6.1 贴片 贴片技术是SMT产品组装生产中的关键。一般情况下,焊膏印刷及再流焊接一次就可完成整个PCB的印刷及焊接,而SMC/SMD的贴装都要采用贴片机自动进行,贴片机往往需要对SMD一片一片地贴装,所以贴片机所具有的技术性能直接会影响生产效率及质量,贴片机是SMT产品组装生产线中核心的、关键的设备,它决定着电子产品组装技术中的自动化程度。贴片设备的先进程度从根本上决定了贴片工艺的两个要求:贴装准确度高和贴片率高 。
6.1.1 贴片 贴片就是将SMC/SMD等表面贴装元器件从其包装结构中取出,然后贴放到PCB的指定焊盘位置上,英文将这一过程称为“Pick and Place”。当然所贴放的焊盘位置需是已涂敷了锡膏,或虽未涂敷锡膏,但在元器件所覆盖的PCB板面上已涂敷了贴片胶。贴放后,元器件依靠锡膏或贴片胶的粘附力初粘在指定的焊盘位置上。
6.1.2 贴片的基本过程 用贴片机来实现贴片任务的基本过程是: 1.PCB送入贴片机的工作台,经光学找正后固定; 2.送料器将待贴装的元器件送入贴片机的吸始工位,贴片机吸拾头以适当的吸嘴将元器件从其包装结构中吸取出来; 3.在贴片头将元器件送往PCB的过程中,贴片机的自动光学检测系统与贴片头相配合,完成对元器件的检测、对中校正等任务; 4.贴片头到达指定位置后,控制吸嘴以适当的压力将元器件准确地放置到PCB的指定焊盘位置上,元器件同时为已涂布的焊锡膏、贴片胶粘住; 5.重复上述第2—4步的动作,知道将所有带贴装元器件贴放完毕,上面带有元器件的PCB板被送出贴片机,整个贴片机工作便全部完成。下一个PCB又可送进到工作台上,开始新的贴放工作。
6.2 贴片设备 6.2.1 贴片机的基本组成 贴片机是计算机控制,集光、电气及机械为一体的高精度自动化设备。它通过拾取、位移、对位、放置等功能,将SMC/SMD快速准确地贴放到PCB上指定的焊盘位置。目前,世界上生产贴片机的厂家有几十家,但常见的贴片机以日本和欧美的品牌为主,主要有SIEMENS(西门子)、PANASONIC(松下)、YAMAHA(雅马哈)、CASIO(卡西欧)、SONY(索尼)、FUJI(富士)等,型号规格也有很多。但无论如何,它们的总体结构均有类似之处,普通贴片机的外观如图所示
贴片机的结构大体可分为机体、PCB传动装置、贴装头及其驱动定位系统、供料器、计算机控制系统等组成。为适应高密度超大规模集成电路的贴装,比较先进的贴片机还具有光学检测和视觉对中系统,保证元器件能够高精度地准确定位。图所示为贴片机的基本结构。1-供料器2-贴装头 3- 机体4-计算机控制 。
6.2.2 贴片机的类型 贴片机的分类没有固定的格式,按照不同的目的,贴片机有不同的分类方法。 1 .按贴片方式分类 这种分类方法在现实生产中不太常用,仅用于理论分析,按贴片方式分类,可将贴片机分成顺序式、在线式、同步式和同时/在线式4种类型,特点和应用范围见表。
2.按贴片速度(贴片率)分类 按贴片速度分类,贴片机可分为低速、中速、高速和海量贴片系统(贴片率大于2万只/h)。 (1)低速贴片机 低速贴片机的贴片率低于3000只/h。贴装循环时间一般低于1s/点,一般适用于产品试制、新品开发、小批量生产及特殊SMC/SMD贴装。 (2)中速贴片机 中速贴片机的贴片率一般为3000—8000只/h,贴片循环时间一般在1-0.5s/点。它适用于SMC/SMD范围较宽,配件丰富,功能完善,具有较高的贴片精度,又具有一定的生产效率的场合。另外,设备的性能价格比较适中,是中小批量生产的优先选用设备。 (3)高速贴片机 高速贴片机的贴片率为8000只/h以上,贴片循环时间小于0.4s/点。它生产效率高,适宜大批量生产,特别适用于大量使用片式电容器、片式电阻器、小型SMD而少量使用特殊SMD的生产。
3.按工作原理分类 (1)拱架型贴片机 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,所以得名结构见图。
(2)转塔型贴片机 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,结构见图。
.按价格分类 按价格分类,可分为低档贴片机、中档贴片机和高档贴片机。低档贴片机价格从几万美元到10万美元,中档贴片机价格从10万美元到20万美元,高档贴片机价格高于20万美元。 5.综合分类 若综合各种情况,则可将贴片机分为小型机、中型机、大型机。一般小型机只能容纳15个SMC/SMD材料架,结构一般为台式,能自动或手动送料,贴片速度为低速;中型机能容纳20-30个料架,贴片速度有低速也有中速;大型贴片机能容纳50个以上的SMC/SMD料架,贴片速度有中速也有高速。
6.2.3 贴片机的工艺特性 精度、速度和适应性是贴片机的三个最重要的特性。 1.精度 精度是贴装机技术规格中的主要数据指标之一,不同的贴装机制造厂家所使用的精度有不同的定义。一般来说,贴片的精度应包含以下三个项目:贴装精度;分辨率;重复精度 (1)贴装精度 (2)分辨率 (3)重复精度