1、貼片機原理,HERC/SMT 范海軍2001/11/20,SMT簡介,為什麼要用表面贴装技术(SMT)？ 电子产品追求小型化 电子产品功能更完整，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件 产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用 电子科技革命势在必行,SMT的特点,组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%60%，重量减轻60%80%。 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 高频特性好。减少
2、了电磁和射频干扰。 易于实现自动化，提高生产效率。 降低成本达30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。,SMT有关的技术组成,电子元件、集成电路的设计制造技术 电子产品的电路设计技术 电路板的制造技术 自动贴装设备的设计制造技术 电路装配制造工艺技术 装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术,貼片機的關鍵因素,位置系統 拱架型(Gantry)： 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。,对元件位置与方向的调整方法
3、：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。,拱架型,这种形式由于贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。现在一般采用多个真空吸料嘴同时取料(多达上十个)和采用双梁系统来提高速度，即一个梁上的贴片头在取料的同时，另一个梁上的贴片头贴放元
4、件，速度几乎比单梁系统快一倍。但是实际应用中，同时取料的条件较难达到，而且不同类型的元件需要换用不同的真空吸料嘴，换吸料嘴有时间上的延误。,拱架型,这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度(轴梁的位置和运动可以控制元件贴装精度达到50m(0.05mm)以下)，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。,拱架型,转塔型(Turret),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
5、置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。,对元件位置与方向的调整方法：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。,轉塔型,一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装24个真空吸嘴(较早机型)至56个真空吸嘴(现在机型)。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(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在
6、同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.080.10秒钟一片元件。,轉塔型,此机型在速度上是优越的，适于大批量生产，但其只能用带状包装的元件，如果是密脚、大型的集成电路(IC)，只有托盘包装，则无法完成，因此还有赖于其它机型来共同合作。这种设备结构复杂，造价昂贵，最新机型约在US$50万，是拱架型的三倍以上,轉塔型,大规模平行系统,使用一系列小的单独的贴装单元。每个单元有自己的丝杆位置系统，安装有相机和贴装头。每个贴装头可吸取有限的带式送料器，贴装板的一部分，板以固定的间隔时间在机器内步步推进。单独地各个单元机器运行慢。可是，它们连续的或平行的运行结果有很高的
7、产量。,圖像系統,自动元件贴装的精度是通过视觉系统来完成的，一般划分为下看、上看、头上或激光定位，示位置或相机而定。,下看相机在PCB上寻找叫做基准点的标志，主要用来元件贴装之前将PCB对齐到正确的位置。上看相机用来从固定位置检查元件，因此元件必须在贴装之前从相机上方移过作视觉处理。射片机（即转塔式）就是这样做的，元件围绕转塔移动。,圖像系統,圖像系統,识别时间通常随元件变大或复杂而增加。为了补偿这个额外时间，贴装设备可使用两个上看相机 - 机器的每一边有一个 - 以减少运行的距离。 射片机上的上看相机可测定大约100m(0.1mm)的精度。这个已非常好，但不够维持使用了引脚和区域排列元件产品
8、的更高合格率。使用在过顶拱架型机器的上看相机趋向于具有更复杂的图象处理能力，能够测定贴装精度达到甚至更难的标准。,送料系统,过顶拱架型机器可支持不同的送料器类型，包括散装(bulk)、带料(tape-and-real)、管料(tube)、异型(odd-form)和其它客户设计。相反，高速转塔和大规模平行系统完全由散装料盒或带料包装来供料。 当元件包装形式不是散装或带状料，过顶拱架型机器可能是唯一的选择：高速机被排除在考虑之外，因为其不能自动地供这些料。 所以，制造商应该寻找那些可以扩大其现有贴装选择的元件贴装设备,靈活選擇（人的因素）,在位置系统、图象系统和元件送料系统中的微观的灵活性之外，调
9、节制造产量和容纳产品转换的宏观灵活性变成对新装配设备作决定的关键。 希望永远达到最大的产量的高产量生产线，最好使用射片机，大规模平行系统，或两者。另一方面，产品转换频繁的环境最好是使用模块式生产线，由相似的，如果不完全相同，过顶拱架型机器组成。这种设置提供适应易变市场的灵活性。,表面貼裝方法的分類,第一类 TYPE IA 只有表面贴装的单面装配 工序: 丝印锡膏=贴装元件=回流焊接TYPE IB 只有表面贴装的双面装配 工序: 丝印锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=丝印锡膏=贴装元件=回流焊接,第二类TYPE II 采用表面贴装元件和穿孔元件混合的单面或双面装配 工序: 丝印锡膏(顶面)=贴装元
10、件=回流焊接=反面=滴(印)胶(底面)=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接,第三类 TYPE III 顶面采用穿孔元件, 底面采用表面贴装元件 工序: 滴(印)胶=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接,評價贴装设备的性能,过程能力(Cpk, Process Capability)：指X，Y和有关贴装精度水平。一台机器的X，Y和 误差是单独考虑的，而不是共同地。 产出(Throughput)：涉及传送、制造和节拍时间的测量。 贴装缺陷(Placement Defects)：贴装缺陷通常发生的概率,拾取缺陷(Pickup Defects)：拾取缺陷可分类为送料器失效、真空失效或视觉失效。
11、拾取缺陷降低净产出和浪费好的零件 可靠性、可获得性和可维护性：有关可靠性、可获得性和可维护性的数据由供应商基于实际的现场经验来公布的。,预防性维护(Preventive Maintenance)：预防性和纠正性的维护使SMT贴装系统保持以其规定的速度和精度运行。 一个共同语言：当供应商与用户使用同一种语言取得有关设备性能的标准与沟通的共识时，结果将是工业中增加的效率和最终更大的顾客满意与增长。,0201贴装的挑战,0201元件的贴装比其前面的元件介入更具挑战性。主要原因是0201包装大约为相应的0402尺寸的三分之一。 原先可以接受的机器贴装精度马上变成引进0201的一个局限因素。另外，传统的
12、工业带包装(taping)规格对于可靠的0201贴装允许太多的移动，而工艺控制水平也必须提高，以使得0201贴装成为生产现实。,可靠的0201贴装的关键,元件送料器工作台。精密定位料车(carriage)工作台的能力 。 元件送料器。送料器必须制造达到极小的公差，以保证吸取位置维持可重复性。另外，用于制造送料器的材料必须强度高、重量轻。 送料器驱动链轮。驱动链轮在机器定位元件料带的能力中起关键作用。驱动链轮轮齿的形状、锥度和长度重大地影响送料器定位料带的能力,吸取头。材料选择、材料硬度、加工公差和热特性都必须理解，以构造一个可靠的吸取头。吸嘴必须在其夹具(holder)内自由移动。 吸嘴轴装配。为了吸取 0.6x0.3 mm 的元件，吸嘴必须有不大于 0.40mm 的外径。这样形成一个长而细的吸嘴轴，弯曲脆弱但还必须保持精度以维持吸取的高可靠性。 基体结构。所有机械在运行期间都产生振动。基体框架设计是减少产生振动和谐波共振的速度与运动效应的关键第一步。,0201貼裝,The EndThanks!,
