiàn)的零件器材大部都講述了其作用以便更好的介紹了 設(shè)備的結(jié)構(gòu)，使內(nèi)容連接恰當(dāng)，增加可讀性。印刷機(jī)傳送機(jī)構(gòu)如圖 121 所示。 圖 123 印刷工作臺(tái) 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） 8 基板在工作臺(tái)上定位首先是通過(guò)光纖感應(yīng) 器的檢測(cè)感知，其定位方式主要由基板邊夾、上夾以及頂針等形式。網(wǎng)板按一定方向沿網(wǎng)板支撐框架放入，左右網(wǎng)板支撐框架各有兩只氣缸，氣缸工作， 網(wǎng)板夾緊。 圖 128 溶劑泵 印刷機(jī)光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng) 印刷機(jī)光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng)主要是識(shí)別基板 MARK（標(biāo)記）點(diǎn)和網(wǎng)板 MARK 點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖 129 所示。在印刷機(jī)工作中，刮刀驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)上托板升降，基板夾緊，網(wǎng)板夾緊等機(jī)構(gòu)都需氣壓驅(qū)動(dòng)。輸入總電源經(jīng)過(guò)三相 380V 的變壓器變壓后，變成三相 200V/50HZ 的電壓輸入電控柜。 圖 1216 印刷機(jī)驅(qū)動(dòng)器板卡 印刷機(jī) IF基板（輸出基板）是一塊輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)板。 圖 1220 印刷機(jī)圖像采集卡 貼片機(jī) 貼片機(jī)的發(fā)展 近 30 年來(lái)，貼片機(jī)已由早期的低速度（ 秒 /片）和低精度（機(jī)械對(duì)中）發(fā)展到高速（ 秒 /片）和高精度（光學(xué)對(duì)中，貼片精度 +60um/4δ）。目前貼片機(jī)有各種形式的機(jī)架，大致可分為兩類(lèi)。 傳送機(jī)構(gòu)與支撐臺(tái) 傳送機(jī)構(gòu)的作用是將需要貼片的 PCB送到預(yù)定位置 ,貼片完成后再將 SMA送至下道工序。 （ 2）活動(dòng)式導(dǎo)軌 在另一類(lèi)高速貼片機(jī)中， B 區(qū)導(dǎo)軌相對(duì)于 A、 C 區(qū)是固定不變的， A、 C 區(qū)導(dǎo)軌卻可以上下升降，當(dāng) PCB 由印刷機(jī)送到導(dǎo)軌 A 區(qū)時(shí)， A 區(qū)導(dǎo)軌處于高位并與印刷機(jī)相接，當(dāng) PCB 運(yùn)行到 B 區(qū)時(shí)， A 區(qū)導(dǎo)軌下沉到與 B 區(qū)導(dǎo) 軌同一水平面， PCB 由 A 區(qū)移到 B 區(qū)，并由 B 區(qū)夾緊定位，當(dāng) PCB 貼片完成后送到 C 區(qū)導(dǎo)軌， C 區(qū)導(dǎo)軌由低位（與B 區(qū)同水平）上移到與下道工序的設(shè)備軌道同一水平，并將 PCB 由 C 區(qū)送到下道工序。還有一類(lèi)貼片機(jī)，貼片機(jī)的機(jī)頭安裝在 X 導(dǎo)軌上，并僅做 X 方向運(yùn)動(dòng)，而 PCB承載臺(tái)僅做 Y 方向運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)兩者配合完成貼片過(guò)程，其特點(diǎn)是 X， Y 導(dǎo)軌均與機(jī)座固定，它屬于靜式導(dǎo)軌（ Statil Rail）結(jié)構(gòu)。 由于同步齒行帶載荷能力相對(duì)較小，僅適用于支持 貼片頭運(yùn)動(dòng)，典型產(chǎn)品是德國(guó)西門(mén)子貼片機(jī)，如 HS50 型貼片機(jī)，該系統(tǒng)運(yùn)行噪聲低，工作環(huán)境好。 貼片機(jī)在工作時(shí)，將位移量轉(zhuǎn)換為編碼信號(hào)，輸入編碼器中，當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，編碼器就能記錄絲桿的旋轉(zhuǎn)度數(shù)，并將信息反饋給比較器，直至符合被測(cè)線性位移量，這樣就將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成了線性運(yùn)動(dòng)，保證貼片頭運(yùn)行到所需位置上。