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貼片機貼裝頭的組成和功能

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貼片機貼裝頭的組成和功能

發布日期:2019-07-31 16:41 來源:http://www.destinationoresund.com 點擊:

    貼片機是有貼裝頭、承載機構和X-Y座標傳動的伺服系統三大部分組成。貼裝頭就是一只智能的機械手,通過程序控制,自動校正位置,按要求拾取元器件,精確地貼放到預置的焊盤上,完成三維的往復運動。它是貼片機上Z復雜、Z關鍵的部分。貼片機貼裝頭是由吸嘴、視覺對位系統、傳感器等部件組成。正邦立式貼片機下面詳細為大家介紹一下。

全自動高速貼片機.jpg

    貼片機貼裝頭的種類有單頭和多頭兩大類,多頭貼裝頭又分為固定式和旋轉式。早期的單頭貼片機的吸嘴吸取一個元器件后,通過機械對中機構實現元器件對中并給進料器一個信號,使下一個元器件進入吸片位置。但這種方式貼片速度很慢,通常貼放一只片式元器件需要1S。為了提高貼片速度,人們采取增加貼裝頭數量的方法,即采用多個貼裝頭來提高貼片速度。多頭貼片機由單頭增加到了3~6個貼裝頭,不再使用機械對中,而改進為多種形式的光學對中,工作時分別吸取元器件,對中后再依次貼放到PCB的指定位置上。目前,這類機型的貼片速度已達到每小時3萬個元器件的水準,而且這類機器的價格較低,并可組合使用。也可以采用旋轉式多頭結構,目前這種方式的貼片速度已達到每小時(4.5~5)萬只。

    一、貼片機貼裝頭上吸嘴。 

    貼片機貼裝頭的端部有一個用真空泵控制的貼裝工具,即吸嘴。不同形狀、不同大小的元器件往往采用不同的吸嘴拾放。當真空產生之后,吸嘴的負壓把SMD元器件從供料系統(散裝料倉、管狀料斗、盤狀紙帶或托盤包裝)中吸上來,吸嘴在吸片時,必須達到一定的真空度方能判別拾起元器件是否正常。當元器件側立或因元器件“卡帶”未能被吸起時,貼片機將會發出報警信號。貼裝頭吸嘴拾起元器件并將貼放到PCB的瞬間,通常采用兩種方法進行貼放。一是根據元器件的高度,即事先輸入元器件的厚度,當貼片頭下降到此高度時,真空釋放并將元器件貼放到焊盤上。采用這種方法有時會因元器件或PCB的個體差異,出現貼放過早或過遲的現象,嚴重時會引起元器件移位或飛片缺陷。另一種更先進的方法是根據元器件與PCB接觸瞬間產生的反作用,在壓力傳感器的作用下實現貼放的軟著陸,故貼片輕松,不易出現移位與飛片缺陷。


    吸嘴是直接接觸元器件的部件,為了適應不同元器件的貼裝,很多貼片機還在配有一個更換吸嘴的裝置,吸嘴與吸管之間還有一個彈性補償的緩沖機構,保證在拾取過程中對貼片元器件的保護。


    吸嘴在高速運動中與元器件接觸,其磨損非常嚴重,所以吸嘴的材料與結構也越來越受到重視。早期采用合金材料,后又改為碳纖維耐磨塑料材料,更先進的吸嘴則采用陶瓷材料及金剛石,使吸嘴更耐用。


    隨著元器件的微型化,而且與周圍元器件的間隙也在減少,吸嘴的結構也做了相應的調整。在吸嘴上開個孔以保證在吸取像0603等小元器件時保持平衡,吸起并貼放的同時又不影響周邊元器件,方便貼裝。

    二、貼片機貼裝頭的視覺對位系統。


    隨著電子產品對小、輕、薄和高可靠性的需求不斷提高,只有對細間距元器件的精確貼裝,才能確保表面組裝件貼裝的可靠性。要精確貼裝細間距元器件,一般要考慮以下幾個影響因素。


