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文檔簡介
表8-3中的“*”表明產品質量已經達到很高的質量標準,不合格品率已控制在百萬分之幾的水平,其對應的過程能力指數Cp(或Cpk)值也大大超過了1.67的要求。
(2)過程能力指數Cp(或Cpk)值的調整:
當Cp(或Cpk)值過大時,可采用下列調整措施:
①適當縮小產品要求的公差范圍。
②適當放寬過程控制的隨機波動幅度,即增大e值。
③可能時,改用精度較低的貼裝設備,降低成本。
當Cp(或Cpk)值過小時,通常采取下列改進措施:
①在不影響最終產品質量的情況下,適當放寬該過程產品的公差范圍。
②分析過程質量低的原因,有的放矢地采取相應措施改進過程,如采用過程控制圖對過程進行控制。
③可能時,采用過程精度更高的設備。④加強過程質量檢驗控制,如進行全數檢驗。
⑤當Cp(或Cpk)太低時,可考慮停止生產,分析原因并采取相應措施改進過程,從而提高Cp(或Cpk)值。否則,必須進行全數檢驗剔除不合格品。重復精度:重復精度是指貼片頭重復返回標定點的能力。即貼片機的貼裝頭取片在某坐標點貼裝后,再次去取片還是貼裝在原來的坐標點上,兩次貼裝其坐標中心的偏差值。影響重復精度主要是貼片機傳動系統的制造精度和生產的環境因素等。分辨率:分辨率是貼片機運行時最小增量的一種度量,衡量機器本身精度時,分辨率是一項重要指標。SMT設設備備貼貼裝裝率率貼片片機機的的貼貼裝裝率率是是指指在在一一定定時時間間內內器器件件實實際際貼貼裝裝數數與與吸吸取取數數之之比比,,即即貼貼裝裝率率=(實實際際貼貼裝裝數數/吸嘴嘴吸吸取取數數))×100%。下面面以以旋旋轉轉頭頭貼貼片片機機為為例例,,說說明明影影響響設設備備貼貼裝裝率率的的原原因因,,并并介介紹紹提提高高貼貼裝裝率率的的措措施施。。在正正確確設設置置吸吸嘴嘴取取件件高高度度、、取取件件位位的的吸吸嘴嘴中中心心與與供供料料器器相相對對位位置置的的情情況況下下,,影影響響設設備備貼貼裝裝率率的的主主要要因因素素是是取取件件位位置置。。造造成成取取件件不不正正確確的的原原因因一一方方面面是是器器件件貯貯運運裝裝置置上上的的供料料器器異異常常,另另一一方方面面是是吸嘴嘴污污染染所造造成成。。現現以以機機械械式式驅驅動動供供料料器器為為例例,,說說明明供供料料異異常常對對貼貼裝裝率率的的影影響響::1、驅動動部部分分磨磨損損對對貼貼裝裝效效率率造造成成影影響響:機機械械式式驅驅動動靠靠凸凸輪輪主主軸軸驅驅動動供供料料機機構構,,迅迅速速驅驅動動供供料料器器的的棘棘爪爪臂臂,,通通過過連連桿桿使使與與之之連連接接的的棘棘輪輪帶帶動動元元器器件件編編帶帶前前進進一一個個進進距距,,同同時時帶帶動動塑塑料料卷卷帶帶盤盤將將編編帶帶上上的的塑塑料料帶帶剝剝離離,,吸吸嘴嘴下下降降完完成成取取件件動動作作。。但但由由于于供供料料機機構構高高速速訪訪問問供供料料器器,,經經長長時時間間的的使使用用之之后后,,供供料料器器的的棘棘爪爪磨磨損損嚴嚴重重,,造造成成棘棘爪爪不不能能驅驅動動卷卷帶帶盤盤塑塑料料帶帶正正常常剝剝離離,,使使吸吸嘴嘴不不能能完完成成取取件件工工作作,,影影響響貼貼裝裝效效率率。。因因此此在在安安裝裝編編帶帶前前應應仔仔細細檢檢查查供供料料器器,,對對棘棘爪爪輪輪已已磨磨損損的的供供料料器器應應立立即即修修復復,,不不能能修修復復的的應應及及時時更更換換。。2、供料器器結構構件變變形對對貼裝裝率的的影響響:若長長期使使用或或操作作工操操作不不當,,導致致供料料器壓壓帶蓋蓋板、、頂針針、彈彈簧及及其其它運運動機機構產產生變變形、、銹蝕蝕等,,導致致器件件吸偏偏、立立片或或者吸吸不到到器件件,這這就會會影響響貼裝裝效率率。因因此應應定期期檢查查,發發現問問題及及時處處理,,安裝裝供料料器應應當正正確、、牢固固地安安裝在在供料料部平平臺上上,特特別是是無供供料器器高度度檢測測的設設備,,否則則可能能會造造成供供料器器或設設備損損壞。。3、供料器器潤滑滑不良良也會會影響響貼片片率:供料料器的的許多多零件件是運運動件件,為為了減減少運運動零零件間間的相相對摩摩擦,,所以以對供供料器器要進進行必必要的的維護護與保保養,,比如如定期期清潔潔、清清洗、、加油油潤滑滑等,,有利利于保保證貼貼片機機的貼貼裝率率。4、吸嘴嘴對貼貼裝率率的影影響,,有內內部原原因和和外部部原因因兩種種。((1)內部部原因因:吸嘴真真空負負壓不不足,吸嘴嘴取件件前自自動轉轉換貼貼裝頭頭上的的機械械閥,,由吹吹氣轉轉換為為真空空吸附附,產產生一一定的的負壓壓,當當吸取取器件件后,,負壓壓傳感感器檢檢測值值維持持在一一定范范圍內內時,,機器器正常常吸取取,反反之吸吸取不不良。。一般般在取取件位位到貼貼裝位位吸嘴嘴處的的負壓壓應至至少在在400mmHg以上,,當貼貼裝大大器件件負壓壓應在在70mmHg以上,,因此此應定定期清清洗真真空泵泵內的的過濾濾器,,以保保證足足夠的的負壓壓;同同時應應定期期的檢檢查負負壓檢檢測傳傳感器器的工工作狀狀態。。另一一方面面是貼貼裝頭頭上的的過濾濾器及及吸嘴嘴上的的過濾濾器因因周圍圍環境境或氣氣源不不純凈凈被污污染堵堵塞而而發黑黑。