帖片精度一般在 毫米。 總之，上述三種測(cè)量方法均能獲得很高的定位精度，但僅能對(duì)單軸向運(yùn)動(dòng)位置的湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 偏差進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)軌道的變形、彎曲等因素造成的正交或旋轉(zhuǎn)誤差卻無(wú)能為力。這里的 Z 軸控制系統(tǒng) ,特指貼片頭的吸嘴運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的定位 ,其目的是適應(yīng)不同厚度 PCB與不同高度元器件的貼片需要。 光學(xué)對(duì)中系統(tǒng) 貼片機(jī)的對(duì)中是指貼片機(jī)在吸取元件時(shí)要保證吸嘴吸在元件中心，使元件的中心與貼片頭主軸的中心線保持一致 ,因此 ,首先遇到的是對(duì)中問(wèn)題。 空間分辨率是指 CCD 分辨精度的能力 ,通常用像元素來(lái)表示 ,即規(guī)定覆蓋原始圖象的柵網(wǎng)的大小 ,柵網(wǎng)越細(xì) ,網(wǎng)點(diǎn)和像元素越高 ,說(shuō)明 CCD 的分辨精度越高。當(dāng) PCB 輸送至貼片位置上時(shí)，安裝在貼片機(jī)頭部的 CCD，首先通過(guò)對(duì) PCB 上所設(shè)定的定位標(biāo)志識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì) PCB 位置的確認(rèn)。飛行對(duì)中的技術(shù)有下列幾種形式： 1）、 CCD 安裝在貼片頭上，這是 Qllad 貼片機(jī)最先采用的方法，用此方法 QFP的貼裝速度由原來(lái)的 下降到 。它們?nèi)匀还潭ㄔ?X， Y 軸上，但不在使用機(jī)械對(duì)中，而改為多種樣式的光學(xué)對(duì)中。 吸嘴的結(jié)構(gòu)也做了改進(jìn)，特別是在 0603 元件的貼片中，為了保證吸起的可靠性，在吸嘴上設(shè)個(gè)孔，以保 證吸取時(shí)的平衡。 4 個(gè)貼片頭分別安裝在貼片機(jī)的四個(gè)區(qū)，每個(gè)貼片頭分別通過(guò)識(shí)別光柵尺進(jìn)行移動(dòng)，由于貼片頭是固定旋轉(zhuǎn)，不能移動(dòng)，元件的供給靠飛達(dá)在湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 水平方向?qū)⑺璧馁N放元件送到指定的位置貼片頭進(jìn)行識(shí)別拾取進(jìn)行貼裝，貼放位置通過(guò)相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別 PCB 元件位置進(jìn)行貼裝。 （ 1）、帶狀供料器 1）、帶狀包裝 帶狀包裝在生產(chǎn)中占有較大比例。塑料編帶由基帶、蓋帶和底帶組成，均為塑料，同步孔及帶寬與紙帶類(lèi)似。此外還有氣動(dòng)式供料器，其同步棘 輪的運(yùn)行依靠微型電磁閥轉(zhuǎn)換來(lái)控制。 盤(pán)狀供料器的結(jié)構(gòu)形式有單盤(pán)式和多盤(pán)式。 （ 3）盤(pán)裝供料器 盤(pán)裝又稱(chēng)華夫盤(pán)包裝，它主要用于 QFP 器件。 3）、供料器的種類(lèi) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)同步棘輪的動(dòng)力來(lái)源，帶狀供料器可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和氣動(dòng)式。矩形孔是裝載元器件的料腔，用來(lái)裝載不同尺寸的元件。 1供料器 供料器（ feeder）的作用是將片式元器件 SMC/SMD 按照一定規(guī)律和順序提供給貼片頭以便準(zhǔn)確方便地拾取，它在貼片機(jī)中占有較多的數(shù)量和位置，它也是選擇貼片機(jī)和安排貼片工藝的重要組成部分，隨著貼片速度和精度要求的提高，近幾年來(lái)供料器的設(shè)計(jì)與安裝，愈來(lái)愈受 到人們的重視。 