【正文】 另外，如果 Z軸高度過大，使得貼裝時(shí)元器件從高處自由落體下來，會(huì)造成貼裝位置產(chǎn)生位 移。 （ 3）壓力合適 貼裝壓力相當(dāng)于吸嘴的 Z軸高度， Z軸高度高相當(dāng)于貼裝壓力小， Z軸高度小相當(dāng)于貼裝壓力大。 保證貼裝質(zhì)量額三要素 （ 1）元件正確 要求各裝配位號(hào)元器件的類型、型號(hào)、標(biāo)稱值和極性等特征標(biāo)記要符合產(chǎn)品的裝配圖和明細(xì)表要求，不能貼錯(cuò)位置。由于回流焊有自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)，因此元器件貼裝時(shí)允許有一定的偏差。 貼裝工藝要求 （ 1）各裝配位號(hào)元器件的類型、型號(hào)、標(biāo)稱值和極性等特征標(biāo)記要符合產(chǎn)品裝配圖和明細(xì)表的要求； （ 2）貼裝好的元器件要完好無損； （ 3）貼裝元器件焊端或引腳不小于 1/2厚度浸入焊膏。貼裝頭是貼裝機(jī)進(jìn)行貼裝和取料動(dòng)作的主要部分，通過貼裝頭部分各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的良好配合，保證取料、貼裝過程的穩(wěn)定和可靠。并且光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)只需要找到元件在系統(tǒng)中圖象的中心就能夠?qū)⑦@一偏差補(bǔ)充到元件的貼裝位置上，保證貼裝位置的準(zhǔn)確。 光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)在確定元件中心時(shí)不需要對(duì)元件進(jìn)行機(jī)械對(duì)中，能夠提高元件對(duì)中的速度。 （ 4）元件定位 通過機(jī)械或者光學(xué)方式確定元件的位置，然后機(jī)器自動(dòng)計(jì)算出與貼裝位置之間的關(guān)系，保證準(zhǔn)確的貼裝。送料器的種類有：帶式送料器、盤式送料器、管料送料器、散料送料器。有些設(shè)備在停板時(shí)還有減速裝置，較少停板時(shí)的沖擊力。 圖 1 貼片機(jī) 貼裝的一般過程為： （ 1）基板定位 PCB板經(jīng)貼裝機(jī)軌道到達(dá)停板位置并且順利、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的停板，以便下一步的貼裝。目前市場(chǎng)上主要流行的貼裝機(jī)是德國(guó)的西門子（見圖 1），日本的富士，美國(guó)的環(huán)球（ GSM多功能貼裝機(jī)）等等。程序員通過 所要生產(chǎn)產(chǎn)品的 PCB和根據(jù)機(jī)器的性能指標(biāo)進(jìn)行編程。 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） 31 第 2 章 貼裝工藝與缺陷分析 貼裝工藝 貼裝工藝概述 貼裝是在 SMT工序中不可或缺的一道。有該功能的貼片頭在工作時(shí)，給人的感覺是平穩(wěn)輕巧，若進(jìn)一步觀察，則元件兩端浸在焊膏中的深度大體相同，這對(duì)防止出現(xiàn)“立碑”等焊接缺陷也是非常有利的。它是通過霍爾壓力傳感器及伺服電機(jī)的負(fù)載特性來實(shí)現(xiàn)的。它可以有效地預(yù)防元件誤貼、錯(cuò)貼或工作不正常。 （ 7）元器件檢查 元件的檢查，包括供料器供料以及元件的型號(hào)與精度檢查。同樣，激光傳感器還能識(shí)別器件的高度，這樣能縮短生產(chǎn)預(yù)備時(shí)間。 （ 5）激光傳感器 激光已廣泛地應(yīng)用在貼片機(jī)中，它能幫助判斷器件引腳的共面性。 （ 3）位置傳感器 印制板的傳輸定位，包括 PCB 的計(jì)數(shù)，貼片頭和工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，輔助機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等，都對(duì)位置有嚴(yán)格要求，這些位置需要通過各種形式的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)。負(fù)壓不夠，將吸不住元器件，供料器沒有元器件或元件卡在料 包中不能被吸起時(shí)，吸嘴將吸不到元器件，這些情況出現(xiàn)會(huì)影響機(jī)器正常工作。 （ 1）壓力傳感器 貼片機(jī)中，包括各種氣缸和真空發(fā)生器，均對(duì)空氣壓力有一定的要求，低于設(shè)備要求的壓力時(shí)，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力傳感器始終監(jiān)視著壓力變化，一旦異常，即及時(shí)報(bào)警，提醒操作者及時(shí)處理。 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） 29 1傳感器 貼片機(jī)中裝有多種傳感器，如壓力傳感器、負(fù)壓傳感器和位置傳感器，隨著貼片機(jī)智能化程度的提高， 可進(jìn)行元件電器性能檢查，它們象貼片機(jī)的眼睛一樣，時(shí)刻監(jiān)視機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。大部分貼片機(jī)是將供料器直接安裝在機(jī)架上，為了能提高貼片能力，減少換料時(shí)間，特別是產(chǎn)品更新時(shí)往往需要重新組織供料器，因此大型高速的貼片機(jī)采用雙組合送料架，真正做到不停機(jī)換料，最多可以放置 120*2 個(gè)供料器。 