SMT自动贴装技术

33--SMTSMT自动贴装技术自动贴装技术顾霭云顾霭云20092009年年内容内容•1贴装元器件的工艺要求•2自动贴装机贴装原理•3如何提高自动贴装机的贴装质量•4如何提高自动贴装机的贴装效率1.1.贴装元器件的工艺要求贴装元器件的工艺要求•a各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。•b贴装好的元器件要完好无损。•C贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.1mm。•d元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。•由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。保证贴装质量的三要素：保证贴装质量的三要素：•a元件正确•b位置准确•c压力（贴片高度）合适。aa元件正确元件正确——要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；bb位置准确位置准确——元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。•两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥；•正确不正确•对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等器件的自定位作用比较小，贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。如果贴装位置超出允许偏差范围，必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。否则再流焊后必须返修，会造成工时、材料浪费，甚至会影响产品可靠性。生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。•手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正，以免焊膏图形粘连，造成桥接。•引脚宽度方向：P＞引脚宽度的3/4••引脚长度方向：引脚的跟部和趾部在焊盘上PPBGABGA贴装要求贴装要求•BGA的焊球与相对应的焊盘一一对齐；•焊球的中心与焊盘中心的最大偏移量小于1/2焊球直径。DD＜1/2焊球直径cc压力（贴片高度）压力（贴片高度）————贴片压力（贴片压力（ZZ轴高度）轴高度）要恰当合适•贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移；•贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。贴片压力（吸嘴高度）贴片压力（吸嘴高度）吸嘴高度合适吸嘴高度过高吸嘴高度过低（H等于最大焊球直径）吸嘴元件H焊料颗粒PCB吸嘴高度合适元件从高处扔下贴片压力过大贴片压力适当元件移位焊膏被挤出造成粘连、元件移位、损坏元件2.2.自动贴装机贴装原理自动贴装机贴装原理2.1PCB基准校准原理2.2元器件贴片位置对中方式与对中原理2.1PCB2.1PCB基准校准原理基准校准原理•自动贴装机贴装时，元器件的贴装坐标是以PCB的某一个顶角（一般为左下角或右下角）为源点计算的。而PCB加工时多少存在一定的加工误差，因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。•基准校准采用基准标志（Mark）和贴装机的光学对中系统进行。基准标志基准标志①什么是基准标志？•基准标志是一个特定的标记，属于电路图形的一部分。用来识别和修正电路图形偏移量，以此保证精确的贴装。②基准标志的类型——有两种类型：PCB基准标志和局部基准标志a)PCB基准标志：用来修正PCB之间的电路图形偏移量。b)局部基准标志：用来修正大的SMD的焊盘图形偏移量。③一个基准标志：测量直线运动方向（XY）的偏移量。两个基准标志：测量直线运动方向（XY）和旋转角度（T）的偏移量。aPCBaPCBMarKMarK的作用和的作用和PCBPCB基准校准原理基准校准原理PCBMarK是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCBMark照一个标准图像存入图像库中，并将PCBMarK的坐标录入贴片程序中。贴片时每上一块PCB，首先照PCBMark，与图像库中的标准图像比较：一是比较每块PCBMark图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为PCB的型号错误，会报警不工作；二是比较每块PCBMark的中心坐标与标准图像的坐标是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量（见图5中△X、△Y）修正每个贴装元器件的贴装位置。以保证精确地贴装元器件。YY1Y0△YXX1X00△X•利用PCBMar修正PCB加工误差示意图bb局部局部MarkMark的作用的作用••多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠PCBMarPCBMar不能满足定位要求，需要采用不能满足定位要求，需要采用22——44个局部个局部MarkMark单独定位，以保证单个器件的贴装精度。单独定位，以保证单个器件的贴装精度。2.2元器件贴片位置对中方式与对中原理•元器件贴片位置对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光与视觉混合对中。(1)机械对中原理（靠机械对中爪对中）(2)激光对中原理（靠光学投影对中）(3)视觉对中原理（靠CCD摄象，图像比较对中）元器件贴片位置视觉对中原理元器件贴片位置视觉对中原理贴片前要给每种元器件照一个标准图像存入图像库中，贴片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较：一是比较图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为该元器件的型号错误，会根据程序设置抛弃元器件若干次后报警停机；二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置；三是比较该元器件拾取后的中心坐标X、Y、转角T与标准图像是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。