    1、PCB定位誤差。在一般情況下,PCB上電路圖形并不總是與PCB機械定位的加工孔和PCB邊緣相對應,這將會導致貼裝誤差。另外,PCB上電路圖型扭曲不直、PCB變形和翹曲等缺陷都會引起貼裝誤差。


    2、元器件定心誤差。元器件本身的中心線并不總是與所有引線的中心線相對應,所以貼裝系統利用機械定心爪給元器件定心時,不一定能確保對準元器件所有引線的中心線。另外,在包裝容器中,或在定心爪夾持定心時,元器件引線有可能出現彎曲、扭曲和搭接等缺陷,即引線失去共面性。這些問題都會導致貼裝誤差和貼裝可靠性下降。表面貼裝在元器件引線偏離焊盤不超過引線寬度的25%時,貼裝是成功的,當引線間距較窄時,可允許的偏離更小。


    3、機器本身的運動誤差。影響貼片精度的機械因素有:貼片頭或PCB定位工作臺的X-Y軸運動精度、元器件定心機構的精度及貼片精度,視覺系統就成為高精度貼片機的重要組成部分。

機器的視覺系統由視覺硬件和視覺軟件兩大部分組成。攝像機是視覺系統影像的傳感部件,一般采用固態攝像機。固態攝像機的主要部分是一塊集成電路,集成電路芯片上制作有許多細小精密光敏元器件組成的CCD陣列。每個光敏探測元器件輸出的電信號與被觀察目標上相應位置發射光的強度成正比,這一電信號即作為這一像元的灰度值被記錄下來。像元坐標決定了該點在圖像中的位置。每個像元產生的模擬電信號經過模/數轉換變成0~255之間的某一數值,并傳送到計算機。攝像機獲取的大量信息由微處理,處理結果由顯示器顯示。攝像機與微處理機、微處理機與執行機構及顯示器之間由通信電纜連接。


    影響視覺系統精度的因素主要是攝像機的像元數和光學放大倍數。攝像機的像元數越多,精度就越高;圖像的光學放大倍數越大,精度就越高。因為圖像的光學放大倍數越大,對應于給定面積的像元素就越多,因而精度就越高。但是,放大倍數時,找到對應圖形就更加困難,因而精度降低貼裝系統的貼裝率,所以要根據實際需要確定合適的攝像機光學放大倍數。


    三、貼片機貼裝頭傳感器


    傳感器可進行元件電器性能檢查,它們象貼片機的眼睛一樣,時刻監視機器的正常運轉。傳感器運用越多,表示多功能貼片機的智能化水平越高

    1、壓力傳感器:多功能貼片機中,包括各種氣缸和真空發生器,均對空氣壓力有一定的要求,低于設備要求的壓力時,機器就不能正常運轉,壓力傳感器始終監視著壓力變化,一旦異常,即及時報警,提醒操作者及時處理。


    2、位置傳感器:印制板的傳輸定位,包括PCB的計數,貼片頭和工作臺運動的實時檢測,輔助機構的運動等,都對位置有嚴格要求,這些位置需要通過各種形式的位置傳感器來實現。


    3、圖象傳感器:全自動高速貼片機工作狀態的實時顯示,主要采用CCD圖象傳感器,它能采集各種所需的圖象信號,包括PCB位置、器件尺寸、并經計算機分析處理,使貼片頭完成調整與貼片工作。


    4、激光傳感器:激光已廣泛地應用在貼片機中,它能幫助判斷器件引腳的共面性。當被測器件運行到激光傳感器的監測位置時,激光發出的光束照射到IC引腳并反射到激光讀取器上,若反射回來的光束長度同發射光束相同,則器件共面性合格,當不相同時,則由于引腳上翹,使反射光光束變長,激光傳感器從而識別出該器件引腳有缺陷。


    5、區域傳感器:貼片機在工作時,為了貼片頭安全運行,通常在貼片頭的運動區域內設有傳感器,運用光電原理監控運行空間,以防外來物體帶來傷害。


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