目前已開發(fā)出帶雙倉(cāng)、雙道軌的散裝倉(cāng)儲(chǔ)式供料器，即一只供料器相當(dāng)于兩只供料器的功能，這意味著在不增加空間的情況下，裝料能力提高了一倍。這種供料器適合矩形和圓形片式元件，但不適用于極性元件。這也意味著節(jié)約木柴，故具有“環(huán)保概念”。 （ 4）散裝倉(cāng)儲(chǔ)式供料器 散裝倉(cāng)儲(chǔ)式供料器是近幾年出現(xiàn)的新型供料器。 對(duì)于多種 QFP 器件的供料，則可以通過多盤專用的供料器，它又稱為 tray feeder，現(xiàn)已廣泛采用，通常安裝在貼片機(jī)的后料位上，約占 20 個(gè) 8mm料位，但它卻可以為 40種不同的 QFP 同時(shí)供料。 盤狀供料器的結(jié)構(gòu)形式有單盤式和多盤式。 （ 3）盤裝供料器 盤裝又稱華夫盤包裝，它主要用于 QFP 器件。管狀供湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 料器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，它由電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)、定位板等組成。 （ 2）、管狀供料器 1）、管狀包裝 許多 SMD 采用管狀包裝，它具有輕便、價(jià)廉的特點(diǎn)，通常分為兩大類： PLCC、SOJ 為“丁形腳”，采用的為一種； SOP 為“鷗翼腳”則采用另一種。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)換來控制。 3）、供料器的種類 根據(jù)驅(qū)動(dòng)同步棘輪的動(dòng)力來源，帶狀供料器可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和氣 動(dòng)式。更先進(jìn)的供料器具有“清潔”功能，在帶倉(cāng)打開時(shí)，還能瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)元件的“清潔”，去除元件上的“污染物”，供料器增加元件的可焊性。上帶與編帶基體通 過分離板分離，固定到收帶輪上，編帶基體上的同步孔裝入同步棘輪齒上，編帶頭直至供料器的外端。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似。矩形孔是裝載元器件的料腔，用來裝載不同尺寸的元件。 紙編帶由基帶、底帶和帶蓋組成，其中基帶是紙，而底帶和蓋帶則是塑料薄膜。帶狀包裝由帶盤與編帶組成，類似電影拷貝。 （ 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。 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，近幾年來供料器的設(shè)計(jì)與安裝，愈來愈受到人們的重視。 （ 4）、組合式貼片頭 安必昂 FCM 型貼片機(jī)，由 16 個(gè)獨(dú)立貼片頭組合而成。 2）、垂直旋轉(zhuǎn) /轉(zhuǎn)盤式貼片頭 這類貼片頭多見于西門子貼片機(jī)，旋轉(zhuǎn)頭上安裝有 12 個(gè)吸嘴，在西門子 D3 貼片機(jī)中有的旋轉(zhuǎn)頭有 6 個(gè)吸嘴，工作時(shí)每個(gè)吸嘴均吸取元件，并在 CCD 處（固定安裝）調(diào)整△θ，吸嘴中均安裝有真空傳感器和壓力傳感器。 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，貼放位置通過相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別 PCB 元件位置進(jìn)行貼裝。 這類貼片機(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。 旋轉(zhuǎn)式多頭又分為水平旋轉(zhuǎn) 式 ／ 轉(zhuǎn)塔式與垂直方向旋 轉(zhuǎn) ／ 轉(zhuǎn)盤式，現(xiàn)分別介紹如下。 （ 3）、旋轉(zhuǎn)式多頭 高速貼片機(jī)多采用旋轉(zhuǎn)式多頭結(jié)構(gòu) ,目前這種方式的貼片速度已達(dá)到 ～ 5 萬(wàn)只 /小時(shí)。 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。 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)也越來越受到人們的重視。 1） 、吸嘴的真空系統(tǒng) 吸嘴在吸片時(shí)，必須達(dá)到一定的真空度方能判別拾起元件是否正常，當(dāng)元件側(cè)立湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 或因元件 “卡帶 ”未能被吸起時(shí)，貼片機(jī)將會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。目前這類機(jī)型的貼片速度已達(dá) 3 萬(wàn)個(gè)元件 /小時(shí)的水準(zhǔn)，而且這類機(jī)器價(jià)格較低，并可組合聯(lián)用。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。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)貼片頭來增加貼片速度。當(dāng)吸嘴吸取一個(gè)元件后，通過機(jī)械對(duì)中機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)元件對(duì)中并給供料器一個(gè)信號(hào)（電信號(hào)或機(jī)械信號(hào)），使下一個(gè)元件進(jìn)入吸片位置。 