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SMT實用工藝基礎-SMT生產線及其主要設備

作者：博維科技時間：2018-08-01 14:22

6.1SMT生產線
SMT生產線按照自動化程度可分為全自動生產線和半自動生產線；按照生產線的規模大小可分為大型、中型和小型生產線。
全自動生產線是指整條生產線的設備都是全自動設備，通過自動上板機、緩沖連接和卸板機將所有生產設備連成一條自動線；半自動生產線是指主要生產設備沒有連接起來或沒有完全連接起來，印刷機是半自動的，需要人工印刷或人工裝卸印制板。
大型生產線是指具有較大的生產能力，一條大型單面貼裝生產線上的貼裝機由一臺多功能機和多臺高速機組成；一條大型雙面貼裝生產線千一臺翻板機可將兩條單面貼裝生產線連接一起。
中、小型SMT生產線主要適合研究所和中小型企業使用，滿足多品種、中小批量或單一品種、中小批量的生產任務，可以是全自動線或半自動線。貼裝機一般選用中、小型機，如果產量比較小，可采用一臺速度較高的多功能機，如果有一定的生產量，可采用一臺多功能機和一至兩臺高速機。
圖6-1為中、小型SMT自動流水生產線設備配置示意圖

圖6-1 中、小型SMT自動流水生產線設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
3――緩沖帶（檢查工位）
4――高速貼裝機
5――高精度、多功能貼裝機
6――緩沖帶（檢查工位）
7――熱風或熱風＋遠紅外再流焊爐
8――自動卸板裝置
說明：如果半自動印刷機，生產線不能連線。
6．2 SMT生產線主要設備
SMT生產線主要生產設備包括印刷機、點膠機、貼裝機、再流焊爐和波峰焊機。輔助設備有檢測設備、返修設備、清洗設備、干燥設備和物料存儲設備等。
一．印刷機
印刷機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的位置上。
用于SMT的印刷機大致分為三種檔次：手動、自動和全自動印刷機。半自動和全自動印刷機可以根據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、干、濕和真空吸擦板功能、調整離板速度功能、工作臺或刮刀45°角旋轉功能(用于窄間距QFP器件)，以及二維、三維測量系統等。
1．印刷機的基本結構
無論是那一種印刷機，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、真空或邊夾持機構、工作臺傳輸控制機構。
(2)印刷頭系統
包括刮刀、刮刀固定機構、印刷頭的傳輸控制系統等。
(3)絲網或模板以及絲網或模板的固定機構。
(4)為保證印刷精度而配置的其它選件。
包括視覺對中系統、擦板系統；二維、三維測量系統等。
2.印刷機的工作原理
焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當刮刀以一定速度和角度向前移動時，對焊膏產生一定的壓力，推動焊膏在刮板前滾動，產生將焊膏注入網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板交接處產生切變，切變力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏順利地注入網孔或漏孔。刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網板的角度以及焊膏的粘度之間都存在一定的制約關系，因此，只有正確地控制這些參數，才能保證焊膏的印刷質量。
3．印刷機的主要技術指標
       最大印刷面積：根據最大的PCB尺寸確定。
       印刷精度：根據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，一般要求達到±0.025mm。
       印刷速度：根據產量要求確定。
二．貼裝機
       貼裝機相當于機器人的機械手，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的位置上。
1．貼裝機的的基本結構
(1)底座——用來安裝和支撐貼裝機的全部部件，目前趨向采用鑄鐵件。鑄鐵件具有質量大、振動小的特點，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的供料器架上。
(3)印制電路板傳輸裝置——目前大多數貼裝機直接采用軌道傳輸，也有一些貼裝機采用工作臺傳輸，即把PCB固定在工作臺上，工作臺在傳輸軌道上運行。
(4)貼裝頭—貼裝頭是貼裝機上最復雜、最關鍵的部件，它相當于機械手，用來拾取和貼放元器件。
(5)貼裝頭的x、Y定位傳輸裝置——有機械絲杠傳輸(一般采用直流伺服電機驅動)；磁尺和光柵傳輸。從理論上講，磁尺和光柵傳輸的精度高于絲杠傳輸；但是在維護修理方面，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)也有采用機械爪結構的。
(7)對中系統——有機械對中、激光對中、激光加視覺對中，以及全視覺對中系統。
(8)計算機控制系統——計算機控制系統是貼裝機所有操作的指揮中心，目前大多數貼裝機的計算機控制系統采用Windows界面。
2．貼裝機的主要技術指標
(1)貼裝精度：貼裝精度包括三個內容：貼裝精度、分辨率和重復精度。
       貼裝精度——是指元器件貼裝后相對于印制板標準貼裝位置的偏移量。一般來講，貼裝Ch中元件要求達到±0.1mm，貼裝高密度窄間距的SMD至少要求達到±0.06mm。
       分辨率——分辨率是貼裝機運行時最小增量(例如絲杠的每個步進為0.01 mm，那么該貼裝機的分辨率為0.1mm)的一種度量，衡量機器本身精度時，分辨率是重要指標。但是，實際貼裝精度包括所有誤差的總和，因此，描述貼裝機性能時很少使用分辨率，一般在比較貼裝機性能時才使用分辨率。
       重復精度——重復精度是指貼裝頭重復返回標定點的能力。貼裝精度、分辨率、重復精度之間有一定的相關關系。
(2)貼片速度：一般高速機貼裝速度為0.2S／Chip元件以內，目前最高貼裝速度為0.06S／Ch中元件；高精度、多功能機一般都是中速機，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：由貼裝機傳輸軌道以及貼裝頭運動范圍決定，一般最小PCB尺寸為50x50mm，最大PCB尺寸應大于250x300mm。
(5)貼裝功能：一般高速貼裝機主要可以貼裝各種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150mm。
(6)可貼裝元件種類數：可貼裝元件種類數是由貼裝機供料器料站位置的數量決定的(以能容納8mm編帶供料器的數量來衡量)。一般高速貼裝機料站位置大于120個，多功能機制站位置在60—120之間。
(7)編程功能：是指在線和離線編程以及優化功能。
三．再流焊爐
       再流焊爐是焊接表面組裝元器件的設備。再流焊爐主要有紅外爐、熱風爐、紅外爐加熱風爐、蒸汽焊爐等。目前最流行的是全熱風爐，以及紅外加熱風爐。
   1.再流焊爐的基本結構
       再流焊爐主要由爐體、上下加熱源、PCB傳輸裝置、空氣循環裝置、冷卻裝置、排風裝置、溫度控制裝置，以及計算機控制系統組成。
       再流焊熱傳導方式主要有輻射和對流兩種方式。
    2.再流焊爐的主要技術指標
    (1)溫度控制精度(指傳感器靈敏度)：應達到±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：如果設備無此配置，應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，應選擇350℃以上。
    (5)加熱區數量和長度：加熱區數量越多、長度越長，越容易調整和控制溫度曲線。一般中小批量生產選擇4-5溫區，加熱區長度1．8m左右即能滿足要求。
(6)傳送帶寬度：應根據最大和最寬PCB尺寸確定

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SMT實用工藝基礎-SMT生產線及其主要設備

作者：博維科技 時間：2018-08-01 14:22

作者：博維科技時間：2018-08-01 14:22