因因此該該過濾濾器應應定期期更換換,以以保證證氣流流的通通暢。。((2)外部部原因因:一一方面面是氣源回回路泄泄壓,如橡橡膠氣氣管老老化、、破裂裂,密密封件件老化化、磨磨損以以及吸吸嘴長長時間間使用用后磨磨損導導致負負壓不不足,,另一一方面面是因因粘接接劑或或外部部環境境中的的粉塵塵,特特別是是紙編編帶包包裝的的元器器件在在切斷斷之后后產生生的大大量廢廢屑,,造成成吸嘴堵堵塞而影響響正常常貼裝裝,因因此應應每日日檢查查吸嘴嘴的潔潔凈程程度,,隨時時監控控制吸吸嘴的的取件件情況況,對對堵塞塞或取取件不不良的的吸嘴嘴應及及時清清洗或或更換換,以以保證證良好好的狀狀態,,同時時在安安裝吸吸嘴時時,必必須保保證正正確、、牢固固的安安裝,,否則則會造造成吸吸嘴或或設備備的損損壞。。8.3.8貼片機機的計計算機機系統統貼片機機的計計算機機系統統由硬件系系統和和軟件件系統統兩部分分構成成,貼貼片機機的計計算機機硬件控控制系系統由機器器主控控制器器、內內嵌式式PC、運動動控制制卡、、圖像像卡和和I/O接口板板、VME箱等組組成。。可實實現坐坐標和和外圍圍I/O接口控控制,,保證證運動動的準準確性性和快快速響響應性性。VME箱(VersaModuleEurocard:是一一種通通用的的計算算機總總線。。)是是整個個控制制系統統的核核心,,實現現整機機數據據的采采集傳傳送和和分析析處理理功能能,并并向各各部分分發出出指令令,完完成機機械傳傳動、、圖像像處理理及檢檢測功功能。。運動動控制制卡主主要實實現坐坐標運運動控控制信信號的的采集集,傳傳送各各種加加工數數據和和動作作執行行指令令功能能等。。圖像像卡主主要采采集和和傳送送各種種貼裝裝元器器件和和PCB上標識點點的數據據。圖8-58VME箱結構圖圖貼片機軟件系統統一般為主主控計算算機和生生產線控控制計算算機二級級計算機機控制系系統,主主要由系系統控制制軟件、、貼片控控制軟件件和視覺覺處理軟軟件等幾幾部分組組成。貼貼片機的的主控計計算機,,實現與與外界的的通信連連接和人人機交互互,經過過生產線線控制計計算機對對下級設設備計算算機控制制系統進進行控制制和協調調,并對對系統生生產調度度、物料料供應與與管理、、質量監監控與檢檢測等子子系統進進行控制制和管理理,具有有CAD與貼裝控控制程序序生成、、工作任任務管理理和各生生產線任任務分配配與配置置、各層層次的系系統通信信和監控控等功能能。帖片片機生產產線控制制計算機機,對組組裝設備備配置和和PCB傳輸裝置進行行控制和協調調,實現對組組裝工藝過程程的程序控制制。具體功能能有:線控計計算機和主控控計算機的通通信;整條生生產線的控制制和協調;運運行數據的接接收、管理和和編輯;與生生產線有關配配置的優化;;機器數據(PDA/MDA)的采集;故障障處理及錯誤誤信息的輸出出等。某貼片片機的信息傳傳遞示意圖見見圖5-59。信息傳遞示意意圖系統控制軟件件包括程序編輯輯和示教的功功能模塊、程程序和數據存存儲功能模塊塊、通信和數數據傳輸功能能模塊。自動編程軟件件包括CAD數據輸入、送送料器配置與與控制、自動動產生貼片程程序等模塊。。貼片控制軟件件包括貼片機的的驅動控制模模塊、貼片程程序編輯模塊塊、工藝參數數控制等功能能模塊。視覺系統軟件件包括人機交互互界面、標準準元件數據庫庫、圖像預處處理模塊、圖圖像處理模塊塊和圖像輸出出模塊等。圖圖8-60是某型貼片機機型計算機控控制系統圖。。計算機控制系系統圖。8.3.5貼片機的計算算機操作系統統貼片機的計算算機操作系統統,主要有DOS、UNIX、WINDOWS等操作系統,,現在大多數數的設備都使使用WINDOWS系統,它有友友好的操作界界面,人機對對話容易,操操作人員容易易學習和掌控控,便于控制制指揮貼片機機卓有成效地地運行。貼片片機的軟件系系統通常有生生產、管理、、維修的功能能,在各項主主要功能下面面還包含有相相應的子功能能來協助完成成相應的任務務。如工藝流流程的管理、、生產質量的的管理、設備備維護和保養養的管理等。。除此之外,,貼片機的軟軟件系統能夠夠進行程序編編制,能夠自自動讀取CAD文件自動生成成貼片程序,,能夠從數據據庫中自動讀讀取元器件的的相關數據,,生成貼片程程序支持貼片片機的高速生生產。貼片機編程軟軟件對于各種不同同生產廠家、、不同類型的的貼片機,所所用來控制機機器運動、按按照產品所需需實現元件貼貼裝的產品程程序的基本本結構大體相相同,貼片程程序設置是指指貼片程序的的環境設置,,如機器的配配置、坐標參參考原點、元元件數據庫的的選擇和送料料器數據庫庫的選擇等。。一、貼片機在在線編程在線編程是指指利用部分機機器所附帶的的示教盒進行行程序編輯和和利用貼片機機的隨機應用用軟件中的貼貼片程序編輯輯功能。在在線編程的方方法有示教編編程和手動輸輸入編程,另另外也可在機機器上對線路路板上的元件件貼裝坐標以以及元件的數數據庫進行行示教校正。。(1)示教編程傳統的貼片機機編程方法利利用貼片機的的人工示教方方式,用示教教盒即移動攝攝像頭在電路路板上找出所所有貼片元件件的坐標位位置,然后再再將元件的其其他信息如元元件的位號、、代碼和貼裝裝角度等信息息手工輸入到到貼片機中。。示教編程是是最簡單的的基本編程方方法,一般老老式的中速機機都采用這種種方法。這種種方式需要占占用機器的生生產時間,而而且采用人工工示教方式式找點對于一一塊有幾百個個貼片元件的的電路板來講講是一件費時時費力而又極極易出現差錯錯的工作。①取料示教::選定好吸嘴嘴類型,用示示教盒將貼片片頭運動到送送料器的上方方,下降并拾拾取元件,并并確定對中的的方式,貼貼片機的控制制計算機會自自動記錄取料料的X-Y-z-Q坐標和其他取取料校正方式式。