這類(lèi)貼片機(jī)中有 4 個(gè)貼片頭，每個(gè)頭上有 20個(gè)吸嘴，吸嘴中均安裝有真空傳感器和壓力傳感器。 3）、吸嘴的材料與結(jié)構(gòu) 隨著元件的微型化，現(xiàn)已出現(xiàn) ，而吸嘴又高速與元件接觸，其磨損是非常嚴(yán)重的，特別是高速貼片機(jī)中，故吸嘴的材料與結(jié)構(gòu)也越來(lái)越受到人們的重視。為了提高貼片速度，人們采取增加貼片頭的數(shù)量的方法，即采用多個(gè)貼片頭來(lái)增加貼片速度。貼片頭吸嘴吸取元件后先移至 CCD 上確認(rèn) ,以修正△ X，△ Y 和△ θ,再將元器件貼放到指定位置 ,這種方法比較傳統(tǒng)。所謂的 BGA 照明是 LCD 比以往更加水平，早期的照明裝置能同時(shí)照亮焊球與元件底部，故難以把它們區(qū)別開(kāi)來(lái)，改進(jìn)后的照明系統(tǒng)， 當(dāng) LCD 點(diǎn)亮?xí)r，僅使 BGA 元件的焊球發(fā)出反光，從而能夠識(shí)別球柵的排列，增加可信度。 灰度值分辨率是利用圖象多級(jí)亮度來(lái)表示分辨率的方法，機(jī)器能分辨給定點(diǎn)的測(cè)量光強(qiáng)度 ,所需光強(qiáng)度越小 ,則灰 度值分辨率就越高 ,一般采用 256 級(jí)灰度值 ,它具有很強(qiáng)的精密區(qū)別目標(biāo)特征的能力。 Z 軸旋轉(zhuǎn)定位 早期貼片機(jī)的 Z 軸 ∕ 吸嘴的旋轉(zhuǎn)控制是采用氣缸和檔塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ,現(xiàn)在的貼片機(jī)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） 22 已直接將微型脈沖馬達(dá)安裝 在貼片頭內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn) θ 方向高精度的控制。最新的 XY 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用模糊控制技術(shù)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中分三段控制，即“慢 快 慢 ”，呈 “S”型變化，從而使運(yùn)動(dòng)變得更 “柔和 ”，也有利于貼片精度的提高，同時(shí)機(jī)器噪音也可以減到最小。 西門(mén)子貼片機(jī)最早采用光柵尺 AC 伺服電機(jī)系統(tǒng)。 磁柵尺的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單，安裝方便，穩(wěn)定性高，量程范圍大，測(cè)量精度高達(dá) 15微米。其中一片光柵固定在轉(zhuǎn)動(dòng)部位做指標(biāo)光柵，另一片則隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸同步運(yùn)動(dòng)并用來(lái)記數(shù)，因此，指標(biāo)光柵與轉(zhuǎn)動(dòng)光柵組成一對(duì)掃描系統(tǒng)，相當(dāng)于記數(shù)傳感器。 2）同步帶 直線軸承驅(qū)動(dòng) 典型的同步齒行帶 直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，同步齒行帶由傳動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小齒輪，使同步帶在一定范圍內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這類(lèi)高速機(jī)中，其貼片頭僅做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而依靠送料器的水平移動(dòng)和 PCB 承載平面的運(yùn)動(dòng)完成貼片過(guò)程。若 PCB 事先沒(méi)有預(yù)留工藝孔，則可以采用光學(xué)辨認(rèn)系統(tǒng)確認(rèn) PCB 的位置，此時(shí)可以將定位塊 上的銷(xiāo)釘拆除，當(dāng) PCB 到位后，由 PCB 前后限位塊及夾緊機(jī)構(gòu)共同完成 PCB 的定位。 機(jī)器采用哪種結(jié)構(gòu)的機(jī)架，取決于機(jī)器的整體設(shè)計(jì)和承重?，F(xiàn)將上述各種結(jié)構(gòu)的特征及原理簡(jiǎn)介如下。 