•元器件贴片位置光学对中原理示意图offset(T)元件中心offset(Y)offset(X)吸嘴中心3.3.如何提高自动贴装机的贴装质量如何提高自动贴装机的贴装质量•(1)编程•(2)制作Mark和元器件图像•(3)贴装前准备•(4)开机前必须进行安全检查，确保安全操作。•(5)安装供料器•(6)必须按照设备安全技术操作规程开机•(7)首件贴装后必须严格检验•(8)根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像•(9)设置焊前检测工位或采用AOI•(10)连续贴装生产时应注意的问题•(11)检验时应注意的问题(1)(1)编程编程•贴片程序编制得好不好，直接影响贴装精度和贴装效率。•贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。••拾片程序拾片程序就是告诉机器到哪里去拾片、拾什么样封装的元件、元件的包装是什么样的等拾片信息。其内容包括：每一步的元件名、每一步拾片的X、Y和转角T的偏移量、供料器料站位置、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步。••贴片程序贴片程序就是告诉机器把元件贴到哪里、贴片的角度、贴片的高度等信息。其内容包括：每一步的元件名、说明、每一步的X、Y坐标和转角T、贴片的高度是否需要修正、用第几号贴片头贴片、采用几号吸嘴、是否同时贴片、是否跳步等，贴片程序中还包括PCB和局部Mark的X、Y坐标信息等。贴片程序的编制内容贴片程序的编制内容①①编辑编辑PCBPCB数据并注解程序数据并注解程序————输入有关输入有关PCBPCB的数的数据，象据，象PCBPCB尺寸和定位方式。注解对程序的说明。尺寸和定位方式。注解对程序的说明。②②编辑基准标志点（编辑基准标志点（MARKMARK））数据数据————记录图像和它中记录图像和它中心点的坐标值。心点的坐标值。③③编辑贴片数据（编辑贴片数据（XX、、YY坐标和转角坐标和转角TT））————输入元器件输入元器件的贴片数据。的贴片数据。④④编辑拾取数据编辑拾取数据————输入元器件的拾取数据。除了托盘输入元器件的拾取数据。除了托盘式供料器外，其余元器件不需要输入拾取坐标值。可式供料器外，其余元器件不需要输入拾取坐标值。可通过数据库，输入与拾取相关的数据。通过数据库，输入与拾取相关的数据。编制贴片程序必须掌握的基本知识编制贴片程序必须掌握的基本知识••坐标系统坐标系统••源点源点••数据库数据库(Library)(Library)••编码编码(Code)(Code)••教导用摄像机的工作范围教导用摄像机的工作范围••每个贴装头的拾片工作范围每个贴装头的拾片工作范围••贴装头之间距离贴装头之间距离坐标系统坐标系统ZPP(XP(X、、YY、、Z=(8Z=(8、、55、、15)15)YX•X——面对贴装机，从源点向左为正方向，向右为负方向（以0.01mm的数值递增）•Y——对于Y轴，指向贴装机后部为正，指向贴装机前面为负（以0.01mm的数值递增）•Z——在Z轴上，向上为正，向下为负（以0.01mm的数值递增）坐标值和旋转角度分别由坐标值和旋转角度分别由XX，，YY，，ZZ和和TT值表示。这些值都以各自的坐值表示。这些值都以各自的坐标系统为基准标志，它们的大小取决于坐标系统的源点位置。标系统为基准标志，它们的大小取决于坐标系统的源点位置。•T——以Z轴中心为源点的旋转角度。向下看时，顺时针旋转为负值，逆时针旋转为正值。（以0.01°的度数递增）注：不同的机器，有不同的规定。注：不同的机器，有不同的规定。YX--TT+T+TZ①PCB源点：位于PCB的右下角。贴装位置的坐标值取决于此点②贴装处的Z轴源点：位于PCB的上表面。源点源点PCBPCB源点，贴装处的源点，贴装处的ZZ轴源点，轴源点，拾取处的拾取处的ZZ轴源点轴源点③③拾取处的拾取处的ZZ轴源点：轴源点：a)a)对于编带供料器，位于供料器的基座上。对于编带供料器，位于供料器的基座上。b)b)对于托盘供料器，位于对于托盘供料器，位于PalltPallt板台的上表面。板台的上表面。托盘放在托盘放在PalltPallt板台的上表面上。板台的上表面上。数据库数据库(Library)(Library)①①什么是库？什么是库？————库指的是供编程用的事先做好的数据库。库指的是供编程用的事先做好的数据库。编程时可从库里选择数据进行输入，使编程十分省力。编程时可从库里选择数据进行输入，使编程十分省力。也可以对库中的数据进行修改和添加新的数据。也可以对库中的数据进行修改和添加新的数据。②②进入库的方法进入库的方法————通过通过MainMenuProgramMainMenuProgram，，来打开来打开程序编辑器，选择库菜单，或通过程序编辑器，选择库菜单，或通过MainMenuEditMainMenuEdit直直接进入库。接进入库。③③库的种类库的种类a)a)元件库元件库元件数据与图形库和吸嘴库相连。元件数据与图形库和吸嘴库相连。••在元件库下还有：在元件库下还有：**图像库图像库每一种元件都有一个图象每一种元件都有一个图象**吸嘴库吸嘴库吸嘴尺寸，真空压力和其他数据。吸嘴尺寸，真空压力和其他数据。b)b)托板库托板库托盘在托盘供料器架上的联系数据（第几托盘在托盘供料器架上的联系数据（第几层、和前后位置）。层、和前后位置）。C)C)包装库包装库供料器的包装类型。（纸带、管装等）供料器的包装类型。（纸带、管装等）d)d)供料器库供料器库供料器数据供料器数据e)e)托盘库托盘库托盘的数据托盘的数据④④用户数据库的产生用户数据库的产生a)a)从专家库中从专家库中CopyCopy••单击单击MainMenuEditCopyLibraryMainMenuEditCopyLibrary，，在弹出的在弹出的专家库选择需要的数据复制到用户库中专家库选择需要的数据复制到用户库中b)b)库中没有的，可在用户库中登记。库中没有的，可在用户库中登记。编码编码(Code)(Code)①①编码编码————是编程时用来联系各种库数据的元件名称。是编程时用来联系各种库数据的元件名称。因此每一种元件都