第3章SMT生产设备及治具.

第3章SMT生产设备及治具第3章SMT生产设备及治具3.1涂覆设备3.2贴片设备3.3焊接设备3.4检测设备3.5返修设备3.6清洗设备第3章SMT生产设备涂敷设备3.1.1印刷设备及治具3.1.2点涂设备第3章SMT生产设备手动印刷机半自动印刷机全自动印刷机◆手动印刷机：各种参数和动作均需要人工调节与控制，仅用于小批量生产或难度不高的产品。◆半自动印刷机：PCB装夹过程第一块PCB与模板对位◆全自动印刷机：光学对中，重复精度可达±0.025mm；但工艺参数需要人工设定。人工操作特点：第3章SMT生产设备及治具一、印刷机的基本结构机架印刷工作台模板固定机构印刷头系统PCB视觉定位系统擦板系统基本结构第3章SMT生产设备及治具印刷工作台：工作台面基板夹紧装置工作台传输控制机构基板夹紧装置基板止档器装置第3章SMT生产设备及治具印刷头系统：刮刀刮刀固定机构（浮动机构）印刷头的传输控制系统1、刮刀材料有橡胶、金属两大类。2、标准的刮刀固定架长为480mm，视情况使用340mm、380mm和430mm。刮刀头装置第3章SMT生产设备及治具滚筒式卷纸清洁装置作用：清洁钢网背面和开孔上的焊膏微粒和助焊剂。第3章SMT生产设备及治具二、主流印刷机的特征1、釆用高精密图像处理系统实现XY轴的自动定位，高刚性一体化的机架结构保证了印刷机长期稳定的印刷性能2、刮刀运行时更平稳，最优化的离网原理提高印刷质量。3、具有自动清洗功能。4、印刷机小型化可节省更多的安装场地，并能实现从左到右或从右到左的传送方式。第3章SMT生产设备及治具5、运转高速化和图像快速化保证了高效生产的需要。6、提供标准的基板边夹装置、真空夹紧装置作为选配件7、印刷压力、刮刀速度、基板尺寸和清洁频率等印刷条件的参数釆用数字化输入。8、图像处理系统的自动校正功能令钢网定位更简便。9、釆用交互式操作系统，简单方便。第3章SMT生产设备及治具模板是用来定量分配焊膏，它是在一块金属片上，用化学方式蚀刻出漏孔或用激光刻板机刻出漏孔，用铝合金边框绷边，做成适应尺寸的金属板。模板实物三、印刷用治具—模板第3章SMT生产设备及治具1、模板结构刚——铸铝外框刚——铸铝外框柔——丝网有弹性刚——金属模板刚——模板金属模板材料：不锈钢坚固，寿命长锡磷青铜价廉命短全金属模板接触印刷柔性结构模板接触/非接触印刷全金属模板柔性金属模板第3章SMT生产设备及治具2、金属模板的制造方法：化学腐蚀法、激光切割法、电铸法123第3章SMT生产设备及治具第3章SMT生产设备及治具方法基材优点缺点适用对象化学腐蚀法锡磷青铜、不锈钢价廉，锡磷青铜易加工1.窗口图形不够好2.孔壁不光滑3.模板尺寸不宜过大0.65mm以上的QFP器件激光切割法不锈钢、高分子聚脂1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁较光洁1.价格较高2.孔壁有时会有毛刺，需化学抛光加工。0.4mm以上的QFP、BGA器件电铸法镍1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁光滑1.价格昂贵2．制作周期长0.3mm以上的QFP、BGA器件三种模板制造方法比较第3章SMT生产设备及治具3、模板开口设计(1)开口形状模板开口通常为矩形、方形、圆形三种。矩形开口比方形和圆形开口具有更好的脱模效率。开口喇叭口垂直或向下时焊膏释放顺利。垂直开口易脱模喇叭口向下易脱模喇叭口向上脱模差第3章SMT生产设备及治具3、模板开口设计(1)开口形状模板开口通常为矩形、方形、圆形三种。矩形开口比方形和圆形开口具有更好的脱模效率。第3章SMT生产设备及治具(2)模板开口尺寸锡铅焊膏：模板开口宽度＝0.92*焊盘宽度无铅焊膏：模板开口宽度＝焊盘宽度无铅焊膏比重小于锡铅焊膏，表面张力大于锡铅焊膏润湿性差，窗口要大些。