圖 1218 印刷機(jī) PC內(nèi)部結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)控制卡如圖 1219 所示，它主要作電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制，每張板卡都設(shè)有編碼，更換時(shí)需仔細(xì)確認(rèn)。 印刷機(jī)電控柜內(nèi)部電源電路控制著三路電壓的通斷，如圖 1215 所示。減壓閥 將氣源的壓力減壓并穩(wěn)定到一個(gè)定值，以便于調(diào)節(jié)閥能夠獲得穩(wěn)定的氣源動(dòng)力用于調(diào)節(jié)控制。圖 129中的氣缸是一只帶有止檔器的氣缸，當(dāng)攝像頭照射到基板時(shí)，氣缸止檔器下降，擋住基板，完成基板定位。光電傳感器 1檢測(cè)清潔紙的送出量 ，光電傳感器 2檢測(cè)清潔紙的有無(wú)。光電傳感器主要作工作臺(tái) x、 y 方向運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的限位控制。刮刀頭在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，沿滾珠絲桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)氣缸作用施加給刮刀壓力，實(shí)現(xiàn)焊膏的印刷。 網(wǎng)板印刷機(jī)機(jī)械系統(tǒng) 網(wǎng)板印刷機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主要由傳送機(jī)構(gòu)、刮刀機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、離網(wǎng)機(jī)構(gòu)、網(wǎng)板夾緊與清潔機(jī)構(gòu)組成。 本論文重點(diǎn)介紹了鋼網(wǎng)印刷機(jī)的機(jī)械系統(tǒng) 、 光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng) 、 部件氣路系統(tǒng) 、 電器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，然后陳述了貼片機(jī)的發(fā)展及貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性、貼裝元器件的工藝要求、自動(dòng)貼裝原理、貼裝操作工藝規(guī)程、貼裝結(jié)果分析如何提高貼裝質(zhì)量。國(guó)際上 SMD 器件產(chǎn)量逐年上升，而傳統(tǒng)器件產(chǎn)量逐年下降，因此隨著進(jìn)間的推移， SMT 技術(shù)已越來(lái)越普及。 SMT 工藝流程 雙面組裝工藝 A：來(lái)料檢測(cè) 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 面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠） 貼片 烘干 回流焊接（最好僅對(duì) B 面清洗 檢測(cè) 返修） 此工藝適用于在 PCB 兩面均貼裝有 PLCC 等較大的 SMD 時(shí)采用。重點(diǎn)說(shuō)明貼裝設(shè)備與質(zhì)量的關(guān)系，缺陷分析及其解決方法。文字通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無(wú)錯(cuò)別字，不允許抄襲。然后簡(jiǎn)要說(shuō)明 SMT 貼裝設(shè)備（以西門(mén)子或三洋等較新的型號(hào)機(jī)為例）的部件結(jié)構(gòu)、工作流程、設(shè)備選型、產(chǎn)線配置等內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析 SMT 缺陷形成的原因（要求從熱力學(xué)的角度分析與探討）及解決方案。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)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(zhǎng)，成為國(guó)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