如何挑選全自動(dòng)貼片機(jī)
如何挑選全自動(dòng)貼片機(jī)
隨著表面貼裝技術(shù)的迅速發(fā)展，貼片機(jī)在我國(guó)電子組裝行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。面對(duì)型號(hào)眾多的貼片機(jī)然后選型，仍是一個(gè)復(fù)雜而艱難的工作，本文將就貼片機(jī)選型時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題作一慨括介紹，以供企業(yè)選購(gòu)設(shè)備時(shí)參考。
貼片機(jī)類型
目前貼片機(jī)大致可分為四種類型:動(dòng)臂式、復(fù)合式、轉(zhuǎn)盤(pán)式和大型平行系統(tǒng)。不同種類的貼片機(jī)各有優(yōu)劣，通常取決于應(yīng)用或工藝對(duì)系統(tǒng)的要求，在其速度和精度之間有存在一定的平衡。
動(dòng)臂式機(jī)器具有較好的靈活性和精度，適用于大部分元件，高精度機(jī)器一般都是這種類型，但其速度無(wú)法與復(fù)合式、轉(zhuǎn)盤(pán)式和大型平行系統(tǒng)相比。不過(guò)元件排列越來(lái)越集中在有源部件上，比如有引線的QFP和BGA陣列元件，安裝精度對(duì)高產(chǎn)量有至關(guān)重要的作用。復(fù)合式、轉(zhuǎn)盤(pán)式和大型平行系統(tǒng)一般不適用于這種類型的元件安裝。動(dòng)臂式機(jī)器分為單臂式和多臂式，單臂式是最早先發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)在仍然使用的多功能貼片機(jī)。在單臂式基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多臂式貼片機(jī)可將工作效率成倍提高。
復(fù)合式機(jī)器是從動(dòng)臂式機(jī)器發(fā)展而來(lái)，它集合轉(zhuǎn)盤(pán)式和動(dòng)臂式的特點(diǎn)，在動(dòng)臂上安裝有轉(zhuǎn)盤(pán)，像Simens的Siplace80S系列貼片機(jī)，有兩個(gè)帶有12吸嘴的轉(zhuǎn)盤(pán)。由于復(fù)合式機(jī)器可通過(guò)增加動(dòng)臂數(shù)量來(lái)提高速度，具有較大靈活性，因此它的發(fā)展前景被看好，如Simens最新推出的HS50機(jī)器就安裝有4個(gè)這樣的旋轉(zhuǎn)頭，貼裝速度可達(dá)每小時(shí)5萬(wàn)片。
轉(zhuǎn)盤(pán)式機(jī)器由于拾取元件和貼片動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，使得貼片速度大幅度提高，這種結(jié)構(gòu)的高速貼片機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用最為普遍，不但速度較高，而且性能非常的穩(wěn)定，如松下公司的MSH3機(jī)器貼裝速度可達(dá)到0.075秒/片，但是這種機(jī)器由于機(jī)械結(jié)構(gòu)所限，其貼裝速度已達(dá)到一個(gè)極限值，不可能再大幅度提高。
大型平行系統(tǒng)由一系列的小型獨(dú)立組裝機(jī)組成，各自有絲杠定位系統(tǒng)機(jī)械手，機(jī)械手帶有攝像機(jī)和安裝頭。各安裝頭都從幾個(gè)帶式送料器拾取元件，并能為多塊電路板的多塊分區(qū)進(jìn)行安裝，這些板通過(guò)機(jī)器定時(shí)轉(zhuǎn)換角度對(duì)準(zhǔn)位置。如PHLIPS公司的FCM機(jī)器有16個(gè)安裝頭，實(shí)現(xiàn)了0.037S/片的貼裝速度，但就每個(gè)安裝頭而言，貼裝速度在0.6S/片左右，仍有大幅度提高的可能。
復(fù)合式、轉(zhuǎn)盤(pán)式和大型平行系統(tǒng)屬于高速安裝系統(tǒng)，一般用于小型片狀元件安裝。轉(zhuǎn)盤(pán)式機(jī)器也被稱作“射片機(jī)”（Chip shooter),因?yàn)樗ǔＳ糜诮M裝片式電阻電容。另外，此類機(jī)器具有高速“射出”的能力。因?yàn)闊o(wú)源元件，即“芯片”以及其他元件所需精度不高，射片機(jī)組裝可實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)能。高速機(jī)器由于結(jié)構(gòu)較普通動(dòng)臂式機(jī)器復(fù)雜許多，因而價(jià)格也高出許多，在選擇設(shè)備時(shí)要考慮到這一點(diǎn)。
試驗(yàn)表明，動(dòng)臂式機(jī)器的安裝精度較好，安裝速度為每小時(shí)5000-20000個(gè)元件（cph).復(fù)合式和轉(zhuǎn)盤(pán)式機(jī)器的組裝速度較高，一般為每小時(shí)20000-50000個(gè)。大型平行系統(tǒng)的組裝速度最快，可達(dá)50000-100000個(gè)。