②貼貼片示教:在在取料示教、、吸取元件、、校正和角度度旋轉完成后后,用示教盒盒將貼片頭移移至線路板該該元件焊接圖圖案上方,,可用線路板板識別相機來來確定元件的的中心,再將將元件下降到到線路板上,,單擊輸入。。
③完成線線路板的傳輸輸、送料器和和吸嘴設置和和位置示教::取料示教和和貼片示教后后,可進行貼貼裝順序編程程與示教。貼貼裝順序編編程可以通過過示教盒進行行,也可使用用貼片機軟件件中所附帶的的自動編程功功能來自動優優化。(2)手動輸入編編程所有貼片機都都可以用手動動輸入的方式式來進行編程程。在編程軟軟件的貼裝清清單中,輸入入元件的位號號(RefID)后,,選擇該元元件的元件數數據庫代碼,,輸入該元件件的x、y坐坐標和旋轉角角度(如圖1所示),這這就有了貼片片機程序最重重要的信息息。再輸入各各種不同元件件代碼的站位位號,進行貼貼裝順序的優優化,就可完完成貼片機編編程。(3)貼片坐標示示教校正由于有時不能能得到元件貼貼裝的準確坐坐標,如果在在貼裝完第一一塊線路板后后再更改坐標標將非常麻煩煩,所以有的的貼片機也也提供了元件件坐標的校正正功能,也叫叫增強型程序序設置。增強強型程序設設置利用機器器的PEC相機直觀地顯顯示貼片位置置的圖形,能能夠有效地提提高編程的精精度。進入增強型程程序設置,加加載已編好,,但需要校正正坐標的程序序。單單擊“=>”傳送線線路板到工工作區域。。在在元件和基基準點清單單中單擊兩兩個相對位位置的基準準點,機器器的PEC相機將會自自動移到程程序中基準準點的位置置。單擊xr{移動框使使十字中心心對正,機機器的系統統將會建立立好線路板板的坐標參參考框架((CoordinationReferenceFrame)。
④再再單擊貼裝裝元件,機機器的PEC相機將會自自動移到程程序中元件件的位置。。如果圖像像的十字中中心與元件件的中心不不能重合合,移動框框使十字中中心對正。。對于元件件夕可校正正相對的兩兩點來找到到中心。⑤⑤完成所所有的元件件后,保存存程序,系系統將會更更新元件的的貼裝坐標標。(4)元件的示示教校正在在新新的元件數數據庫建立立后,一些些元件在實實際生產中中不能通過過相機的識識別,可能能的原因有有:①①元件的的尺寸不正正確;②②元件件的角度不不正確;③③元元件的吸料料位置與默默認不一致致;④④元件腳腳的跨距和和長度與實實際不符;;⑤⑤球狀元件件的跨距、、位置和大大小與實際際不符。以上種種原原因使得新新產品和新新元件在試試產時不能能順利完成成,耗費大大量的時間間、人力和和物力,甚甚至造成元元件和產品品的報廢廢。現在—些較先進的的機器提供供了元件的的示教校正正的功能,,有的也叫叫元件編程程的自學功功能,或者者增強型元元件校正正(EnhancedComponentTeaching)(如圖3所示)。①在機器上上打開單個個元件的數數據庫,單單擊“Tools→EnhancedComponentSetup”,將會出現現ECS界面,右邊邊黑框內內為機器的的元件識別別相機所攝攝制的圖像像。②②設置元元件所在送送料器的站站位號、拋拋料帶站位位號、貼片片頭編號、、吸嘴編號號和元件角角度等信息息。⑧⑧單擊Pick,機器將回回零后用指指定的吸嘴嘴吸取制定定送料器中中的元件;;再單擊Inspect,吸嘴將會會帶著元件件行進到相相機上照照相,在ECS界面的右邊邊將會顯示示所攝制的的圖像。④④如如果元件能能夠通過校校正,在黑黑框中的上上方將會顯顯示“ComponentPassed””和校正的X、y、Q數據;如果果元件不能能通過校校正,調整整元件的大大小、角度度、吸料位位置、燈光光、元件腳腳/球的間距、、位置和大大小等,直直到能夠通通過校正。。⑤⑤可重復復單擊Inspect,以確定元元件校正的的X、y、Q數據是否穩穩定。⑥⑥保存存校正完的的數據庫G二、貼片機機離線編程程離線編程是是指利用離離線編程軟軟件在機器器以外的計計算機或編編程器上進進行貼片機機元件貼裝裝程序設計計的編制工工作。離線線編程在程程序編制時時可以不占占用機器的的資源,減減少貼片機機的停機時時間,提高高機器的利利用率。離離線編程還還可以利用用其他的一一些輔助工工具,如掃掃描儀、Excel表格和計算算機集成制制造系統等等,并可共共同使用。。離線編程的的一個重要要特征就是是將線路板板和貼片元元件坐標的的電子文件件(CAD)轉換成貼貼片程序。。一些專業業輔助設計計制造軟件件公司的軟軟件,如Valor公司的vPlan和UGS公司的AssemblyExpert等,在CAD導入方面見見長,也同同時具有離離線編程和和整線編程程的功能,,并可以適適用于各種種不同的設設備,但是是由于不同同品牌的貼貼片機程序序結構不同同,往往還還需要進一一步的轉換換,而且在在產能模擬擬方面很難難做到準確確。各貼片片機制造廠廠商也開發發了離線編編程軟件,,有的也具具備整線編編程的功能能,對于單單一品牌的的貼片機來來說是最佳佳方案。環球儀器所所提供離線線編程軟件件DPO可以導入不不同格式的的PCB文件,導入入完后即可可生成一個個完整的產產品程序。。具體步驟驟如下:①①一般產產品的電子子文件中只只有元件的的封裝說明明,沒有元元件的物料料代碼,因因此元件的的代碼需要要從物料清清單(B0M)中導入。。在導入物物料清單前前,需先定定義物料清清單中數據據的意義,,并將定義義好的物料料清單格式式儲存(如如圖1所示)。②打開“EnhancedCADImport”。
