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SMT實(shí)用工藝基礎(chǔ)-SMT生產(chǎn)線及其主要設(shè)備

作者：博維科技 時間：2018-08-01 14:22
6.1SMT生產(chǎn)線
SMT生產(chǎn)線按照自動化程度可分為全自動生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線；按照生產(chǎn)線的規(guī)模大小可分為大型、中型和小型生產(chǎn)線。
全自動生產(chǎn)線是指整條生產(chǎn)線的設(shè)備都是全自動設(shè)備，通過自動上板機(jī)、緩沖連接和卸板機(jī)將所有生產(chǎn)設(shè)備連成一條自動線；半自動生產(chǎn)線是指主要生產(chǎn)設(shè)備沒有連接起來或沒有完全連接起來，印刷機(jī)是半自動的，需要人工印刷或人工裝卸印制板。
大型生產(chǎn)線是指具有較大的生產(chǎn)能力，一條大型單面貼裝生產(chǎn)線上的貼裝機(jī)由一臺多功能機(jī)和多臺高速機(jī)組成；一條大型雙面貼裝生產(chǎn)線千一臺翻板機(jī)可將兩條單面貼裝生產(chǎn)線連接一起。
中、小型SMT生產(chǎn)線主要適合研究所和中小型企業(yè)使用，滿足多品種、中小批量或單一品種、中小批量的生產(chǎn)任務(wù)，可以是全自動線或半自動線。貼裝機(jī)一般選用中、小型機(jī)，如果產(chǎn)量比較小，可采用一臺速度較高的多功能機(jī)，如果有一定的生產(chǎn)量，可采用一臺多功能機(jī)和一至兩臺高速機(jī)。
圖6-1為中、小型SMT自動流水生產(chǎn)線設(shè)備配置示意圖
 
圖6-1 中、小型SMT自動流水生產(chǎn)線設(shè)備配置平面方框示意圖
圖中：
1――自動上板裝置
2――高精密全自動印刷機(jī)
3――緩沖帶（檢查工位）
4――高速貼裝機(jī)
5――高精度、多功能貼裝機(jī)
6――緩沖帶（檢查工位）
7――熱風(fēng)或熱風(fēng)＋遠(yuǎn)紅外再流焊爐
8――自動卸板裝置
說明：如果半自動印刷機(jī)，生產(chǎn)線不能連線。
6．2 SMT生產(chǎn)線主要設(shè)備
SMT生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備包括印刷機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、貼裝機(jī)、再流焊爐和波峰焊機(jī)。輔助設(shè)備有檢測設(shè)備、返修設(shè)備、清洗設(shè)備、干燥設(shè)備和物料存儲設(shè)備等。
 一．印刷機(jī)
 印刷機(jī)是用來印刷焊膏或貼片膠的，其功能是將焊膏或貼片膠正確地漏印到印制板相應(yīng)的位置上。
 用于SMT的印刷機(jī)大致分為三種檔次：手動、自動和全自動印刷機(jī)。半自動和全自動印刷機(jī)可以根據(jù)具體情況配置各種功能，以提高印刷精度。例如：視覺識別系統(tǒng)、干、濕和真空吸擦板功能、調(diào)整離板速度功能、工作臺或刮刀45°角旋轉(zhuǎn)功能(用于窄間距QFP器件)，以及二維、三維測量系統(tǒng)等。
1．印刷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
無論是那一種印刷機(jī)，都由以下幾部分組成：
（1）夾持基板(PCB)的工作臺
包括工作臺面、真空或邊夾持機(jī)構(gòu)、工作臺傳輸控制機(jī)構(gòu)。
 (2)印刷頭系統(tǒng)
 包括刮刀、刮刀固定機(jī)構(gòu)、印刷頭的傳輸控制系統(tǒng)等。
(3)絲網(wǎng)或模板以及絲網(wǎng)或模板的固定機(jī)構(gòu)。
(4)為保證印刷精度而配置的其它選件。
包括視覺對中系統(tǒng)、擦板系統(tǒng)；二維、三維測量系統(tǒng)等。
2.印刷機(jī)的工作原理
焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當(dāng)刮刀以一定速度和角度向前移動時，對焊膏產(chǎn)生一定的壓力，推動焊膏在刮板前滾動，產(chǎn)生將焊膏注入網(wǎng)孔或漏孔所需的壓力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板與網(wǎng)板交接處產(chǎn)生切變，切變力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏順利地注入網(wǎng)孔或漏孔。刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及焊膏的粘度之間都存在一定的制約關(guān)系，因此，只有正確地控制這些參數(shù)，才能保證焊膏的印刷質(zhì)量。
3．印刷機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)    
       最大印刷面積：根據(jù)最大的PCB尺寸確定。
       印刷精度：根據(jù)印制板組裝密度和器件的引腳間距或球距的最小尺寸確定，一般要求達(dá)到±0.025mm。
       印刷速度：根據(jù)產(chǎn)量要求確定。
二．貼裝機(jī)
       貼裝機(jī)相當(dāng)于機(jī)器人的機(jī)械手，把元器件按照事先編制好的程序從它的包裝中取出，并貼放到印制板相應(yīng)的位置上。
 1．貼裝機(jī)的的基本結(jié)構(gòu)
 (1)底座——用來安裝和支撐貼裝機(jī)的全部部件，目前趨向采用鑄鐵件。鑄鐵件具有質(zhì)量大、振動小的特點(diǎn)，有利于保證貼裝精度。
