【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入下一位 置。 2） PCB 進(jìn)入工作區(qū)起點(diǎn)，傳送裝置將 PCB 送入 絲印 位置，在即將到位時(shí)觸發(fā)貼裝 絲印 位置的傳感器，系統(tǒng)控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)使 PCB 停留在預(yù)定 絲印 位置上。機(jī)械定位裝置工作，將 PCB 固定在預(yù)定位置。夾緊裝置工作，將 PCB 夾緊固定，避免 PCB 移動(dòng)。 3） PCB 定位裝置工作，確定 PCB 的位置是在預(yù)定的位置上，否則對(duì) PCB 的位置坐標(biāo)參照系統(tǒng)坐標(biāo)系進(jìn)行修正。 4）按照程序設(shè)定對(duì)加工光學(xué)判別標(biāo)志點(diǎn)（ Bad Mark）進(jìn)行檢查，確定需要加工的PCB。 5）印刷頭動(dòng)作，帶動(dòng)刮刀前移、后移，刮刀從絲網(wǎng)上刮過(guò)去，壓迫絲網(wǎng)與 PCB 表面接 觸， 同時(shí)壓刮焊膏通過(guò)絲網(wǎng)上的圖形印刷到 PCB 焊盤(pán)上。印刷完成，印刷頭復(fù)位 ,系統(tǒng)通知傳送帶電機(jī)工作，將 PCB 送出。 表面貼裝過(guò)程 1）待貼裝的 PCB進(jìn)入傳送軌道，在軌道入口處的傳感器發(fā)現(xiàn) PCB，系統(tǒng)通知傳送帶電機(jī)工作，將 PCB 送入下一位置。 2） PCB 進(jìn)入工作區(qū)起點(diǎn)，傳送裝置將 PCB 送入貼裝位置，在即將到位時(shí)觸發(fā)貼裝位置的傳感器，系統(tǒng)控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)使 PCB 停留在預(yù)定貼裝位置上。機(jī)械定位裝置工作，將 PCB 固定在預(yù)定位置。夾緊裝置工作，將 PCB 夾緊固定，避免 PCB 移動(dòng)。 3） PCB 定位裝置工作，確定 PCB 的位置是在預(yù)定的位置上，否則對(duì) PCB 的位置坐標(biāo)參照系統(tǒng)坐標(biāo)系進(jìn)行修正。 4）按照程序設(shè)定對(duì)加工光學(xué)判別標(biāo)志點(diǎn)（ Bad Mark）進(jìn)行檢查，確定需要加工的PCB。 5）包裝在專(zhuān)用供料器中的元器件按照程序設(shè)定的位置被運(yùn)送或準(zhǔn)備到預(yù)定的位置。 6）貼裝頭吸嘴移動(dòng)到拾取組件位置，真空打開(kāi)，吸嘴下降吸取組件， 通過(guò)真空壓力傳感器或光電傳感器檢測(cè)是否吸到組件。 7）通過(guò)攝像頭或光電傳感器檢測(cè)組件高度（垂直方向） ， 通過(guò)攝像頭或光電傳感器檢測(cè)組件轉(zhuǎn)角（水平方向），并識(shí)別組件特征，然后讀取組件數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先設(shè)置的組件特征值，將實(shí) 際值與檢測(cè)值相比較，從而對(duì)組件特征進(jìn)行判斷。當(dāng)特征值不符時(shí)則判別拾取組件錯(cuò)誤，重新拾取。如相符則對(duì)組件目前的中心位置、轉(zhuǎn)角進(jìn)行計(jì)算。 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 8）將錯(cuò)誤的組件拋到廢料收集盒中， 按照程序設(shè)定，通過(guò)貼裝頭的旋轉(zhuǎn)調(diào)整組件角度；通過(guò)貼裝頭的移動(dòng)，或 PCB 的移動(dòng)調(diào)整 X/Y 方向坐標(biāo)到程序設(shè)定的位置，使組件中心與貼裝位置點(diǎn)重合。 9）吸嘴下降到預(yù)先設(shè)定的高度，真空關(guān)閉，組件落下。完成貼裝。 10）貼裝部分移動(dòng)到與卸載裝置水平，將貼裝好的 PCB 傳送到卸載軌道。卸載軌道開(kāi)始位置的傳感器被觸發(fā)，控制系統(tǒng)通知傳送帶電機(jī)工作，將 PCB 送入 下一位置。直到送出機(jī)器。 回流焊接過(guò)程 首先對(duì) PCB 板的表面貼裝組件（ SMD）焊盤(pán)印刷錫膏，然后通過(guò)自動(dòng)貼片機(jī)把 SMD貼放到預(yù)先印制好錫膏的焊盤(pán)上。最后，通過(guò)回流焊接爐，在回流焊爐中逐漸加熱，把錫膏融化，稱(chēng)為回流（ Reflow），接著，把 PCB 板冷卻，焊錫凝固，把組件和焊盤(pán)牢固地焊接到一起。在回流焊中，焊盤(pán)和組件管腳都不融化。這是回流焊（ Reflow Soldering）與金屬融焊（ Welding）的不同。 深入的了解回流焊就必須從焊錫膏的作用原理和焊接過(guò)程中發(fā)生的物理化學(xué)變化入手。錫膏的成分主要 錫鉛合金的粉末和助焊劑混合而成。在受熱的條件下，融化的焊錫材料中的錫原子和焊盤(pán)或焊接組件（主要成分是銅原子）的接觸界面原子相互擴(kuò)散，形成金屬間化合物（ IMC），首先形成的Cu6Sn5，稱(chēng) nphase，它是形成焊接力的關(guān)鍵連接層， 只有形成了 nphase，才表示有真正的可靠焊接。隨著時(shí)間的推移，在 nphase 和銅層之間中會(huì)繼續(xù)生成 Cu3Sn，稱(chēng)為 ∈ phase，它將減弱焊接力量和減低長(zhǎng)期可靠性。在焊點(diǎn)剖面的金相圖中，可以清楚地看到這個(gè)結(jié)構(gòu)。 電子掃描顯微鏡（ SEM）顯示的 CuSn IMC。 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 第 3 章 貼裝設(shè)備結(jié)構(gòu)原理 珠海偉創(chuàng)力使用的是全自動(dòng)鋼網(wǎng)印刷機(jī)， DEK 系列絲印機(jī)（見(jiàn)附錄 A圖 A1）是偉創(chuàng)力 B11 使用得最多的。 絲印機(jī)一般由以下幾部分組成： 1）夾持 PCB 板的工作臺(tái)。包括工作臺(tái)面、板邊夾持機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)傳輸控制機(jī)構(gòu)。 2）印刷頭系統(tǒng)。包括刮刀、刮刀固定機(jī)構(gòu)、印刷頭傳輸控制系統(tǒng)等。 3）漏印模板及其固定機(jī)構(gòu)。 4）保證印刷精度而配置的其它選件。包括視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)、插板系統(tǒng)和二維、三維測(cè)量系統(tǒng)等。 2．