对于无线电装接中贴片工艺的研究

侯锐

摘 要：在SMT系列技术中，贴片工艺在生产中起着非常重要的作用， 其控制直接影响着组装板的质量和效率。最具有挑战性的技术；贴片机是典型的高速度、高精度、高效率的专业电子设备；贴片机在整个工艺流程中对生产效率和产品质量具有关键作用。文章介绍了贴片技术的工艺环节，以及各环节中工艺处理结果对产品质量的影响的分析。针对各环节中碰到的常见问题，提出了相应的注意事项和一些解决方法。还介绍了贴片设备的结构、视觉系统和元件供料系统，同时还介绍了贴片程序的编辑、生产线平衡和程序优化的方法和经验，希望对从事 SMT 技术工作的工程技术人員有一些帮助。

关键词：无线电装接；贴片工艺；研究

引言：随着电子技术与资讯产业的飞跃发展，在电子产品的生产过程中，电子装联的技术装备已从原来的劳动密集型的手工机械操作转为技术密集型的自动化电子装联系统。贴片机是 SMT 产品组装生产线中的核心设备，也是 SMT 的关键设备，并且是 SMT 产品组装生产中的关键工序。它决定着 SMT 产品组装的自动化程度。SMT 技术的出现从根本上改变了传统的电装生产形式，成为现代电子装配技术一个新的里程碑。其中贴片由贴片机完成。贴片机是 SMT 生产线中极其关键的设备之一。

一、贴片机组成

贴片机是计算机控制，集光、电、气及机械为一体的高精度自动化设备。它实际上是一种精密的工业机器人，它充分发挥现代精密机械、机电体、光电结合，以及计算机控制技术的高科技成果，实现高速度、高精度、智能化的电子组装制造设备。它主要是通过吸取位移对中放置等功能，实现了将 SMT 元件快速准确地贴放到 PCB 板上指定的焊盘位置。

1.贴片头的功效

贴片头就是一只智能的机械手，它能按要求拾取元件，精确地贴放到预置的焊盘上。

1.1气动电磁阀

贴片头的微型气动电磁阀是贴片头上又一个重要部件，它管理着移动和拾放等功能，随着贴片机的发展集成，电磁阀也有了相当大的发展，有些单个电磁阀厚度仅为 8～10 mm。而且电磁阀驱动功率小，一般电路都可直接驱动。随着市场的不断发展，这些新颖的气动元件都能从市场上采购，给贴片机的设计开发提供了有利条件。

1.2识别系统的原理

识别系统又称视觉对中系统，高性能贴片机普遍采用视觉对中系统。视觉对中系统运用数字图像处理技术，当贴片机上的吸嘴吸取元件后，在移到贴片位置的过程中，由固定在贴片头上的或固定在机身某个位置上的照相机获取图像，并且通过影像探测元件的光密度分布，这些光密度以数字形式再经过照相机上许多细小精密的光敏元件组成 CCD 光耦阵列，输出0—255 级的灰度值。灰度值与光密度成正比，灰度值越大，则数字化图像越清晰。数字化信息经存储、编码、放大、整理和分析，将结果反馈到控制单元，并把处理结果输出到伺服系统中

去调整补偿元件吸取的位置偏差，最后完成贴片操作。

1.3元件拾取方式

拾取元件一般是采用真空负压的吸嘴吸住元件，它结构简单便于维护，近年这种产生负压的微型真空发生器组件已经成为多家公司的系列产品，在近十年的使用中发现气缸易磨损，寿命短，目前新机型都选用了新颖的机电一体化传动丝杆代替，专供贴片头的设计者选用。

1.4吸嘴

当真空负压产生之后，吸嘴是直接接触SMT 元件的部件，不同尺寸的元件都有不同的型号的吸嘴相对应。为了适应不同元件的贴装，很多贴片机还配有一个更换吸嘴的装置。吸嘴与吸管之间还有一个弹性补偿的缓冲机构，保证在拾取过程中对贴片元件的保护。随着贴片的高速化和元件的微型化，吸嘴的材料越来越重要，以尽量减少吸嘴磨损，延长其使用寿命。早期使用合金材料和碳纤维耐磨材料，随着技术进步，出现了陶瓷吸嘴甚至金刚石材料的吸嘴，比标准的模塑吸嘴寿命更长。