③單擊擊“File→OpenFile→OpenFileforCADImport”,打開CAD文件。④④單擊“Tools→ImportProperties”,將出現對對話框(如如圖2所示示))。。單單擊擊““BillofMaterials””,選選擇擇““UseBillofMaterials””,選選擇擇物物料料清清單單的的文文件件名名,,并并選選擇擇已已儲儲存存的的物物料料清清單單格格式式。。圖圖1物料料清清單單的的定定義義⑤單單擊擊““File→→Import””,一一個個新新產產品品對對話話框框將將會會出出現現。。選選擇擇線線路路板板模模板板、、機機器器配配置置和和元元件件數數據據庫庫等等配配置置。。圖圖2BOM導入入對對話話框框⑥⑥單單擊擊““Ok””按鈕鈕,,將將會會出出現現““CADImportSettings””(如如圖圖3所示示))。。單單擊擊““Apply””。圖圖3CADImportSettings⑦⑦產品品的的圖圖形形((ProductGraphic)和和輸輸入入記記錄錄((ImportRecords)將將會會出出現現((如如圖圖4所示示))。。圖圖4產品品圖圖形形和和輸輸入入記記錄錄圖4產品品圖圖形形和和輸輸入入記記錄錄⑧選選擇擇輸輸入入記記錄錄中中將將無無效效((Invalid)的的元元件件代代碼碼,,在在““Component””的下下拉拉框框中中找找到到元元件件數數據據庫庫中中的的相相對對應應的的標標準準元元件件數數據據庫庫((如如圖圖5所示示))單單擊擊““Update””。⑨當當所所有有元元件件的的數數據據庫庫已已經經更更新新完完畢畢后后,,單單擊擊““File→→SaveProduct””,一一個個新新的的產產品品就就已已經經建建立立好好((如如圖圖6所示)。。8.4.3SIEMENS貼片機機的用用戶界界面及及基本本操作作1、SIEMENS貼片片機用用戶界界面的的組成成及說說明如如圖所所示.當前使使用的的菜單單下拉式式菜單單生產控控制按按鈕按扭程序名名供料器器設置置方式式(7)錯誤信信息(8)機器狀狀態(9)操作信信息(10)菜單信信息行行(11)機器控控制按按扭(12)機器工工作模模式SIEMENS貼片機機用戶戶界面面菜單單及各各功能能鍵說說明如如圖8-61所示。。(1)回到主主菜單單(F1),(2)供料器器設置置顯示示(F2),(3)機器錯錯誤顯顯示(F3),(4)Feeder設置(F4),(5)1號臂單單功能能(F5),(6)2號臂單單功能能(F6),(7、8)PCB傳送機機構單單功能能(F7,F8),(9)PCB基準點點的測測試,,參數數調整整和確確認(F9),(10)元件參參數的的測試試,調整和和確認認,(11)GEM狀態(可選),(12)下拉式式菜單單,(13)GEM狀態顯顯示(可選)。鍵盤及及內置置鼠標標(軌跡球球)及觸摸摸屏如如圖8-62所示。。①回回車鍵鍵②②鼠鼠標右右鍵③③軌軌跡跡球④④功功能能鍵F1至F12,除了了使用用軌跡跡球移移動光光標之之外,也可使使用手手指接接觸觸觸摸屏屏進行行操作作圖8-62SIEMENS貼片機機鍵盤盤4、貼片片機主主菜單單/啟動前前的檢檢查及及如何何啟動動(1)主菜單功功能:(SETUP):供料器設置置顯示(ERRORS):機器錯誤顯顯示(FEEDERS):FEEDER設置(GANTRYFUNCTIONS):懸臂單項功功能(PCBTRANSPORT):PCB傳輸功能(2)啟動前的的檢測確認程序是是否為當前前生產程序序檢查工作臺臺表面是否否有異物并并做好5S檢查機器是是否處于總總控計算機機狀態檢查供料器器是否與桌桌面的磁條條貼緊并沒沒有任何元元件和導物物檢查0402料帶下SPACER位置是否正正確如需要更換換吸嘴并檢檢查吸嘴的的高度及真真空度(參參照PCP)按PCP要求填寫CHECKLIST表單:(3)啟動貼片片機
啟動動貼片機之之前,操作作人員需要要對機器進進行以下的的檢查:確確保貼片片機已經接接通電源和和壓縮氣源源
