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貼片機贴装头的组成和功能

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貼片機贴装头的组成和功能

發布日期:2019-07-31 16:41 來源: 點擊:

    貼片機是有贴装头、承载机构和X-Y座标传动的伺服系统三大部分组成。贴装头就是一只智能的机械手,通过程序控制,自动校正位置,按要求拾取元器件,精确地贴放到预置的焊盘上,完成三维的往复运动。它是貼片機上最复杂、最关键的部分。貼片機贴装头是由吸嘴、视觉对位系统、传感器等部件组成。糖果派对网址立式貼片機下面詳細爲大家介紹一下。

全自动高速貼片機.jpg

    貼片機贴装头的种类有单头和多头两大类,多头贴装头又分为固定式和旋转式。早期的单头貼片機的吸嘴吸取一个元器件后,通过机械对中机构实现元器件对中并给进料器一个信号,使下一个元器件进入吸片位置。但这种方式贴片速度很慢,通常贴放一只片式元器件需要1S。为了提高贴片速度,人们采取增加贴装头数量的方法,即采用多个贴装头来提高贴片速度。多头貼片機由单头增加到了3~6个贴装头,不再使用机械对中,而改进为多种形式的光学对中,工作时分别吸取元器件,对中后再依次贴放到PCB的指定位置上。目前,这类机型的贴片速度已达到每小时3万个元器件的水准,而且这类机器的价格较低,并可组合使用。也可以采用旋转式多头结构,目前这种方式的贴片速度已达到每小时(4.5~5)万只。

    一、貼片機贴装头上吸嘴。 

    貼片機贴装头的端部有一个用真空泵控制的贴装工具,即吸嘴。不同形状、不同大小的元器件往往采用不同的吸嘴拾放。当真空产生之后,吸嘴的负压把SMD元器件从供料系统(散装料仓、管状料斗、盘状纸带或托盘包装)中吸上来,吸嘴在吸片时,必须达到一定的真空度方能判别拾起元器件是否正常。当元器件侧立或因元器件“卡带”未能被吸起时,貼片機将会发出报警信号。贴装头吸嘴拾起元器件并将贴放到PCB的瞬间,通常采用两种方法进行贴放。一是根据元器件的高度,即事先输入元器件的厚度,当贴片头下降到此高度时,真空释放并将元器件贴放到焊盘上。采用这种方法有时会因元器件或PCB的个体差异,出现贴放过早或过迟的现象,严重时会引起元器件移位或飞片缺陷。另一种更先进的方法是根据元器件与PCB接触瞬间产生的反作用,在压力传感器的作用下实现贴放的软着陆,故贴片轻松,不易出现移位与飞片缺陷。


    吸嘴是直接接触元器件的部件,为了适应不同元器件的贴装,很多貼片機还在配有一个更换吸嘴的装置,吸嘴与吸管之间还有一个弹性补偿的缓冲机构,保证在拾取过程中对贴片元器件的保护。


    吸嘴在高速运动中与元器件接触,其磨损非常严重,所以吸嘴的材料与结构也越来越受到重视。早期采用合金材料,后又改为碳纤维耐磨塑料材料,更先进的吸嘴则采用陶瓷材料及金刚石,使吸嘴更耐用。


    随着元器件的微型化,而且与周围元器件的间隙也在减少,吸嘴的结构也做了相应的调整。在吸嘴上开个孔以保证在吸取像0603等小元器件时保持平衡,吸起并贴放的同时又不影响周边元器件,方便贴装。

    二、貼片機贴装头的视觉对位系统。


    随着电子产品对小、轻、薄和高可靠性的需求不断提高,只有对细间距元器件的精确贴装,才能确保表面组装件贴装的可靠性。要精确贴装细间距元器件,一般要考虑以下几个影响因素。


    1、PCB定位误差。在一般情况下,PCB上电路图形并不总是与PCB机械定位的加工孔和PCB边缘相对应,这将会导致贴装误差。另外,PCB上电路图型扭曲不直、PCB变形和翘曲等缺陷都会引起贴装误差。


    2、元器件定心误差。元器件本身的中心线并不总是与所有引线的中心线相对应,所以贴装系统利用机械定心爪给元器件定心时,不一定能确保对准元器件所有引线的中心线。另外,在包装容器中,或在定心爪夹持定心时,元器件引线有可能出现弯曲、扭曲和搭接等缺陷,即引线失去共面性。这些问题都会导致贴装误差和贴装可靠性下降。表面贴装在元器件引线偏离焊盘不超过引线宽度的25%时,贴装是成功的,当引线间距较窄时,可允许的偏离更小。


    3、机器本身的运动误差。影响贴片精度的机械因素有:贴片头或PCB定位工作台的X-Y轴运动精度、元器件定心机构的精度及贴片精度,视觉系统就成为高精度貼片機的重要组成部分。

機器的視覺系統由視覺硬件和視覺軟件兩大部分組成。攝像機是視覺系統影像的傳感部件,一般采用固態攝像機。固態攝像機的主要部分是一塊集成電路,集成電路芯片上制作有許多細小精密光敏元器件組成的CCD陣列。每個光敏探測元器件輸出的電信號與被觀察目標上相應位置發射光的強度成正比,這一電信號即作爲這一像元的灰度值被記錄下來。像元坐標決定了該點在圖像中的位置。每個像元産生的模擬電信號經過模/數轉換變成0~255之間的某一數值,並傳送到計算機。攝像機獲取的大量信息由微處理,處理結果由顯示器顯示。攝像機與微處理機、微處理機與執行機構及顯示器之間由通信電纜連接。


    影响视觉系统精度的因素主要是摄像机的像元数和光学放大倍数。摄像机的像元数越多,精度就越高;图像的光学放大倍数越大,精度就越高。因为图像的光学放大倍数越大,对应于给定面积的像元素就越多,因而精度就越高。但是,放大倍数时,找到对应图形就更加困难,因而精度降低贴装系统的贴装率,所以要根据实际需要确定合适的摄像机光学放大倍数。


    三、貼片機贴装头传感器


    传感器可进行元件电器性能检查,它们象貼片機的眼睛一样,时刻监视机器的正常运转。传感器运用越多,表示多功能貼片機的智能化水平越高

    1、压力传感器:多功能貼片機中,包括各种气缸和真空发生器,均对空气压力有一定的要求,低于设备要求的压力时,机器就不能正常运转,压力传感器始终监视着压力变化,一旦异常,即及时报警,提醒操作者及时处理。


    2、位置传感器:印制板的传输定位,包括PCB的计数,贴片头和工作台运动的实时检测,辅助机构的运动等,都对位置有严格要求,这些位置需要通过各种形式的位置传感器来实现。


    3、图象传感器:全自动高速貼片機工作狀態的實時顯示,主要采用CCD圖象傳感器,它能采集各種所需的圖象信號,包括PCB位置、器件尺寸、並經計算機分析處理,使貼片頭完成調整與貼片工作。


    4、激光传感器:激光已广泛地应用在貼片機中,它能帮助判断器件引脚的共面性。当被测器件运行到激光传感器的监测位置时,激光发出的光束照射到IC引脚并反射到激光读取器上,若反射回来的光束长度同发射光束相同,则器件共面性合格,当不相同时,则由于引脚上翘,使反射光光束变长,激光传感器从而识别出该器件引脚有缺陷。


    5、区域传感器:貼片機在工作时,为了贴片头安全运行,通常在贴片头的运动区域内设有传感器,运用光电原理监控运行空间,以防外来物体带来伤害。


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