視覺(jué)系統(tǒng)
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是顯著影響元件安裝的第二個(gè)因素，機(jī)器需要知道電路板的準(zhǔn)確位置并確定元件與板的相對(duì)位置才能保證自動(dòng)組裝的精度。
成像通過(guò)使用視像系統(tǒng)完成。視像系統(tǒng)一般分為俯視、仰視、頭部或激光對(duì)齊，視位置或攝像機(jī)的類型而定。（1）俯視攝像機(jī)在電路板上搜尋目標(biāo)（稱作基準(zhǔn)），以便在組裝前將電路板置于正確位置；（2）仰視攝像機(jī)用于在固定位置檢測(cè)元件，一般采用CCD技術(shù)，在安裝之前，元件必須移過(guò)攝像機(jī)上方，以便做視像處理。粗看起來(lái)，好像有些耗時(shí)。但是，由于安裝頭必須移至送料器收集元件，如果攝像機(jī)安裝在拾取位置（從送料處）和安裝位置（板上）之間，視像的獲取和處理便可在安裝頭移動(dòng)的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行，從而縮短貼裝時(shí)間；（3）頭部攝像機(jī)直接安裝在貼片頭上，一般采用line-sensor技術(shù)，在拾取元件移到指定位置的過(guò)程中完成對(duì)元件的檢測(cè)，這種技術(shù)又稱為“飛行對(duì)中技術(shù)”，它可以大幅度提高貼裝效率；（4）激光對(duì)齊是指光源產(chǎn)生一適中的光束，照射在元件上，來(lái)測(cè)量元件投射的影響。這種方法可以測(cè)量元件的尺寸、形狀以及吸嘴中心軸的偏差。但對(duì)于有引腳的元件，如：SOIC、QFP和BGA則需要第三維的攝像機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。這樣每個(gè)元件的對(duì)中又需要增加數(shù)秒的時(shí)間。很顯然，這對(duì)整個(gè)貼片機(jī)系統(tǒng)的速度將產(chǎn)生很大影響。在三種元件對(duì)中方式（CCD、line-sensor、激光）中，以CCD技術(shù)為最佳，目前的CCD硬件性能都具備相當(dāng)?shù)乃?。在CCD硬件開(kāi)發(fā)方面前些時(shí)候開(kāi)發(fā)了“背光”（Back-Lighting)及“反射光”（Front-Lighting)技術(shù)，以及可編程的照明控制，以更好應(yīng)付各種不同元件貼裝需要。
送料
動(dòng)臂式機(jī)器可支持多種不同類型的送料器，如帶式、盤(pán)式、散裝式、管式等。這一點(diǎn)與高速安裝系統(tǒng)形成鮮明對(duì)照，后者只能使用散裝式或帶式兩種送器。
在安裝許多大型IC時(shí)，如QFP和BGA，動(dòng)臂式機(jī)器是唯一的選擇。除了貼裝精度外，高速機(jī)器不支持盤(pán)式送料器也是重要原因。
一般來(lái)說(shuō)制造商應(yīng)考慮供料器在其機(jī)器上的通用性，但有時(shí)制造商也會(huì)為其某種特定機(jī)器設(shè)計(jì)送料器，這樣就限制了送料器在其他機(jī)器上的用途。專用機(jī)器不僅會(huì)導(dǎo)致大量送料器閑置，而且還需要空間存儲(chǔ)它們。
靈活性
由于目前電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，生產(chǎn)的不確定因素加大，需經(jīng)常調(diào)整產(chǎn)品的產(chǎn)量或安排產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，因而對(duì)貼片機(jī)也就提出了相應(yīng)的要求，即要求具有良好的靈活性，以適應(yīng)當(dāng)前千變?nèi)f化的生產(chǎn)制造環(huán)境，這就是我們常說(shuō)的柔性制造系統(tǒng)（FMS).例如美國(guó)環(huán)球貼片機(jī)，從點(diǎn)膠到貼片的功能互換時(shí)，只需將點(diǎn)膠組件與貼片組件互換，這種設(shè)備適合多任務(wù)、多用途、投產(chǎn)周期短的加工企業(yè)。機(jī)器靈活性是我們?cè)谶x購(gòu)設(shè)備時(shí)要考慮的關(guān)鍵因素。
作出選擇
自動(dòng)化設(shè)備是實(shí)現(xiàn)電子組裝化的基礎(chǔ)，選擇設(shè)備時(shí)必須考慮如下關(guān)鍵問(wèn)題：機(jī)器類型、成像、送料以及靈活性，有了這些認(rèn)識(shí)，就可以識(shí)別不同設(shè)備的優(yōu)劣，并作出明智的選擇。同時(shí)，選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)“量體裁衣”，切不可盲目地求大求全，以免造成不必要的浪費(fèi)
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