1、.,SMT中的貼片技術與貼片機,電子產品安裝與調試課程,.,表面貼裝技術（SMT） Sruface Mount Technology,.,SMT生產工藝流程,1. 焊錫膏再流焊工藝流程,2. 貼片膠波峰焊工藝流程,.,SMT生產工藝流程,3. 混合安裝工藝流程,.,SMT生產中的貼片技術與貼片機,.,3 生產工藝,2 設備應用,1 物料準備,單面板,貼片機應用,回流爐應用,PCB板,生產輔料,課程地位：專業(yè)核心課,元器件,雙面板,印膠板,印刷機應用,手工焊接和返修,SMT生產環(huán)節(jié),SMT生產任務,.,課程介紹,課程重點：設備的原理及操作（Operation、Program、Trouble-sh

2、ooting） 授課方法：理論離線編程在線實訓生產應用 真實產品，真實生產線：教學過程在真實的生產線上完成，教學內容按照實際的生產流程組織，對外加工真實產品。,課程目標： 通過對設備的講解、實訓使學生掌握機器操作、維護及編程應用。,.,1.1 貼片機的結構與特點,貼片機外觀,貼片機內部結構示意圖,貼片機的結構可分為：機架，PCB傳送機構及支撐臺，X、Y與Z/伺服，定位系統，光學識別系統，貼片頭，供料器，傳感器，計算機操作軟件。,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.1 機架,機架是機器的基礎，所有的傳動、定位、傳送機構均牢固地固定在機架上，大部分型號的貼片機，其各種送料器也安置在上面。,機架

3、應有足夠的機械強度和剛性。,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.2 傳送機構和支撐臺,功能：將需要貼片的PCB送到預定的位置，貼片完成后再將SMB (Surface Mount Printed Circuit Board)送至下一道工序。,構成：,三段式皮帶線結構，PCB待機時間短,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.2 傳送機構和支撐臺,構成：,PCB傳送導軌中設有紅外線傳感器和條形碼閱讀器,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.2 傳送機構和支撐臺,兩種類型的傳送機構：,(1) 整體式導軌：,設在B區(qū)的PCB板側夾持機構（府視圖）,(2) 活動式導軌：,.,1.1 貼片機的結構與

4、特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,第一種功能：支撐貼片頭,X-Y定位系統是貼片機關鍵的機構，也是評估貼片機精度的主要指標，頭包括X-Y傳動機構和X-Y伺服系統,貼片頭安裝在X導軌上，X導軌在Y導軌上運行，從而能實現在X-Y方向貼片全過程。,這種結構在通用貼片機中常見,1. 功能,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,第二種功能：支撐PCB承載平臺并實現PCB在X-Y方向移動,這種結構常見見于塔式旋轉類貼片機中，在這種高速貼片機中，其貼片頭僅做旋轉運動，而依靠送料器的水平移動和PCB承載平面的運動完成貼片過程。,1. 功能,.,X、Y與Z/ 伺服

5、系統動畫,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,2. 結構,兩類 X-Y傳送機構：,滾珠絲杠-直線導軌,同步齒形帶-直線導軌,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,3. X-Y 伺服系統（定位控制系統）,X-Y定位系統是由X-Y伺服系統來保證，即前面所述的滾珠絲杠-直線導軌及同步齒形帶-直線導軌，是由交流伺服電機驅動，并在位移傳感器以及控制系統指揮下實現精確定位。,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,3. X-Y 伺服系統（定位控制系統）,(1) 圓光柵編碼器,.,1.1 貼片機的結構