第3章SMT生产设备及治具L宽厚比＝W/H＝窗口宽度/模板厚度面积比＝L*W/[2(L+W)H]＝窗口面积/窗口孔壁面积(3)模板宽厚比、面积比（模板良好漏印的必要条件）①模板窗口壁尽量光滑②宽厚比≥1.6面积比≥0.66（有铅）宽厚比≥1.7面积比≥0.7（无铅）第3章SMT生产设备及治具第3章SMT生产设备及治具(4)模板的厚度——直接影响印刷焊膏厚度模板钢片材料选用不锈钢板，其厚度为0.1～0.3mm，A、普通模板：引脚间距大，片式元件尺寸大，厚度较厚。B、局部减薄模板：PCB上既有需厚度较厚模板的元器件，也有需模板厚度较薄的FC、COB等。C、局部增厚模板：PCB上已经贴好COB，再印刷时B和C两者均须用橡胶刮刀。局部减薄模板局部增厚模板第3章SMT生产设备及治具点涂：通过压力的作用使液体发生移位。第3章SMT生产设备及治具时间-压力螺旋泵活塞泵喷射阀泵⑴、气压泵滴涂法最原始、最广泛的方法，灵活性好，控制方便，操作简单、可靠，针头、针管易清洗，但速度受粘度的影响大。高速和滴涂小胶点时一致性差。气压泵一直被认为是最直接的涂敷方式，它根据时间-压力原理利用压缩机产生受控脉冲气流进行工作。它有一个注射器，在末端装有一针头，工作时气流脉冲作用时间越长，从针头推出的涂敷材料数量就越多。第3章SMT生产设备及治具⑵螺旋泵滴涂法灵活性强，适合滴涂各种贴片胶，与时间/压力滴涂法相比，对贴片胶混入的空气不太敏感。其缺点是对粘度的变化敏感，速度对滴涂一致性有影响这项技术依靠一个精密设计的导引螺杆和圆筒结构，在它里面装有固定数量的涂敷材料，这些材料填满了螺纹凹槽，其涂敷量与导引螺杆转动量成正比。螺杆的转动由一个电机驱动电磁离合系统进行精确控制，电机以恒定速度转动，通过离合器的咬合与释放来推动螺杆。根据螺旋泵转动时间、针管直径和导引螺杆的沟槽深度不同可得到各种涂敷尺寸。第3章SMT生产设备及治具⑶活塞泵滴涂法高速时胶点一致性好，能点大胶点。但清洗复杂，对贴片胶中的空气敏感。该技术是在一个密封的容室中用活塞的运动精确控制相应体积的液体。因而，液体的粘性变化对流动率没有影响。针头大小同样也不会影响活塞泵的速率。第3章SMT生产设备及治具⑷喷射滴涂法非接触式，速度快。对板的翘曲和高度的变化不敏感。但大胶点速度慢，需要多次喷射。清洗复杂。这是一种新方法，它使用一个弹簧加力的针或“锤”以快速轮转的方式迫使材料通过针嘴。它类似于定量活塞泵用高速来喷射材料。空气压力将针提起到液体容器上面，当气压移开时，弹簧将针往下驱动，迫使胶剂通过针嘴。胶点的路径是一条在滴嘴和板上目标点之间的通道。第3章SMT生产设备及治具点胶机的主要参数喷嘴内径喷嘴设计喷嘴和板面距离锡膏量控制技术速度、重复精度胶水特性点胶停留时间13第3章SMT生产设备及治具1、贴片机的介绍PickandPlace（拾与放）将SMC/SMD等各种类型的表面组装芯片贴放到PCB的指定位置上的过程称为贴装，相应的设备称为贴片机或贴装机。贴装一般均采用贴片机自动进行，也可借助辅助仪器和设备进行人工或半自动化贴装。一、贴片机概述第3章SMT生产设备及治具2、贴片机的发展过程手动贴片机到自动贴片机低精度贴片机到高精度贴片机低速贴片机到高速贴片机3、常见的贴片机品牌亚洲：松下、富士、JUKI、日立、三星等等欧洲：西门子、飞利浦等等美国：环球等第3章SMT生产设备及治具二、贴片机结构•贴片机由以下几部分组成：机架、基板传送系统、贴片头、供料器、机器视觉系统、定位系统、传感系统、计算机控制系统基板处理元件对中供料器贴片头第3章SMT生产设备及治具1、机架用来安装、支撑贴片机的底座，是机器的基础。2、基板传送系统①功能：稳定安全地将PCB传送到贴片位置，并将其准确、稳定地固定在贴片位置，贴片完成后再将PCB送到下道工序。第3章SMT生产设备及治具②传送特征:一般是A、B、C三段皮带传送系统PCB到达B区后，由PCB止动块来机械定位，同时支撑组件升起支撑PCB板。通过相机等识别系统找到PCB识别标志，然后计算出贴片的精确位置，保证贴片的准确性。整体式、活动式导轨第3章SMT生产设备及治具3、贴装头①作用拾取元件后，把元件完整、准确的贴放到PCB上。