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。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的貼裝速度由原來的 下降到 。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)。 在 SMD 迅速發(fā)展的情況下，引腳間距已由早期的 過渡到 和 等，這樣僅靠上述兩個(gè)光學(xué)確認(rèn)還不夠，因此在 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)還增加了小范圍幾何位置確認(rèn)，即在要貼裝的細(xì)間距 QFP 位置上再增加元器件圖象識(shí)別標(biāo)志，確保細(xì)間距器件貼裝準(zhǔn)確無誤。 CCD 對(duì)定位標(biāo)志確認(rèn)后，通過 BUS 反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算出貼片原點(diǎn)位置誤差（△ X、△ Y），同時(shí)反饋給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn) PCB 的識(shí)別過程。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)。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)別開來，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。 例如松下 MSR 高速機(jī)中，小視野 CCD 視場(chǎng)為 6mm6mm,像素為 25 萬(wàn)，分辨率達(dá)到 ，大視野 CCD 視場(chǎng)為 36mm36mm,像素達(dá) 100 萬(wàn)，分辨率為 41μm 。 但通常在分辨率高的場(chǎng)合下， CCD 能見的視野（ Frame）小，而大視野的情況下則分辨率較低，故在高速 /高精度的貼片機(jī)中裝有兩種不同視野的 CCD。 空間分辨率是指 CCD 分辨精度的能力 ,通常用像元素來表示 ,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 ,說明 CCD 的分辨精度越高。 灰度值分辨率是利用圖象多級(jí)亮度來表示分辨率的方法，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。 （ 2）、光學(xué)系統(tǒng)的組成 光學(xué)系統(tǒng)由光源、 CCD、顯示器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換與圖象處理系統(tǒng)組成，即 CCD 在給定的視野范圍內(nèi)將實(shí)物圖象的光強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào) ,模擬電信號(hào)在通過 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 ,經(jīng)圖象系統(tǒng)處理后 再轉(zhuǎn)換為模擬圖象 ,最后由顯示器反應(yīng)出來。當(dāng)貼片頭吸取元件后，在主軸提升時(shí)，撥動(dòng)四個(gè)爪把元件抓一下，使元件輕微的移動(dòng)到主軸中心上來， QFP 器件則在專門的對(duì)中臺(tái) [規(guī)正爪 ]進(jìn)行對(duì)中，這種對(duì)中方法由于是依靠機(jī)械動(dòng)作，因此速度受到限制，同時(shí)元件也容易受到損壞，目前這種對(duì)中方式已不在使用，取而代之的是光學(xué)對(duì)中。 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)中問題。 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。由于吸嘴 Z 方向運(yùn)動(dòng)行程短，以及采用光柵編碼器，通?？刂凭染軡M足要求。 （ 1）圓光柵編碼器 AC/DC 馬達(dá)伺服系統(tǒng) 在通用型貼片機(jī) [泛用機(jī) ]中，吸嘴的 Z 方向伺服控制與 XY 伺服定位系統(tǒng)類似，即采用圓光柵編碼器的 AC/DC 伺服馬達(dá) 滾珠絲桿或同步帶機(jī)構(gòu)。這里的 Z 軸控制系統(tǒng) ,特指貼片頭的吸嘴運(yùn)動(dòng)過程中的定位 ,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。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。目前設(shè)計(jì)的新型貼片機(jī) X 軸運(yùn)行采用完全同步控制回路的雙 AC 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將內(nèi)部震動(dòng)降至最低，從而保證了 Y 方向同步運(yùn)行，其速度快，噪音低，貼片頭運(yùn)行流暢輕松。 Y 軸方向運(yùn)行的同步性 由于支撐著貼片機(jī)頭的 X 軸是安裝在兩根 Y 軸導(dǎo)軌上 ,為了保證運(yùn)行的同步性 ,早期的貼片機(jī)采用齒輪、齒條和過橋裝置將兩 Y 導(dǎo)軌相連接。 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)誤差卻無能為力。 西