表面組裝工藝技術5/9/20241貼裝工藝技術第五章貼片技術貼片就是將SMC/SMD等表面貼裝元器件從其包裝結構中取出，然后貼放到PCB的制定焊盤位置。PickandPlace5.1貼片焊膏印刷及再流焊一次就可以完成整個PCB的印刷及焊接，但SMD/SMC的貼裝需要采用貼片機一片一片的貼裝5/9/20242貼裝工藝技術5.1.1貼片貼裝方法分類：手動貼裝——速度慢、效率低、可靠性差。不適用微細間距、柵格陣列芯片、倒裝芯片等特殊形式的SMD裝貼；自動貼裝——高效、高精度、自動化SMT生產線的必備設備。5/9/20243貼裝工藝技術5.1.2貼片的基本過程固定PCB：工作臺上的PCB光學找正后固定取件：貼片機吸拾送料器送來的元器件送件：送件過程中通過自動光學檢測系統和帖片頭完成檢測、對中矯正放件：器件被放在PCB焊盤位置并被黏住5/9/20244貼裝工藝技術5.2貼片設備5/9/20245貼裝工藝技術5.2.1貼裝機的基本組成機體—剛性支架；元件供料器—儲存和傳送元器件；PCB承載機構—定位和固定PCB板；貼裝頭—拾取和貼裝SMD元件；對中檢測—使SMD置于貼裝頭中心位置；驅動系統—X、Y向的移動和和θ向的轉動；微機控制系統。5/9/20246貼裝工藝技術1.貼裝頭及其組成貼裝工具——即真空吸嘴，核心機構；定心爪（可選）——起對中作用；光學取像部件——高分辨率的攝像機；其他部件（可選）——如膠黏劑分配器等。5/9/20247貼裝工藝技術精度——決定使用領域和元器件種類；——貼裝元件少，引腳間距大消費類電子產品適用低精度；——貼裝元件密，引腳間距小產業/軍用電子設備必須高精度；速度——決定貼裝效率和能力；適應性——對不同電路裝配形式的適應程度。貼裝機的工藝特性5/9/20248貼裝工藝技術1.精度貼裝精度：貼裝元器件端子偏離標定位置最大值的綜合位置誤差；平移誤差旋轉誤差5/9/20249貼裝工藝技術由SMD大小和形狀決定5/9/202410貼裝工藝技術例：某方形芯片中心到最遠端的距離L=21mm。貼裝后，芯片在X、Y方向均偏移0.02mm，并旋轉了0.25°，問芯片最遠端偏離了多遠？解：由題意提取數據如下：故芯片最遠端偏離了0.12mm5/9/202411貼裝工藝技術分辨率：—貼裝機能夠分辨的最小空間距離；—或機器運行過程中的最小步進增量。重復精度：—貼裝機重復地返回某一標定點的能力；—雙向重復精度：從兩個方向靠近標定點時離開平均值的偏差5/9/202412貼裝工藝技術貼裝精度、分辨率和重復精度之間的關系5/9/202413貼裝工藝技術實際的貼片速度除了與貼裝機有關外，還受諸多因素的制約，如供料器的數量和位置、PCB設計復雜性和質量、PCB尺寸等。因此，描述貼裝機本身的工作速度必須排除非貼裝機的因素，或規定一個所謂“理想條件”2.速度5/9/202414貼裝工藝技術貼裝速度的描述方法：貼裝周期——理想條件下，完成一次SMD貼裝所需的全部時間，包括拾取、定心、貼放和返回等步驟。貼裝率——理想條件下，1小時內完成的貼裝周期數（常用的指標）。生產量——每班可貼裝SMD數量。但受PCB裝/卸時間；SMD種類；PCB設計水平等因素的影響。總之，貼裝機的貼裝速度是受多個因素影響的復雜變量。5/9/202415貼裝工藝技術能夠貼裝多種不同類型的SMD/SMC器件——涉及貼裝精度，貼裝頭與元器件的相容性，定位方式等；能容納的供料器的數量和種類；貼裝機的調整——是指在組裝不同類型PCB時，貼裝頭的更換，供料器的更換，PCB的更換，再編程等。3.適應性5/9/202416貼裝工藝技術元器件的供料系統供料系統應保證元器件的可靠供給一方面，元器件的包裝要合理，既方便拾取，又不會引起元件混亂；另一方面，供料器本身與相應的包裝相兼容，使得供料動作協調一致，不損壞元器件。常用的供料器形式有：編帶、棒狀、散裝等。5/9/202417貼裝工藝技術編帶供料器5/9/202418貼裝工藝技術棒式供料器散裝供料器—由一套擋板和振動軌道組成，適用于有明顯幾何形成的SMD，且不同的SMD應采用不同的擋板系統。矩陣盤供料器5/9/202419貼裝工藝技術5/9/202420貼裝工藝技術5/9/202421貼裝工藝技術5/9/202422貼裝工藝技術電子產品小輕薄的特點，要求使用多引線細間距的SMD，因此，一般要求貼裝誤差小于0.1mm，甚至更小。貼裝誤差的來源：—PCB定位誤差，如PCB板變形、扭曲等—引線定心誤差，如引線彎曲、搭接等—機械運動誤差，如水平運動精度、定性精度等上述誤差單純采用機械定位方式無法消除，必須采用視覺系統實時監控與微調。