 (2)供料器——供料器用來放置各種包裝形式的元器件，有散裝、編帶、管裝和托盤四種類型。貼裝時將各種類型的供料器分別安裝到相應(yīng)的供料器架上。
 (3)印制電路板傳輸裝置——目前大多數(shù)貼裝機(jī)直接采用軌道傳輸，也有一些貼裝機(jī)采用工作臺傳輸，即把PCB固定在工作臺上，工作臺在傳輸軌道上運(yùn)行。
 (4)貼裝頭—貼裝頭是貼裝機(jī)上最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部件，它相當(dāng)于機(jī)械手，用來拾取和貼放元器件。
 (5)貼裝頭的x、Y定位傳輸裝置——有機(jī)械絲杠傳輸(一般采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動)；磁尺和光柵傳輸。從理論上講，磁尺和光柵傳輸?shù)木雀哂诮z杠傳輸；但是在維護(hù)修理方面，絲杠傳輸比較容易。
 (6)貼裝工具(吸嘴)——不同形狀、大小的元器件要采用不同的吸嘴進(jìn)行拾放，一般元器件采用真空吸嘴，對于異形元件(例如沒有吸取平面的連接器等)也有采用機(jī)械爪結(jié)構(gòu)的。
 (7)對中系統(tǒng)——有機(jī)械對中、激光對中、激光加視覺對中，以及全視覺對中系統(tǒng)。
 (8)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是貼裝機(jī)所有操作的指揮中心，目前大多數(shù)貼裝機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用Windows界面。
 2．貼裝機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
 (1)貼裝精度：貼裝精度包括三個內(nèi)容：貼裝精度、分辨率和重復(fù)精度。
       貼裝精度——是指元器件貼裝后相對于印制板標(biāo)準(zhǔn)貼裝位置的偏移量。一般來講，貼裝Ch中元件要求達(dá)到±0.1mm，貼裝高密度窄間距的SMD至少要求達(dá)到±0.06mm。
       分辨率——分辨率是貼裝機(jī)運(yùn)行時最小增量(例如絲杠的每個步進(jìn)為0.01 mm，那么該貼裝機(jī)的分辨率為0.1mm)的一種度量，衡量機(jī)器本身精度時，分辨率是重要指標(biāo)。但是，實(shí)際貼裝精度包括所有誤差的總和，因此，描述貼裝機(jī)性能時很少使用分辨率，一般在比較貼裝機(jī)性能時才使用分辨率。
       重復(fù)精度——重復(fù)精度是指貼裝頭重復(fù)返回標(biāo)定點(diǎn)的能力。貼裝精度、分辨率、重復(fù)精度之間有一定的相關(guān)關(guān)系。
(2)貼片速度：一般高速機(jī)貼裝速度為0.2S／Chip元件以內(nèi)，目前最高貼裝速度為0.06S／Ch中元件；高精度、多功能機(jī)一般都是中速機(jī)，貼裝速度為0.3-0.6S／Chip元件左右。
(3)對中方式：貼片的對中方式有機(jī)械對中、激光對中、全視覺對中、激光和視覺混合對中等。其中，全視覺對中精度最高。
(4)貼裝面積：由貼裝機(jī)傳輸軌道以及貼裝頭運(yùn)動范圍決定，一般最小PCB尺寸為50x50mm，最大PCB尺寸應(yīng)大于250x300mm。
(5)貼裝功能：一般高速貼裝機(jī)主要可以貼裝各種Chip元件和較小的SMD器件(最大25x30mm左右)；多功能機(jī)可以貼裝從1.0x0.5mm(目前最小可貼裝0.6x0.3mm)——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件，還可以貼裝連接器等異形元器件，最大連接器的長度可達(dá)150mm。
(6)可貼裝元件種類數(shù)：可貼裝元件種類數(shù)是由貼裝機(jī)供料器料站位置的數(shù)量決定的(以能容納8mm編帶供料器的數(shù)量來衡量)。一般高速貼裝機(jī)料站位置大于120個，多功能機(jī)制站位置在60—120之間。
(7)編程功能：是指在線和離線編程以及優(yōu)化功能。
 三．再流焊爐
       再流焊爐是焊接表面組裝元器件的設(shè)備。再流焊爐主要有紅外爐、熱風(fēng)爐、紅外爐加熱風(fēng)爐、蒸汽焊爐等。目前最流行的是全熱風(fēng)爐，以及紅外加熱風(fēng)爐。
   1.再流焊爐的基本結(jié)構(gòu)
       再流焊爐主要由爐體、上下加熱源、PCB傳輸裝置、空氣循環(huán)裝置、冷卻裝置、排風(fēng)裝置、溫度控制裝置，以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。
       再流焊熱傳導(dǎo)方式主要有輻射和對流兩種方式。
    2.再流焊爐的主要技術(shù)指標(biāo)
    (1)溫度控制精度(指傳感器靈敏度)：應(yīng)達(dá)到±0.1-0.2；
    (2)傳輸帶橫向溫差：要求土5℃以下：
    (3)溫度曲線測試功能：如果設(shè)備無此配置，應(yīng)外購溫度曲線采集器；
    (4)最高加熱溫度：一般為300-350℃，如果考慮無鉛焊料或金屬基板，應(yīng)選擇350℃以上。
    (5)加熱區(qū)數(shù)量和長度：加熱區(qū)數(shù)量越多、長度越長，越容易調(diào)整和控制溫度曲線。一般中小批量生產(chǎn)選擇4-5溫區(qū)，加熱區(qū)長度1．8m左右即能滿足要求。
(6)傳送帶寬度：應(yīng)根據(jù)最大和最寬PCB尺寸確定
全自動六頭貼片機(jī)
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