所有保保護蓋及保保護門都必必須關閉確確保懸臂臂可移動范范圍內無任任何障礙啟啟動貼片片機,操作作如下:打打開每架架機器的主主開關;貼貼片機軟軟件便被裝裝人,硬盤盤上的數據據初始化貼貼片機控制制器;從從總控計算算機上下載載貼片機數數據;貼貼片機獲得得所有數據據后,便處處于等待回回基準點,,之后按操操作界面的的提示進行行進一步的的操作。8.4.4三星貼片機機脫機編程程軟件實際際操作1、運行環環境:WIN2K/XP/98MSSQL-SERVER2KSMT6.85/SMTXJRE5.22、運行前前準備PCB原原數據:包包含位號,XY坐標標和THETA值,PART-NAME.材料清單:只需要含含有三列((元件名稱稱、元件封封裝、位號號).3、編程程步驟驟:(1)PCB原數據據的提提取:①①啟動PROTEL99SE,EDIT->ORIGIN->SET.將十字字光標標放在在PCB的邊緣緣,單擊鼠鼠標的的左鍵鍵.設定原原點.左下角角為BOTTOM,右下角角為TOP.②②FILE->CAMMANAGER啟動CAM管理器器.在CAMMANAGER里,PICKPLACE->TEXT->METRIC.生成PICKPLACEFORPCBNAME.TXT.③③選中PICKPLACEFORPCBNAME.TXT,按下F9.生成CAMFILE.該文件件里有有的數數據就就是編編程所所需的的數據據.(XY座標和和THETA值,PART-NAME.)④④在EXPLORER里面找找到1.3里生成成的CAMFILE右擊->EXPORT.導出該該文件件.貼片機機的貼貼裝工工藝貼裝工工藝是是用一一定的的方式式把表表面貼貼裝元元件從從它的的包裝裝中取取出來來,并并把它它貼在在印制制板的的指定定位置置上的的生產產過程程,如如圖8-59所示是是貼片片生產產的現現場圖圖片。。由于于元件件的幾幾何尺尺寸和和形狀狀、表表面性性質和和重量量各不不相同同,且且元件件的尺尺寸越越來越越小,,貼片片速度度要求求高,,對貼貼片機機的貼貼片范范圍、、精確確度及及生產產率都都有很很高的的要求求。因因此對對貼裝裝工藝藝有很很高的的要求求。貼貼裝工工藝有有三種種方式式:分分別為為手工工方式式、半半自動動方式式和全全自動動方式式。無無論采采用哪哪一種種工藝藝,基基本工工序都都是一一樣的的,就就是將將元器器件準準確的的安放放到指指定的的焊盤盤上。。對于于進行行大批批量生生產的的廠家家來說說,都都是采采用全全自動動貼片片機來來進行行生產產。為保證證表面面貼片片元件件準確確的貼貼放到到指定定的位位置,,并達達到貼貼裝質質量要要求,,在貼貼裝工工藝中中要求求:1、元件件正確確:即即要求求各裝裝配位位號元元器件件的類類型、、型型號、、標稱稱值和和極性性等特特征標標記要要符合合產品品的裝裝配圖圖和明明細表表要求求,不不能貼貼錯位位置。。2、元器器件貼貼裝位位置準準確::元器器件的的端頭頭或引引腳均均和焊焊盤圖圖形應應當盡盡可能能對齊齊、居居中。。因為為Chip元件兩兩個端端頭自自定位位效應應的作作用比比較大大,貼貼裝時時元件件長度度方向向兩個個端頭頭只要要搭接接到相相應的的焊盤盤上,,寬度度方向向有1/2搭接在在焊盤盤上,,再再流焊焊時能能夠自自定位位,但但如果果其中中一個個端頭頭沒有有搭接接到焊焊盤上上,再再流焊焊時就就會產產生移移位或或立碑碑缺陷陷。對對于SOP、SOJ、QFP、PLCC等器件件的自自定位位作用用比較較小,,貼裝裝偏移移是不不能通通過再再流焊焊糾正正的;;因因此,,貼裝裝時必必須保保證引引腳寬寬度的的3/4處于焊焊盤上上,引引腳的的趾部部和跟跟部也也應在在焊盤盤上。。如果果貼裝裝位置置超出出允許許偏差差范圍圍,必必須進進行人人工撥撥正后后再進進入再再流焊焊爐焊焊接;;否則則,再再流焊焊后必必須返返修,,會造造成工工時、、材料料的浪浪費,,甚至至會影影響產產品可可靠性性。生生產過過程中中發現現貼裝裝位置置超出出允許許偏差差范圍圍時應應及時時校正正貼裝裝坐標標。3、貼片壓壓力合適適:貼片片壓力要要恰當,,元器件件焊端或或引腳不不小于1/2厚度要浸浸入焊膏膏。對于于一般元元器件貼貼片時的的焊膏擠擠出量(長度)應小于0.2mm,對于窄窄間距元元器件貼貼片時的的焊膏擠擠出量(長度)應小于0.1mm。貼片壓壓力過小小,元器器件焊端端或引腳腳浮在焊焊膏表面面,焊膏膏粘不住住元器件件,在傳傳遞和再再流焊時時容易產產生位置置移動;;貼片壓壓力過大大,焊膏膏擠出量量過多,,容易造造成焊膏膏粘連,,再流焊焊時容易易產生橋橋接,嚴嚴重時還還會損壞壞元器件件。4、貼裝好好的元器器件要完完好無損損。5、貼裝工工序檢驗驗:在焊焊接前把把型號、、極性貼貼錯以及及貼裝位位置偏差差過大不不合格的的元器件件糾正過過來,這這樣比焊焊接后檢檢查出來來再進行行返工要要節省成成本;因因為焊后后的不合合格需要要返工工工時、材材料、還還可能損損壞元器器件或印印制電路路板(有的元器器件是不不可逆的的)等的損失失很大。。即使元元器件沒沒有損壞壞,但對對其可靠靠性也會會有影響響。強調調首件檢檢驗非常常重要,,首件檢檢驗時元元器件的的型號、、規格、、極性正正確,貼貼裝位置置偏移移量合格格,再將將首件自自檢合格格后的產產品送專專檢,專專檢合格格后才能能批量貼貼裝。首首件自檢檢具體的的工作內內容:((1)校對每每一步元元器件的的型號規規格是否否與工藝藝文件中中元件明明細表一一致;不不一致處處要進行行修正。。
(2)每個供供料器站站上的元元器件是是否與拾拾片程序序表中一一致;不不一致處處要重新新安裝。。
(3)按工藝藝文件中中元器件件明細表表檢查每每個位號號上的元元件名稱稱(型號規格格)是否正確確,不正正確的要要改正。。