貼裝機的視覺系統5/9/202423貼裝工藝技術視覺系統構成及工作原理視覺系統的精度像元數和光學放大倍數是決定視覺精度的重要因素5/9/202424貼裝工藝技術PCB板的精確定位—保證PCB板定位于工作位置；SMD元器件的定心和對準—微調對器件進行定心，并使之與焊盤圖形嚴格對準；器件外形的檢測—發現有缺陷的器件（如引腳扭曲），則停止貼裝或直接丟棄。視覺系統在貼裝機中的作用5/9/202425貼裝工藝技術影響貼裝精度的因素：—引腳與焊盤圖形的匹配性；5.2影響準確貼裝的主要因素—貼裝吸嘴與焊盤的對稱性；—元器件損壞變形；—PCB扭曲；—人員因素等等。5/9/202426貼裝工藝技術如何評價貼裝工藝的準確性？5.2影響準確貼裝的主要因5/9/202427貼裝工藝技術工藝準確性的定量描述——CPKComplexProcessCapabilityindex的縮寫，即過程能力綜合指數，或過程能力指數、能力因數等。在臺灣，稱其為制程能力指數。標準偏差總體平均值樣本值規格上限值規格下限值5/9/202428貼裝工藝技術5/9/202429貼裝工藝技術A+：制造能力富余，可適當降低工藝要求A：制造能力充分，應繼續保持B：制造能力滿足要求，但存在一定風險C：不能滿足要求，應馬上改善工藝D：制造能力嚴重欠缺，可考慮停工整頓5/9/202430貼裝工藝技術CPK統計實例：3002001.222502000.715/9/202431貼裝工藝技術1.貼裝機的影響——X-Y軸傳動系統傳動系統的結構：——PCB承載臺X-Y向平移，貼裝頭Z、θ向移動；——PCB承載臺Y向平移，貼裝頭X、Z、θ向移動；——PCB承載臺不動，X、Y、Z、θ向移動。5/9/202432貼裝工藝技術X-Y位移檢測裝置—位移傳感器將采集到的貼裝頭實際位置，與程序設定位置進行比較，比較后的差值進行放大，再驅動電機微調位置。—常用位移傳感器：旋轉編碼器、磁柵尺、光柵尺傳動誤差的來源：——導軌的彎曲——兩條導軌不嚴格平行——驅動電機運動的非線性1.貼裝機的影響——X-Y軸傳動系統5/9/202433貼裝工藝技術真空吸嘴Z軸運動的貼裝偏差為避免SMD中心與吸嘴中心軸線的偏離，必須進行對中操作——機械夾爪，即可固定在貼裝頭，也可單獨設置——貼裝頭上安裝光學定位檢測攝像機——基座上安裝掃描器或光學檢測攝像機1.貼裝機的影響——其他因素5/9/202434貼裝工藝技術貼裝機結構的可靠性—提高抗振動性，—如機械結構，安裝方法等。貼裝速度的影響—在滿足貼裝精度的條件下，盡可能提高貼裝速度1.貼裝機的影響——其他因素5/9/202435貼裝工藝技術貼裝過程中為了確保元器件位置和PCB焊盤圖形的精確對應，常將PCB焊盤圖形和元器件（含括引線）的相關信息寄存在機器的坐標系統中。因此可以采用PCB對準標志和元器件定心兩種方式對準。2.坐標讀數的影響5/9/202436貼裝工藝技術提高貼片精度，必須精確地表示PCB板上的電路圖形和焊盤圖形。常采用：—寄存PCB邊緣：以PCB邊緣作為特征位置寄存在貼裝機的坐標系統中，作為參考位置。即將PCB邊緣與工作臺上的擋板接觸，以確定貼裝機坐標的起點和取向。但受限于PCB板的切板工藝（沖切±0.18mm；剪切±0.5mm），精度較差；2.坐標讀數的影響——PCB對準標志5/9/202437貼裝工藝技術—寄存加工孔：以特殊位置（印制板角落）的加工孔作為參考點，精度較高，鉆孔可達±0.1mm，精沖孔達±0.025mm—PCB視覺對準：對多引線細間距器件，以實際的PCB影像為依據，即將PCB邊緣和加工孔粗對準，再PCB角落設計三個基準標志，將此位置與PCB實際位置定位補償，達到精確對準。對準精度最高，達±0.0025mm2.坐標讀數的影響——PCB對準標志5/9/202438貼裝工藝技術直接從供料器上拾取的元件難以完全滿足精度要求，必須進行元器件定心——機械定心爪：兩對定心爪，與貼裝工具同軸安裝，拾取元器件之后，定心爪靠近器件定心，貼放前松開。有同時定心和順序定心兩種方法。也可以將定心爪安在接近供料器的固定位置上。由貼裝頭送至定心爪上定心后再取走放在PCB上。2.坐標讀數的影響——元器件定心5/9/202439貼裝工藝技術——定心臺缺點：加入了額外工序引起貼裝率下降，不同引線數的器件使用相應的定心臺。——光學定心2.坐標讀數的影響——元器件定心5/9/202440貼裝工藝技術為了避免有缺陷的SMD被安裝在PCB上—首先，判斷有/無SMD器件：真空檢測器感受元器件的有無；—其次，機械檢驗：判斷SMD外觀引腳有無缺陷，常用視覺系統完成；—最后，電氣檢驗：一般由定