6、與特點,1.1.3 X、Y與Z/ 伺服及定位系統,3. X-Y 伺服系統（定位控制系統）,(3) 光柵尺,(2) 磁柵尺,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.4 光學對中系統,貼片機對中問題：貼片機的對中是指貼片機在吸取元件后，吸嘴吸在元件中心，將元件的中心與貼片頭主軸中心線保持一致。,光學定位系統原理：貼片機吸取元件后，CCD攝像機對元器件成像，并轉化為數字圖像信號，經計算機分析元器件幾何尺寸和幾何中心，并與控制程序中數據進行比較，計算出嘴中心與元器件中心X、Y、的誤差，并及時反饋控制系統進行修正，保證元器件引腳與焊盤重合。,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.4 光學對中系統,光學

7、系統的組成：由光源、CCD攝像機、顯示器以及數模轉換與圖像處理系統組成。,.,1.1.4 光學對中系統,光學系統的作用：,貼片機中的光學系統，在工作過程中首先是對PCB的位置確認，當PCB輸送至貼片位置上時，安裝在貼片頭部的CCD，首先通過對PCB上所設定定位標志的識別，實現對PCB位置的確認。,1. 對PCB位置的確認,2. 對元器件的確認,元件的外形是否與程序一致 元件中心是否居中 元件引腳的共面性和形變,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.5 貼片頭,貼片頭,單頭,多頭,固定式,旋轉式,組合式,水平旋轉-轉塔式,垂直旋轉-轉盤式,.,1.1 貼片機的結構與特點,1.1.6 供料器,1

8、.1.7 傳感器,1.1.8 計算機控制系統,.,貼片機分類,動臂式 固定式：YAMAHA 、SAMSUN 旋轉式 水平旋轉：PANASONIC 垂直旋轉：SIMENSE 模組式 ASSEMBLEON、 FUJI,貼片機把電阻、電容、三極管、芯片等各類元件 高速而精確的吸取并貼裝到PCB板上的相關位置。 即，抓取（吸嘴真空吸取元件）貼裝,.,一個貼裝頭，每個貼裝頭6-12個 吸嘴 貼裝頭在X/Y方向平行移動 貼裝速度：5000片每小時 導軌高速運轉已達到極限 優(yōu)點：成本低,.,西門子垂直 旋轉演示,西門子垂直 旋轉貼裝頭,每個貼裝頭呈圓周排列6-12個吸嘴 貼裝頭在垂直水平面上旋轉 貼裝速度：

9、10000-20000片每小時 旋轉過程離心力容易造成元件拋料 維護復雜，成本高,.,AX-3/AX-5模組式貼片機,高速度貼裝：60000片/小時 高精度貼裝：誤差30um 最小換線時間：6min 模塊化制造易于維護 成本較高,.,AX-3模組式貼片機介紹,平行貼裝 元器件激光校正 導軌整體步進傳送 AX-3精度控制 整體換料小車,.,平行貼裝,平行貼裝High Speed,AX-3貼片機基本結構： RUN-IN(進板) + WORKING AREA（工作區(qū)） + RUN-OUT（出板區(qū)） 在working area最多有十二個貼裝頭 Robot 每個Robot有一個吸嘴 Nozzle 根據

10、PCB產品尺寸大小的不同，在工作區(qū)域可以同時貼裝N塊板 和SAMSUN或YAMAHA的動臂結構相比的優(yōu)勢： 單個吸嘴保證高精 平行貼裝保證高速度,.,激光校正,元器件光學校正component laser,The laser light is projected onto component to generate a shadow ， the placement controller calculate the exact position of the component at the nozzle tip according to the size of the shadow。 吸嘴吸取

11、元件后，吸嘴兩側的激光照射元件，產生遮擋的陰影，控制器通過計算陰影的尺寸獲取元件具體位置偏差，并進行校正。,.,導軌步進傳送Transport module,The function of the transport module is transporting boards through the machine. The transport module is controlled by the transport controller. 導軌整體步進，分為X和Z兩個方向，步進的數值由PCB產品的尺寸決定。導軌步進后，貼裝頭上相機掃描mark點，自動校正PCB板移動過程中位置偏移。保證PC