是贴片机最复杂、最关键的部分，安装在X-Y定位系统上。②种类单头贴片头固定式多头水平旋转式/转塔式旋转垂直旋转/转盘式第3章SMT生产设备及治具转盘式（垂直旋转头）直线式(固定式)转塔式第3章SMT生产设备及治具水平旋转/转塔式贴片机的结构图多见于松下、三洋、富士第3章SMT生产设备及治具垂直旋转/转盘式贴装头多见于西门子贴片机第3章SMT生产设备及治具③吸嘴贴装头上用真空泵控制的贴装工具，也是具体吸取和贴片的部位。吸嘴高速与元器件接触，磨损严重。合金材料碳纤维耐磨塑料材料陶瓷材料及金刚石防静电材料早期现在先进材料第3章SMT生产设备及治具4、供料器①作用：将片式元器件SMC/SMD按照一定规律和顺序提供给贴片头，以便其准确方便地拾取。②分类：带式供料器tapefeeder管式供料器stickfeeder盘式供料器wafflefeeder散料供料器bulkfeeder第3章SMT生产设备及治具带式供料器根据带宽制定其规格。8、12、16、24、32、44、56、72mm等。标准单带供料器高占地效率双带供料器带状供料器元器件的驱动方式：机械打击驱动、电驱动、空气压力驱动储存、工作台第3章SMT生产设备及治具双带供料器第3章SMT生产设备及治具管状供料器重力推动式振动推动式单管式供料器多管式供料器第3章SMT生产设备及治具盘式供料器AUTO-EXCAHNGETRAYPCBPLACEMENTHEADICs多层式16单层式第3章SMT生产设备及治具散料供料器•带有一套线性振动的轨道，随着轨道的振动，元器件在轨道上排序。第3章SMT生产设备及治具★总结：1、通常以能装载8mm供料器的数量作为贴片机供料器的装载数。如：盘式供料器约占20个8mm料位；大型高速机一般可装载120个8mm带式供料器。2、目前，元器件在Feeder中的驱动方式有三种：机械打击驱动、电驱动、空气压力驱动。Feeder的站位号依据第3章SMT生产设备及治具5、机器视觉系统①PCB的确认——俯视摄像头搜索PCB基准标志，以便贴装前将电路板置于正确位置②元器件的确认元器件外形确认、元器件对中、元器件引脚的共面性和形变的确认。元器件对中方式：机械对中、视觉对中、激光对中第3章SMT生产设备及治具③元器件识别系统1)仰视摄像头——CCD技术安装于料盘和贴装位置之间，吸嘴吸取元件后经过该摄像头，完成元器件检测后，在进行贴装。2)头部摄像头——飞行对中技术安装在贴装头上或贴片机上，在拾取元件到指定位置过程中，完成对元件的检测。3)激光对中与检测激光束照在元件上，测量元件透射的影像，完成对元件的检测。第3章SMT生产设备及治具6、X-Y定位系统①PCB不动，贴片头安装在X导轨上，X导轨沿Y方向运动从而实现在X-Y方向贴片的全过程。多见于泛用机。②贴片头固定，PCB承载平台做X-Y方向运动。多见于塔式旋转头。③贴片头仅做X方向运动，PCB仅做Y方向运动，二者配合完成贴片过程。第3章SMT生产设备及治具7、传感系统①负压传感器②贴片头压力传感器③位置传感器④图像传感器⑤激光传感器第3章SMT生产设备及治具第3章SMT生产设备及治具三、贴片机的分类1、按贴装方式分类第3章SMT生产设备及治具①顺序式：单头贴片机按顺序逐只贴SMC/SMD；②流水式(在线式)：一系列单头贴片机排成流水线，每一只贴一个或N个元器件；③同时式：多个贴装头(一台贴片机)同时贴装PCB上不同元器件；④同时/在线式：多台多个贴装头的贴片机排成流水线。第3章SMT生产设备及治具2、按贴装速度分：中速贴片机:3千片／h～9千片／h高速贴片机:9千片／h～4万片／h超高速贴片机:4万片／h以上第3章SMT生产设备及治具3、按贴装元器件类型分高速贴片机——Chip和小型SMD多功能贴片机(泛用机)——SMD和异型元件•目前，生产线上多是两种机型的组合，以提高效率。第3章SMT生产设备及治具FUJINEXT模组高速多功能贴片机第3章SMT生产设备及治具四、贴片机的技术指标★精度、速度、适应性是贴片机三个最重要的特性精度决