(4)在機器器上用主主攝像頭頭校對每每一步元元器件的的x、Y坐標是否否與PCB上的元件件中心一一致,并并按工藝藝文件中中元件位位置示意意圖檢查查轉角θ是否正確確,對不不一致處處進行修修正。((5)校對檢檢查完全全正確后后并將完完全正確確的產品品程序拷拷貝到備備份軟盤盤中保存存后才能能進行生生產。8.4.1貼片機新新產品調調試當新的產產品程序序做好并并優化好好后,就就需要在在機器上上運行此此程序進進行貼片片生產。。理想狀狀態是將將產品程程序加載載到機器器的控制制器后,,并且元元件已經經按照送送料器上上料清單單安裝好好,那么么貼片機機就可以以開始穩穩定地連連續地進進行批量量生產。。但實際際上往往往還必須須經過一一些較長長時間的的程序調調試和試試生產,,貼片機機才能夠夠真正穩穩定地連連續地生生產。在在以下幾幾個方面面,程序序和數據據庫可能能需要調調整。(1)元件數數據庫中中參數在開始編編程時,,有時并并沒有線線路板和和元件的的樣品,,只能通通過CAD、B0M或者線路路板的貼貼裝圖形形等資料料來進行行編程。。由于部部分元件件不是標標準元件件,在隨隨即所帶帶的標準準數據庫庫中找不不到完全全一樣的的元件資資料,新新建的元元件數據據庫可能能在機器器上會難難以通過過識別達達到校正正的目的的,如元元件可供供識別的的特征、、元件的的吸嘴選選擇、相相機識別別燈光的的設置、、送料器器的選擇擇和元件件的方向向等。(2)元件的的貼裝坐坐標在在程序制制作時,,有時不不能拿到到線路板板的原始始坐標資資料,程程序中的的坐標為為程序機機所得,,或為其其他機器器的程序序所得。。
(3)基準點點的坐標標
有時時所得到到的線路路板坐標標資料只只有元件件的貼裝裝坐標,,而沒有有基準點點的坐標標。((4)送料器器的型號號和方向向
在程程序制作作時,往往往沒有有元件和和包裝的的樣品,,在送料料器的型型號和元元件的方方向確定定時,需需要依靠靠以往的的經驗。。有部分分元件的的取料中中心和送送料器默默認的不不一致,,需要重重新校正正和修改改此元件件送料器器的取料料位置。。
由于于以上等等原因,,一個新新的產品品上機運運行后還還需要花花數小時時,甚至至幾個小小時的時時間來進進行程序序的調整整才能穩穩定地生生產。而而在調整整期間,,自動貼貼片生產產線會生生產出大大量的不不合格產產品。而而對于一一條價值值往往在在成百萬萬甚至上上千萬的的貼片生生產線,,每耽誤誤一分鐘鐘都會造造成大量量的損失失。特別別是一些些特點為為多功能能、小批批量,每每天一條條生產線線的產品品更換多多在幾次次甚至十十幾次的的生產廠廠商,生生產線的的實際效效率和產產晶的合合格直通通率都會會因為產產品調試試所占用用大量的的時間和和低效率率而大大大地降低低。8.4.2貼片機新產產品導入((NPI)隨著軟件應應用技術的的發展,有有的較為先先進的貼片片機具有新新產品導入入(NPI)的功能,,即機器在在運行一個個新的產品品程序時,,可以通過過新產品導導入功能來來有效地降降低新產品品生產調試試的時間。。下面以美美國環球儀儀器的貼片片機所附帶帶的新產品品導入(NPI)為例來講講解該功能能。運行產品程程序NPI模式(如圖圖1所示)圖1NPI模式(2)送料器校校正
當運運行程序后后,將進入入送料器校校正的畫面面,操作員員可以選擇擇校正所有有的或者部部分元件的的送料器,,然后單擊擊校正“Inspect”,機器的線線路板識別別相機(PEC)將會移到到各送料器器的默認取取料位置.
①如果元件還還沒有轉到到取料位置置,單擊轉轉動送料器器(CycleFeeder)將第一個個元件轉到到取料位置置。
②如如果視窗的的十字中心心不在元件件的取料中中心,單擊擊視窗,右右下角將會會出現坐標標調整盤,,單擊調整整盤將元件件中心移至至十字中心心,單擊更更新取料位位置(UpdatePickup)。
③如如果實際元元件的角度度與視窗中中所顯示的的元件數據據庫的方向向不一致,,可以在旋旋轉(Rotation)后的空格格中輸入角角度,并單單擊更正角角度(UpdateRotation)。
這樣樣可以將所所有的送料料器檢查一一遍,并更更改不正確確的取料中中心和元件件角度。圖2取料中心校校正(3)單擊傳送送線路板((TransferBoard)此操作可將將線路板從從上板機送送到工作區區域。(4)單擊基準準點校正((FiducialInspect)選擇需要校校正的基準準點,單擊擊校正(如如圖3所示)。坐坐標參考點點;第二個個基準點將將會校正線線路板的坐坐標和角度度,考框架架來確定基基準點和貼貼片元件之之間的距離離。8.4.3貼片機元件件預檢查((PreInspect)元件貼裝位位置預檢查查將檢查元元件的貼裝裝位置和角角度。選擇擇需要進行行預撿查的的元件,單單擊檢查((Inspect),機器的的線路板圖圖形校正相相機將會移移至元件的的貼裝位置置,顯示線線路板上元元件的絲印印圖形和元元件數據庫庫的外形和和方向(如如圖1所示)。①如果圖像像的十字中中心與元件件的中心不不能重合,,單擊圖像像框上的坐坐標調整盤盤,將元件件中心與十十字中心重重合,更新新元件X/Y貼裝位置((UpdateX/Y)。②如果顯示示元件數據據庫的方向向不正確,,在旋轉角角度(Rotation)下輸入需需要更改的的角度,單單擊更改角角度(UpdateTheta)。8.4.4貼片機拼板板基準點校校正和線路路板元件組組裝1.