手工表面贴装smt技术论文(2)
手工表面贴装smt技术论文
手工表面贴装smt技术论文篇二
SMT贴片工艺技术概述
摘要：在SMT系列技术中，贴片机技术是最体现“高科技、自动化”生产，最具有挑战性的技术;贴片机是典型的高速度、高精度、高效率的专业电子设备;贴片机在整个工艺流程中对生产效率和产品质量具有关键作用。介绍了贴片机的组成，并对贴片机的主要部分传动机构、伺服定位系统、识别系统和传感器做了详细介绍，最后探讨了贴片机的类型。
关键词：SMT贴片工艺;伺服定位系统;传感器
中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)010-037-02
随着电子技术与资讯产业的飞跃发展，在电子产品的生产过程中，电子装联的技术装备已从原来的劳动密集型的手工机械操作转为技术密集型的自动化电子装联系统。SMT技术的出现从根本上改变了传统的电装生产形式，成为现代电子装配技术一个新的里程碑。
SMT技术有三大关键工序：印刷一贴片一回流焊。其中贴片由贴片机完成。贴片机是SMT生产线中极其关键的设备之一。它通过吸取一位移一定位一放置等功能，实现了将SMD元件快速而准确地贴装到PCB板所指定的焊盘位置。
1、贴片机组成
贴片机实际上是一种精密的工业机器人，它充分发挥现代精密机械、机电一体、光电结合，以及计算机控制技术的高科技成果，实现高速用是将待贴片的PCB输入传递到贴片机的指定位置，并将贴完度、高精度、智能化的电子组装制造设备。贴片机由以下5个主要部分组成：
贴片头：贴片头是贴片机关键部件，它拾取元件后能在校正系统的控制下自动校正位置，并将元器件准确地贴放到指定的位置。
供料器：将SMC/SMD按照一定规律和顺序提供给贴片头以供准确地拾取，因此在贴片机占有较多的数量和位置。
计算机软硬件：它是贴片机的控制与操作系统，指挥着贴片卓有成效地运行。
2、传动机构
传动机构的作元件的PCB从贴片机输出并传送到表面贴片工艺的下一个设备中去，当进行PCB传入时，该机构要有精确的x、Y和z轴的定位功能，为了完成这个精确的定位功能，贴片机专门设置了一套基准点视觉系统用于完成该机构的视觉定位。
传送机构在轨道上安装有薄而窄的皮带，皮带由安装在轨道边缘的皮带轮带动，皮带轮由安装于轨道内侧的电动机驱动。皮带传送既有从左到右形式，又有从右到做左形式，分为前、中、后3部分，在前后两部分安装有光电传感器，分别感应PCB的输入和传出;在中部装有PCB支撑夹紧机构，以保证贴片过程中PCB的定位;在传动机构中，还可以根据需要调节宽度，以适应不同产品的板宽。
3、伺服系统
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。它接受来自数控装置的指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。伺服系统是计算机和工作台的联系环节，在工作台运动时起到至关重要的作用。该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强。
伺服系统按调节理论分为开环伺服系统，半闭环伺服系统和全闭环伺服系统。一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。(1)位嚣、速度和电流环均由：调节控制模块、检测和反馈部分组成。
(2)电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。
(3)严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制;速度控制包括速度和电流的控制。
4、识别系统
4.1 识别系统的原理
识别系统又称视觉对中系统，高性能贴片机普遍采用视觉对中系统。视觉对中系统运用数字图像处理技术，当贴片机上的吸嘴吸取元件后，在移到贴片位置的过程中，由固定在贴片头上的或固定在机身某个位置上的照相机获取图像，并且通过影像探测元件的光密度分布，这些光密度以数字形式再经过照相机上许多细小精密的光敏元件组成CCD光耦阵列，输出0-255级的灰度值。灰度值与光密度成正比，灰度值越大，则数字化图像越清晰。数字化信息经存储、编码、放大、整理和分析，将结果反馈到控制单元，并把处理结果输出到伺服系统中去调整补偿元件吸取的位置偏差，最后完成贴片操作。
4.2 识别系统的种类
视觉系统一般分为俯视、仰视、头部或激光对齐，视位置或摄像机的类型而定。
(1)俯视摄像机在电路板上搜寻目标(称作基准)，以便在组装前将电路板置于正确位置;
(2)仰视摄像机用于在固定位置检测元件，一般采用CCD技术，在安装之前，元件必须移过摄像机上方，以便做视觉对中处理。粗看起来，好象有些耗时。但是，由于贴片头必须移至供料器收集元件，如果摄像机安装在拾取位置(从送料处)和安装位置(板上)之间，视像的获取和处理便可在安装头移动的过程中同时进行，从而缩短贴装时间。
(3)头部摄像机直接安装在贴片头上，一般采用line-sensor技术。在拾取元件移到指定位置的过程中完成对元件的检测，这种技术又称为“飞行对中技术”，它可以大幅度提高贴装效率。该系统由两个模块组成：一个模块是由光源与镜头组成的光源模块。光源采用LED发光二极管与散射透镜，光源透镜组成光源模块。另一个模块为接收模块，采用Line CCD及一组光学镜头组成接收模块。此两个模块分别装在贴片头主轴的两边，与主轴及其它组件组成贴片头。贴片机有几个贴片头，就会有相应的几套视觉系统。
(4)激光对齐是指从光源产生一适中的光束，照射在元件上，来测量元件投射的影响。这种方法可以测量元件的尺寸、形状以及吸嘴中心轴的偏差。这种方法快速，因为不要求从摄像机上方走过。但其主要缺陷是不能对引脚和密间距元件作引脚检查，对片状元件则是一个好选择。
5、传感器
5.1 传感器的定义
能够感受规定的被测量。并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的狭义定义：能够把外界非电信息转换成电信号输出的器件。传感器的将来定义：能把外界信息转换成光信号输出的器件。
5.2 传感器的组成
由传感器的严格定义，就可以知道传感器是由敏感元件和变换元件组成。
敏感元件：将无法直接转变为电量的物理量转变为可以直接变为电量的物理量。
转换元件：将非电物理量直接转换为电量。
6、贴片机类型
6.1 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。
该类机型的优势：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。该类机型的缺点：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。
6.2 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180度到贴片位置，在转动过程经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。
该类机型的优势：转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装至5-6个真空吸嘴。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、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义的高速度。贴装时间可达到0.080.10秒钟一片元件。该类机型的缺点：贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。
参考文献：
[1]王天曦，王豫明，贴片工工艺与设备[M]，北京：电子工业出版社。2008
[2]张文典，实用表面组装技术(第二版)[M]，北京：电子工业出版社，2006
[3]周德俭，表面组装工艺技术[M]，北京：电子工业出版社，2002
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