絲網(wǎng)印刷工作原理 將 PCB 通過(guò)印刷機(jī) 固定機(jī)構(gòu)固定在工作支架上，將印刷圖形的漏印絲網(wǎng)繃緊在框架上并通過(guò)視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)與 PCB 對(duì)準(zhǔn)，將焊錫膏放在漏印絲網(wǎng)上，印刷頭傳輸控制系統(tǒng)工作，將刮刀從絲網(wǎng)上刮過(guò)去，壓迫絲網(wǎng)與 PCB 表面接觸，同時(shí)壓刮焊膏通過(guò)絲網(wǎng)上的圖形印刷到 PCB 焊盤(pán)上。絲網(wǎng)印刷具有的特征：絲網(wǎng)和 PCB 表面隔開(kāi)一小段距離；刮刀前方的焊膏顆粒沿刮刀前進(jìn)的方向滾動(dòng)；漏印模板脫開(kāi) PCB 表面的過(guò)程中，焊膏從網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到 PCB 表面上。 刮刀及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖 311 所示。刮刀頭是通過(guò)刮刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)焊膏印刷。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。 圖 311 刮刀頭及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 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。光纖傳感器可檢測(cè)出基板傳入軌道位置狀況，基板應(yīng)定湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 位在基板傳入水平方向中心線與工作臺(tái)水平方向中心線重合處的位置?；暹厞A在前基準(zhǔn)定位方式時(shí)是工作臺(tái)的外側(cè)軌道靜止，通過(guò)內(nèi)側(cè)軌道的移動(dòng)壓緊基板，基板上夾是通過(guò)工作臺(tái)軌道上的兩側(cè)翻夾壓板作用壓緊基板，頂針主要是為防止薄基板變形或拼板的開(kāi)裂而采用的在基板下方放置了若干根頂 針，進(jìn)而通過(guò)頂針頂住基板。 4. x、 y、 θ工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 工作臺(tái)可以在圖 312所示的 x、 y、 θ驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，作 x、 y 方向的運(yùn)動(dòng)和微小位移的轉(zhuǎn)動(dòng)， x、 y 方向運(yùn)動(dòng)由電機(jī) 電機(jī) 2 驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī) 3 驅(qū)動(dòng)。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。 圖 312 工作臺(tái) x、 y、 θ驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 5. 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) 圖 313 所示。 圖 313 印刷機(jī)視覺(jué)系統(tǒng) 印刷機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)通常 采用 CCD（ Charge Coupled Device 電荷耦合器件）攝像頭攝取基板或網(wǎng)板 MARK 點(diǎn)圖像，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖像特征值，并在此基礎(chǔ)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） 11 上實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別，坐標(biāo)計(jì)算，灰度分布圖等多種功能。視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 314所示，主要由圖像采集、圖像處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)輸出四大部分組成。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(guò)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MARK 點(diǎn)的特征值。數(shù)據(jù)輸出主要是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分計(jì)算得到的數(shù)據(jù)輸出，并進(jìn)行MARK 點(diǎn)的顯示。 圖 314 視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 攝像頭在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，沿 X、 Y 滾珠絲杠作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。圖 313 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。 6. 印刷機(jī)部件 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) （ 如圖 315所示 ）是絲印設(shè)備常用的動(dòng)力組件 ，它 是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制組件。 步進(jìn)電機(jī)必須加上驅(qū)動(dòng)電路才能轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端 必須輸入脈沖信號(hào)，若無(wú)脈沖輸入時(shí)，轉(zhuǎn)子保持一定的位置，維持靜止?fàn)顟B(tài)；反之，若加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)時(shí)轉(zhuǎn)子則會(huì)以一定的角度 (稱(chēng)為步角 )轉(zhuǎn)動(dòng)，所以如果加入連續(xù)脈沖時(shí)則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度與脈沖頻率成正比。步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角一般為 度，即一周為 360 度，需要 200 步進(jìn)數(shù)才能完成 1 轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)具有瞬間起動(dòng)與急速停止的優(yōu)越特性。