1.5元件旋转

当吸嘴吸取器件移动定位时，大部分元件都要作一定角度旋转，首先是要修正吸取元件时的角度偏差，其次符合元件在 PCB 上的角度要求，早期采

用开环步进电机的控制，通过小型同步皮带进行回转操作。现在一些新型的贴片机采用一些专用的微电机，使机构的性能有很大的提升。图 1 贴片机的结构组成视觉对中系统贴片机真空发生器，微型电磁阀贴片头 视觉对中系统元件 θ 角旋转机构 元件吸放机构PCB 输送机构x-y 驱动机构机体各种功能控制系统和软件？封装与组装工艺？电子工业专用设备

1.6贴头其它工作

使贴片头各机构能协同工作，安装着多种形式的传感器，有效地协调贴片的工作状态。当贴片头工作状态决定之后，贴片头总体设计就成了贴片机的关键，贴片头是一个高速运动的组件要提高精度必须减少它的质量和体积，所以设计一个结构紧凑功能齐全的贴片头，也是贴片机的设计重点。

二、传动机构

传动机构的作用是将待贴片的PCB输入传递到贴片机的指定位置，并将贴完元件的 PCB 从贴片机输出并传送到表面贴片工艺的下一个设备中去，皮带传送既有从左到右形式，在中部装有 PCB 支撑夹紧机构，以保证贴片过程中PCB的定位，在传动机构中，还可以根据需要调节宽度，以适应不同产品的板宽。

1.PCB 输送机构

PCB 输送机构包括 PCB 定位工作平台、传送机构、PCB 停板及夹持装置、反映定位状态的传感器。

2.贴片机 x-y 坐标传动的伺服系统贴片机 x-y 坐标传动的伺服系统有两种形式，一种是 PCB 板做 x-y 方向的正交运动。另一种方法是由贴片头作 x-y 坐标平移运动，而 PCB 板仍定位在一定精度的 PCB 定位工作平台上。这两种运动方法都是为了将被贴的元件准确定位拾放到 PCB板的焊盘上。

3.贴片机的控制程序

贴片机的控制都是由电脑来解决的，每台贴片机都有它自己的一套控制软件，使操作更加智能化、可视化，贴片机的智能化水平已有了很大提升。

4.贴片机“对中”系统的原理

贴片机在吸取元件后，首先遇到的问題是“对中”问题，即要将元件的中心与贴片头主轴的中心线保持一致。以前贴片机的元件“对中”是用机械方法来实现的机械对中，当贴片头吸取元件后，主轴提升时拨动 4 个爪把元件抓一下，使元件轻微地移动到主轴的中心上来。这种“对中”方法，由于是依靠机械动作因此速度受到限制。同时，元件受了机械力的作用也容易损坏，不易保持贴片质量。现在的贴片机普遍采用视觉对中系统

三、SMT贴片工艺

1.元件贴装工艺

在元件进行贴装之前，先要将装有元件的料盘安装在料枪上，此时安装人员应手带静电环，以防止元件被人体所带的静电击穿。元件送料器、基板是固定的，贴片头在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。

2.回流焊工艺

热电偶温度曲线的控制直接影响元件焊接的质量，温度检测的正确性也同样影响元件焊接质量，热电偶的安装位置会影响温度检测的正确性，热电偶结必须与被监测表面进行直接、可靠的热接触，否则，在热电偶结与被测表面之间就会产生一不可知的热阻。这样，温度读数将更接近于热电偶周围材料的温度，而不是被测表面的温度。

结语：综上所述，SMT贴片工艺越来越趋于成熟，通过对其原理及工艺的分析得出在以前的SMT贴片工艺中，对越来越小、越来越轻和越来越快速的电子产品的需求就一直推动着电子元件、PCB和装配设备技术朝着SMT的方向发展。由于尺寸、重量和功率消耗的需求，元件的贴装比其前面的元件介入更具挑战性。主要原因是原先可以接受的机器贴装精度马上变成引进的一个局限因素。另外，传统的工业带包装规格对于可靠的贴装允许太多的移动，因此必须提高工艺控制水平，才能够使得贴装成为生产现实。

参考文献：

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[ 4 ] 王敏 SMT贴片工艺，中等学校电子技术出版[ J ] 2003