12、B位置精度。,導軌傳送,.,AX-3的坐標系統Coordinate system,1 ：X axis Transport Moves board in X direction ；Y axis Board width adjustment of transport。 導軌X為PCB板傳送方向；導軌Y為調整導軌寬度以適應PCB板寬度。 2： X axis Robot Moves placement head in X direction ；Y axis Moves placement head in Y direction。 貼裝頭X為吸嘴左右運動；貼裝頭Y為吸嘴前后運動。 3： Z axis P

13、lacement head Component picking and placing ；RZ Rotating the component。 貼裝頭的Z為吸嘴上下做吸取貼裝的動作；Rz指吸嘴旋轉角度。,.,The function of the pick and place module is picking and placing components on boards. The pick and place module is controlled by the placement controller.,貼裝模塊 Pick and Place Module,AX-3最多可以安裝12個

14、貼裝模塊，每個對應一個吸嘴。該吸嘴有X,Y,R,Rz四個運動方向。 其中，X方向為磁懸浮導軌。,.,AX-3精度控制High Precision,This encoder consists of a disk with a large number of position markers, an indexmarker and three sensors 編碼器讀取圓周排列小孔位置標記，以獲取電機運動位置數據。,Linear encoders are only present in the placement module and placement head, on the Y- and Z

15、-axis respectively. These encoders are scales that contain precise grating and in the centre of the scale a zero-pulse. Pulses are generated by an optical reader runs near the glass ruler. 線性編碼器通過讀取高精度直線排列光柵獲取電機運動位置數據。 光柵尺磁懸浮,.,整體換料小車-Feeder Trolley,The trolley is a cart that forms the interface bet

16、ween the feeders and the base. Feeders are placed on the trolleys and the trolleys are mounted on the base. 整體換料小車的作用：實現喂料器和貼片機之間的機械連接和通訊。生產過程中可以整體更換，節(jié)約停機時間。,換料小車,.,課后安排,1.查找線性馬達工作原理資料 2.查找磁懸浮導軌工作原理資料,.,貼片機的種類,動臂式 固定式：YAMAHA 旋轉式 水平旋轉：(演示見模組式） 垂直旋轉：西門子 轉塔式 FUJI (播放時間2:30-3:00) 模組式 FUJI (0:45-2:30),.,

17、動臂式1,動臂式（固定式）制造商有:yamaha、 三星等 中速機 價格100萬 是最早的機型 IC、小元件都可貼 適合小批量多品種,.,動臂式2 動臂式（水平旋轉式）制造商有:yamaha、fuji等 中速或高速機 中速機價格100萬左右 IC、小元件都可貼 適合小批量多品種,.,轉塔式,制造商有許多日本公司 高速機 價格300萬元 只能貼小元件，不能貼IC 特征： PCB板在來回移動，元件站在動，貼片頭在水平方向旋轉,.,轉塔式圖片,.,轉塔式原理圖,.,轉塔式外形,.,水平旋轉式,制造商為西門子 高速機 400萬 能夠貼IC、小元件,.,旋轉式原理圖,.,模組式,價格120-1000萬

18、分為兩種： 1、一塊板同時有多個頭在貼，飛利浦5個，fuji2個 2、一塊板分別有多個頭在貼。松下、西門子等 相當于多個動臂式串聯在一起，用軟件控制，每臺機各貼PCB板的一部分。 適合有一些靈活性的大批量生產 發(fā)展方向。,.,模組式圖片,.,模組式圖片 松下細胞機,.,FUJI,.,.,西門子 d2 d4,.,組合式,動臂式、旋轉式、轉塔式的組合,.,貼片機的元件識別,激光：快，適合小元件 圖像識別：照相機，適合各種元件,.,精度實現的方法：,園光柵編碼器：統計軸的旋轉圈數，由于軸會磨損，時間長精度會下降，相當開環(huán)控制，多數機采用。 磁柵尺：讀磁條，判斷位置，閉環(huán)控制，如JUKI 光柵尺：讀光刻的