拼板基準點點校正如果此產品品程序為多多拼板的程程序,機器器的線路板板識別相機機還可以進進行拼板的的偏移校正正。拼板校校正可以以以拼板上的的基準點或或者拼板上上的元件為為參考進行行拼板校正正。2.線路板板元件件組裝裝當以上上校正正完成成后,,就可可以進進行線線路板板元件件組裝裝。在在元件件組裝裝時,,如果果有元元件不不能通通過元元件識識別相相機的的校正正,錯錯誤恢恢復((ErrorRecovery)對話話框將將會出出現((如圖圖2所示))。單單擊編編輯((Edit),進進入元元件數數據庫庫編輯輯狀態態,可可編輯輯元件件的尺尺寸、、特征征、燈燈光的的類型型及燈燈光的的強弱弱等。。8.4.5貼片機機貼裝裝后的的驗證證在元件件貼裝裝完畢畢后,,還可可以對對已經經貼裝裝完的的元件件進行行驗證證。機機器的的線路路板識識別相相機將將會根根據元元件的的貼裝裝順序序對已已貼裝裝的元元件進進行驗驗證,,從而而得知知元件件是否否準確確無誤誤地貼貼裝((如圖圖1所所示))。新產品品導入入功能能綜合合了增增強型型程序序設置置和增增強型型元件件設置置功能能。通通過新新產品品導入入的運運用,,新產產品程程序的的時間間可以以減低低40%~80%,使使貼片片機以以及整整條貼貼片生生產線線的設設備利利用率率得到到有效效地提提升。。由于于新產產品的的調試試一次次通過過,降降低了了因產產品調調試的的元件件損耗耗,也也降低低了因因原件件貼裝裝不良良而造造成的的返修修概率率,提提高了了產品品的合合格直直通率率。8.4.6影響貼貼裝質質量因因素1.供料料器貼片機機在講講究精精確的的同時時,也也在強強調高高速高高效,,在吸吸料過過程中中,貼貼片機機不會會用相相機判判別元元件在在供料料器中中的中中心點點,因因為這這樣非非常耗耗時間間,因因而需需要供供料器器中的的元件件停靠靠在有有相當當精度度的取取料位位置,,該精精確度度是靠靠供料料器在在供料料站上上的機機械位位置精精度,,以及及供料料器的的準確確校正正和紙紙帶節節距精精度((對于于卷料料帶而而言))來保保證的的。理理想的的情況況是,,元件件應該該位于于設計計的位位置精精度范范圍,,以便便它的的有效效吸取取區域域和吸吸嘴的的中心心重合合。2.吸嘴嘴的影影晌吸吸嘴作作為直直接與與元件件接觸觸的零零件,,它對對貼片片質量量的影影響是是毋庸庸質疑疑的。。主要要體現現在吸吸嘴的的設計計,吸吸嘴的的正確確配置置和吸吸嘴保保養方方面,,下面面分別別講解解。((1)吸嘴嘴的設設計吸吸嘴嘴設計計主要要應考考慮材材料、、有效效吸取取形狀狀和面面積以以及吸吸孔數數量與與對稱稱性等等方面面。對對于材材料而而言,,需要要考慮慮和權權衡是是否有有防靜靜電要要求,,是否否耐磨磨,反反光強強度等等。關關于吸吸孔的的數量量與對對稱性性,對對于規規則的的長方方體小小型磁磁片元元件,,吸嘴嘴通常常采用用中心心用較較大口口徑孔孔,并并在周周圍對對稱地地配備備多個個較小小口徑徑孔的的方式式。①磁磁片片元元件件吸吸嘴嘴::吸吸0201吸嘴嘴,,其其吸吸取取面面上上有有兩兩小小孔孔對對稱稱位位于于中中心心大大孔孔兩兩側側,,并并將將吸吸取取面面的的形形狀狀設設計計為為長長方方形形;;通通用用磁磁片片元元件件的的吸吸嘴嘴,,它它采采用用中中央央大大孔孔加加4個小小孔孔90°°均布布置置的的結結構構。。②②小小尺尺寸寸IC元件件吸吸嘴嘴::是是單單孔孔結結構構,,該該孔孔結結構構較較大大尺尺寸寸IC元件件吸吸嘴嘴要要小小。。③③大大尺尺寸寸IC元件件吸吸嘴嘴::是是較較大大的的孔孔、、帶帶橡橡膠膠密密封封圈圈的的結結構構。。對對于于異異型型元元仵仵吸吸嘴嘴的的設設計計,,除除了了應應考考慮慮上上面面的的設設計計因因素素而而外外,,還還應應考考慮慮到到異異型型件件重重心心的的位位置置,,否否則則在在貼貼片片頭頭加加減減速速過過程程中中,,容容易易造造成成異異型型件件在在吸吸嘴嘴上上滑滑動動,,從從而而導導致致貼貼片片不不良良。。④④MELF元件件吸吸嘴嘴::由由于于MELF元件件((如如貼貼片片二二級級管管))外外形形為為圓圓柱柱體體,,所所以以,,應應該該用用特特殊殊圓圓柱柱面面內內凹凹的的吸吸嘴嘴,,圓圓柱柱面面內內凹凹吸吸嘴嘴。。(2)吸吸嘴嘴的的正正確確配配置置不不同同的的設設備備制制造造商商都都有有適適合合自自己己的的配配套套吸吸嘴嘴,,每每種種吸吸嘴嘴都都有有它它的的適適用用吸吸料料范范圍圍,,因因而而設設備備使使用用商商應應按按照照設設備備制制造造商商的的定定義義來來配配置置吸吸嘴嘴,,如如大大口口徑徑吸吸嘴嘴不不適適用用于于吸吸取取小小元元件件0201,而而微微小小口口徑徑吸吸嘴嘴也也不不適適合合吸吸取取大大的的IC料((由由于于吸吸取取有有效效面面積積小小,,可可能能吸吸力力不不夠夠))。。((3)吸嘴嘴保養養吸吸嘴的的使用用頻率率非常常高,,容易易磨損損,也也容易易被污污染或或堵塞塞,因因此在在適當當的時時候應應進行行清潔潔保養養,通通常可可用清清潔溶溶劑來來清潔潔。如如帶橡橡膠密密封圈圈結構構的吸吸嘴((如圖圖11所示)),橡橡膠密密封圈圈較容容易磨磨損,,需要要定期期檢查查,確確保定定期更更換。。