改變線圈勵(lì)磁的順序可以比較容易地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式 1相勵(lì)磁、 2 相勵(lì)磁、 1～ 2 相勵(lì)磁，其中 1相勵(lì)磁最為簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩最??； 2 相勵(lì)磁可有較大的轉(zhuǎn)矩； 1～ 2相勵(lì)磁是屬于半步進(jìn)的方式，亦即每一 步的旋轉(zhuǎn)角度為前兩項(xiàng)勵(lì)磁的一半。 圖 315步進(jìn)電機(jī) 1） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo) （ 1）相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極 N、 S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用 m表示。 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） 12 （ 2）拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA。 （ 3）步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用 θ 表示。 θ=360 度 /（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒 電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱(chēng)整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*8）= 度（俗稱(chēng)半步）。 （ 4）定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）。 （ 5）靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)份采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這 樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。 2）步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo) （ 1）步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差，用百分比表示。步距角精度 =誤差 /步距角 *100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 15%以?xún)?nèi)。 （ 2）失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)，稱(chēng)之為失步。 （ 3）失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。 （ 4）最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情 況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。 （ 5）最大空載運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 （ 6）運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱(chēng)為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。 7. 印刷機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 1）最大印刷面積：根據(jù)最大的 PCB 尺寸確定。 2）印刷精度：根據(jù)印刷版組裝密度和元器件引腳間距的最小尺寸確定，一般要求達(dá)到177。 . 3）重復(fù)精度：一般為177。 10um。 4）印刷速度：根據(jù)產(chǎn)量要求 確定。 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） 13 貼片機(jī) 珠海 偉創(chuàng)力 B11 使用得最多的是 SIEMENS（西門(mén)子）貼片機(jī)， SIEMENS 貼片機(jī)是由德國(guó) SIEMENS 公司下屬子公司西門(mén)子裝配與物流系統(tǒng)有限公司研發(fā)并制造的一種用于在電子制造工業(yè)中裝配各種型號(hào)及形狀的電子產(chǎn)品的機(jī)器 .與同樣的處理加工能力的不同制造商的機(jī)器相比較 , SIEMENS 機(jī)器具有高速 ,多用途 ,多功能 ,操作簡(jiǎn)便 ,占地面積小 ,噪音 污染小 ,人機(jī)對(duì)話界面簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。一般說(shuō)來(lái)，按照用途來(lái)分，可將 SIEMENS機(jī)器分為高速貼片機(jī)和多功能泛用機(jī)兩大類(lèi)型 .高速貼片機(jī)又可分為 HS 系列及 80S 系列 ， HS 系列包括有 HS50,HS60 機(jī) 。 80S 系列包括有 80S20,80S23,80S25,80S27。 多功能泛用機(jī)是用來(lái)貼裝各種大尺寸 ,異形組件 ,BGA,Flip Chip 等 ,相較與高速機(jī) ,它具有更高的貼裝精度及貼裝穩(wěn)定性 .因?yàn)樗坏梢再N裝高速機(jī)所能貼裝的組件 ,而且還能貼裝各種異形的組件 ,所以稱(chēng)它為多功能泛用機(jī) .多功能泛用機(jī)一般分 80F 80F80F5HM、 HF 系列這幾種機(jī)型 . 其中 HS 系列的 HS50 機(jī)是典型的代表。本節(jié)以西門(mén)子HS50 貼片機(jī)為例，介紹貼片機(jī)結(jié)構(gòu)原理。 HS50機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理 HS50 貼片機(jī) （見(jiàn)附錄 A圖 A2） 是集機(jī) 電 光 氣以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一體的高度自動(dòng)化電子制造設(shè) 備。 它主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和視覺(jué)系統(tǒng)三大部分組成，框架圖如下： 圖 321 一、 貼片機(jī)機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)是貼片機(jī)的主體，是貼片機(jī)機(jī)構(gòu)的承載基礎(chǔ)和工作的平臺(tái)，包含完成貼片機(jī)功能的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如機(jī)器支撐系統(tǒng)、 PCB 傳送機(jī)構(gòu)、組件的