表面装贴工艺技术(5-1章)

第五章SMC/SMD贴装工艺技术本章要点：SMT常用贴装方法贴装机的一般构成贴装机的工艺特征影响贴装精度的主要因素贴装工艺5．1贴装方法与贴装机工艺特征SMC/SMD贴装是表面组装技术的关键工序，而贴装机是SMT产品组装生产线中的核心设备，也是SMT的关键设备，是SMT生产线产品组装能力的决定因素。贴装工艺5．1．1SMC/SMD贴装方法SMC/SMD贴装是SMA组装生产中的关键工序，根据组装组件的特点，一般采用贴装机自动进行，也可采用手工借助辅助工具进行，随着SMC/SMD封装尺寸的小型化趋势，只有采用自动化程度非常高的贴片机才能够实现SMC/SMD的准确贴装和高速贴装。贴装工艺不同组装形式生产的组件(SMA)可采用的贴装方法不同、贴装不同种类元器件（SMC/SMD）所能采用的贴装方法也有区别。•纯阻容件或管脚很少的有源器件在组装密度较小时可以采用手动、半自动和自动设备进行贴装。贴装工艺小管脚间距集成电路（SOIC、QFP）、格栅阵列芯片（BGA)、以及芯片规模封装（CSP）和倒装芯片封装（FC)等焊点不可直观的芯片在低组装密度情况下可采用半自动贴装和自动贴装，而高密度组装情况下，要保证贴装速度和精度只能采用自动贴装机。•QFPF管脚间距0.27mm•BGA•FC贴装工艺贴装机（贴片机）根据贴装方式不同分为：手动贴装机半自动贴装机自动贴装机高速自动贴装机高速高精度贴装机手动贴装过程及基本要求贴装机5．1．2贴装机的一般组成贴装机的基本工作过程：采用手动或机械拾取的方法，从供料装置中取出规定的元器件，并用一定的速度和压力将元器件贴到PCB指定位置。自动化贴片机的工作过程见以下视频。贴装机1.贴装机的基本组成：机体(架)元器件供料器PCB承载机构贴装头器件对中检测装置驱动系统和计算机控制系统贴装机半自动贴装机手动贴片机贴装机自动贴装机贴装机2．贴装机各部分的构成及作用：⑴机体：具有足够刚性的金属材料构成，用于承载整个系统；贴装机⑵元器件供料器：提供适应不同包装形式的元器件的存放及供应；元器件以编带、棒式、托盘或散装等包装形式放到相应的供料器上贴装机⑶PCB承载机构：用于固定需要贴装的PCB版，采用定位孔或边缘固定的方式固定PCB；贴装机⑷贴装头：是贴装机的核心部件，用于拾取、贴装SMC\SMD，其构成有无定心爪式、机械定心爪式和自定心式；三个贴装头转盘贴装头直排贴装头贴装机⑸器件对中检测装置（视觉定位系统）：保证器件拾取和贴装时的位置精度；共面检测系统基准面定位高度检测贴装机⑹驱动装置：用于移动PCB板和控制贴装头的X—Y运动及高度(Z轴移动)，实现元器件的拾取和贴装；⑺计算机控制系统：对贴装过程中PCB板定位、元器件拾取定位、元器件贴装定位及PCB板移动等进行程序控制。贴装机5．1．3贴装机的工艺特征：贴装机的作用是能够准确、快速地把规定元器件贴到PCB板指定位置，其技术指标的衡量包含精度、速度和适应性三个方面。精度决定贴片机的适用范围。速度决定贴装机的生产能力。适应性则决定贴片机的贴片能力。贴装机⒈精度：贴片机的精度由一下几个部分构成⑴贴片精度：贴装元器件端子偏离标定位置最大值的综合位置误差，由平移误差和旋转误差构成。平移误差为元器件端子中心相对于标定位置的误差，其理论分布为半径T的圆，满足T2=X2+Y2。旋转误差由贴装头的取向角度公差引起，其最大误差为：R=2Lsin(θ/2)。总的误差由以上两个误差值计算得出。平移误差平移误差：平移误差(元器件中心的偏离，即位置偏移)主要来自X—Y定位系统的不精确性，它包括位移、定标和轴线正交等误差。如果元器件定心机构没有精确地把元器件的中心对准贴装工具的轴线，则元器件定心机构的不准确性也是影响位置准确性的一个因素。平移误差平移误差用T表示：如下图所示，贴装误差范围为以PCB板上设计位置为中心，以T为半径的圆。如果贴装头在X、Y方向的误差分量为XtYt可则T满足下列关系：22ttTXY标定位置贴装误差界限T标定位置贴装误差界限TXYT旋转误差旋转误差：旋转误差来自元器件定心机构的不精确性和贴装工具旋转的角度误差。它被定义为相对标定贴装取向的角度公差。离开元器件中心最远的端子旋转误差最大。为了简化分析，利用元器件封装角的位移近似表示这种误差，参见图5—6，可由下列等式求得位移R：式中，R为由旋转误差引起的真实位置偏移；L为从元器件中心到封装角的距离；θ为离开标定取向最大角度偏离。旋转误差还可沿X轴和r轴计算旋转误差的组成。可由下列等式求得其误差成分：贴装机⑵分辨率：描述贴装机分辨空间连续点的能力，其精度由定位驱动系统和位置检测系统的精度决定。⑶重复精度：描述贴装工具重复的返回标定点的能力。重复精度、分辨率和贴装精度之间有一定关系。贴装机2．速度：贴装机的速度由一下几个指标构成：⑴贴装周期：完成一个贴装过程所需要的时间。⑵贴装率：贴片胶在单位时间内可贴装元器件的数量。⑶生产量：贴片机单位时间可贴装的PCB板的数量。贴装机3.适应性：贴装机的适应性由一下几个方面构成：⑴可贴装元器件类型⑵可容纳供料器类型和数量⑶贴装机的调整元器件供料系统5．1．4元器件供料系统1．编带供料器2．棒式供料器3．散装供料器4．矩阵盘式供料器新型带式供料器散件供料器杆状供料器带供料器贴装机视觉系统5．1．5贴装机视觉系统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。1．采用视觉系统的原因(1)PCB定位误差。(2)元器件定心误差。(3)机器本身的运动误差。贴装机视觉系统影响贴装精度的机械因素有：贴装头或PCB定位工作台的X—r轴运动精度、元器件定心机构的精度、贴装头的夕旋转精度等。其中θ精度对多引线细间距的大型器件影响大。其中θ精度对多引线细间距的大型器件影响大贴装机视觉系统2．机器视觉系统的原理机器视觉系统是以计算机为主体的图像观察、识别和分析系统。主要采用摄像机作为计算机感觉的传感部件，或称探测部件。原理：摄像机感觉到在给定视野内目的物的光强度分布，然后将其转换成模拟电信号，模拟电信号通过A／D转换器被数字化成离散的数值，这些数值表示视野内给定点的平均光强度，这样得到的数字影像被规则的空间网格覆盖，每个网格叫做一个像元。显然，在像元阵列中目的物影像占据一定的像元数。计算机对上述包含目的物数字图像的像元阵列进行处理，将所得图像特征与事先输入计算机的参考图像进行比较和分析判断，并根据其结果向执行机构发出指令。