隨著著片狀狀元件件的微微型化化趨勢勢,像像0201/01005是很薄薄的元元件,,01005元件厚厚度更更是薄薄到0.1mm,它們們不僅僅給制制造帶帶來了了難度度,也也增加加了吸吸嘴與與錫膏膏或膠膠水接接觸的的機會會,需需提高高這類類吸嘴嘴的清清潔保保養頻頻度,,對此此類吸吸嘴清清潔保保養的的要求求也比比其他他類型型的吸吸嘴要要高,,需要要利用用清潔潔溶劑劑和超超聲波波來清清潔。。二、PCB性能參參數對對貼裝裝質量量的影影響關于PCB的性能能參數數,它它與PCB的制造造工藝藝和PCB設計人人員的的設計計要求求密切切相關關,在在眾多多的PCB參數中中,對對于貼貼片工工藝能能造成成影響響的主主要是是它的的幾何何尺寸寸參數數,主主要包包括整整個PCB的平面面度和和PCB制造公公差以以及PCB的表面面處理理等方方面的的影響響,下下面將將分別別討論論。1.平面面度根據PCB的特點點和制制作工工藝,,我們們知道道它是是通過過一層層一層層黏合合壓接接而成成,制制造過過程中中會有有應力力產生生,而而且焊焊盤層層和中中間的的電氣氣隔離離層的的材料料和厚厚度是是不同同的,,因此此熱膨膨脹系系數也也不同同,因因而在在包裝裝和運運輸過過程中中,PCB可能會會發生生塑性性變形形彎曲曲或扭扭曲,,塑性性變形形的程程度與與PCB的厚度度和面面積以以及它它的板板層設設計是是否對對稱等等相關關聯。。PCB板平面面度的的行業業標準準可參參考IPC-2221文件的的定義義,如如圖2所示,,定義義如下下。PCB彎曲、、扭曲曲的允允許值值為PCB長度L的0.75%,即即為((L×0.75%)mm,但最大不不能超過3.175mm。
如果平平面度超過過允許范圍圍,基準點點在相機中中的形狀將將發生改變變,例如,,標準圓基基準點在相相機中的形形狀將變成成橢圓,這這會導致基基準點間的的中心距讀讀數發生變變化,從而而會影響PCB上的元件焊焊盤相對于于基準點的的位置,因因而可能會會直接造成成元件貼偏偏。另外,,由于PCB的翹曲會導導致元件在在下壓過程程中相對焊焊盤上的錫錫膏發生滑滑動,或者者將元件底底部的錫膏膏擠開,從從而形成錫錫珠或導致致相鄰元件件橋連短路路。2.制制造造公公差差的的影影響響PCB的制制造造公公差差也也會會對對貼貼裝裝質質量量產產生生影影響響,,主主要要體體現現在在基基準準點點((Fiducial)的的輪輪廓廓度度和和位位置置度度偏偏差差上上,,至至于于PCB上的的其其他他誤誤差差,,如如過過孔孔的的制制造造公公差差將將直直接接影影響響的的是是焊焊接接后后的的電電氣氣性性能能,,但但這這不不屬屬于于對對貼貼片片機機的的影影響響。。3.表表面面處處理理表表面面處處理理對對于于貼貼裝裝的的影影響響,,主主要要體體現現在在對對基基準準點點((Fiducial)的的覆覆蓋蓋方方面面,,它它能能影影響響的的主主要要是是視視像像系系統統能能否否準準確確,,快快速速地地識識別別基基準準點點。。重重要要原原則則是是,,阻阻焊焊層層不不可可以以覆覆蓋蓋基基準準點點以以及及它它周周圍圍的的輔輔助助分分辨辨區區域域。。三、、PCB焊盤盤圖圖形形設設計計對對貼貼裝裝質質量量的的影影響響關于于PCB圖圖形形設設計計的的總總體體要要求求可可以以參參考考IPC--782文文件件的的定定義義,,文文件件中中定定義義了了各各種種元元件件的的端端頭頭/引引腳腳和和PCB焊焊盤盤的的幾幾何何尺尺寸寸公公差差。。下下面面就就貼貼片片工工藝藝中中普普遍遍關關注注的的幾幾點點進進行行討討論論,,PCB的的設設計計工工程程師師應應該該熟熟悉悉這這些些行行業業標標準準,,并并了了解解相相關關的的制制造造工工藝藝,,以以便便降降低低品品質質風風險險,,這這里里主主要要介介紹紹基基準準點點、、焊焊盤盤和和傳傳板板邊邊距距的的設設計計等等。。1.基準點((Fiducial)PCB的基準準點是貼片機機定位PCB主其他元件件位置的基礎礎,基準點的的形狀、位置置設計和它的的制造精度將將直接影響貼貼片的質量。。關于基準點點的描述按IPC“SMEMAFIDUCIALMARKSTANDARD3.1””的定義可以以分為4種,,它在PCB上的布置如如圖1和圖2所示。圖1中所示為單板板,有整體基基準點(GlobalFiducial)和局部基準準點(LocalFiducial),局部基準準點通常用在在當元件有較較高位置精度度要求時,如如高密度引腳腳IC和BGA等;圖2中所示為多聯聯板,有聯板板基準點(PanelFiducial)和拼板基準準點(ImageFiducial),當然,分分板中也可以以放置局部基基準點(LocalFiducial),表1是IPC定義的基準點點相關要求。。
表1IPC定義的基準點點相關要求在IPC的定義中,推推薦使用圓形形基準點,但但在實際應用用中,PCB設計工程師可可能采用幾何何形狀,而貼貼片設備制造造商也相應的的增加了一些些兼容形狀,,以環球儀器器公司能兼容容的點形狀和和尺寸為例,,如表2所示。對基準準點的其他要要求,如表1所示,這無疑疑提供了PCB設計工程師更更多的設計選選擇。2,焊盤設計焊焊盤設計對對貼片機的影影響,主要是
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