基于贴片机设备采购质量提升的研究

摘 要：文章通过分析市场上主流贴片机的主要结构、工作原理、各类贴片机的主要特点，通过案例分析，为提升贴片机设备采购质量提供依据。

关键词：贴片机;SMT;电子组装

贴片机是现代电子制造装备的标识性设备，在生产工艺流程中对生产效率、产品质量起到关键作用。SMT组装生产线的选择和配置，关键在于贴片机。在选择贴片机时，市场上品牌很多，如何在繁杂的供应市场中有效地选择设备，使其既满足生产需求，且性价比高，又具有一定的前瞻性，涉及多方面的因素。

一、 影响贴片机采购质量的主要因素

贴片机的采购质量主要由功能、可靠性和有效度三个方面。

1. 功能，包括性能指标、操作功能、结构功能等3个方面的内容。

2. 可靠性，贴片机的可靠性是与时间有关的技术指标，它是对系统、整机和元器件长期可靠而有效的工作能力总的认识。

3. 设备的有效度，贴片机的有效度表示贴片机能够工作的时间与其寿命的比值。

二、 影响贴片机设备质量的主要因素

纵观整个SMT行业，虽然贴片机品牌众多，但工作原理和结构基本一致，主要结构包括：贴片机架构、贴片头结构、影像处理系统、定位控制系统及电气控制系统。贴片机的主要技术指标包括贴装精度、贴片速度、对中方式、贴装面积、可贴装元器件种类、编程及程序优化等。

（一）贴片机结构特性

主流贴片机，具有一些共性的结构特征，模块式和模组式是现有贴片机厂家普遍采用的主流架构。

模块式贴片机是从拱架式结构发展而来，模块式机贴片机一般配有2个或以上的悬臂，在每个悬臂上安装有1个或2个贴片头。模块式机贴片机的灵活性较高，可根据情况为每个悬臂选择高速贴片头或者多功能贴片头，组配成为高速多功能贴片机，此外还可通过增加悬臂数量，提高贴片效率，目前市场一些主流的高速贴片机，例如ASM的X4、环球的Fuzion4-120等，都是4悬臂结构贴片机，理论贴片速度都在10万点/h以上。

模组式贴片机是从平行式结构贴片机发展而来的，具有单独贴装功能，每个贴装单元都有独立的运动系统，影像处理系统和贴装头。每个贴装头可以从送料器上吸取元件，各自负责贴装 PCB 的某一部分，每个单元都可以看作是一台小型的贴片机。每个模组运行速度并不是很快，但是如果将所有的贴装单元加起来，却会发现模组机的产量非常高，目前市场上主流的模组式贴片机主要有FUJI NXTⅢ等。

（二）贴片头结构

目前贴片头结构主要有两种类型，包括单吸嘴或者多吸嘴并列结构和旋转头结构。单或多吸嘴并列结构，吸嘴并行排列，贴片头精度较高，同时结构简单，吸取大尺寸元件能力很强。例如ASM的TH、环球的Fuzion7、JUKI等多功能貼装头。旋转头结构在吸取效率、元件吸取率上有比较大的优势，主要用来吸取小尺寸元件，例如阻容。旋转头可分为两种类型：垂直旋转头和水平旋转头。采用垂直旋转头的有ASM CPP、环球的FZ30贴片头等，采用水平旋转头的有FUJI NXTⅢ H24贴片头。

（三）影像处理系统

高性能贴片机一般采用视觉对中系统，系统运用数字图像处理技术，当贴片头的吸嘴吸取元件后，再移动到贴片位置的过程中，由固定在特定位置的照相机获取图像，通过影像探测元件的光密度分布，输出灰度值。数字化信息经过存储、编程、放大、分析反馈到控制单元，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，完成贴片操作。根据相机安装位置和类型一般分为飞行相机和固定相机。

飞行相机：相机安装在贴片头上，元器件吸取后在移动至指定贴片位置之前即在运动中就已经进行影像处理并修正好误差。这种方式节约识别时间，提高效率，一般比固定相机快，但是飞行相机可识别元件范围和识别精度不如固定相机。

固定相机：相机固定安装在机器座上，贴片头吸取元件后必须移动至固定相机处进行影像处理，修正误差后再将元器件贴装指定位置。一般细间距和大型元器件选择固定相机，这种方式优点是识别精度较高，元件识别范围较广，但识别效率较低。

（四）定位控制系统

驱动及伺服定位系统是整台贴片机控制系统的重要部分，目前主流机型都采用线性马达组成数字闭环控制系统，运动行程控制精度高，运行稳定。

（五）电气控制系统

电气控制系统是所有贴片机中不可缺少的组成部分，通过改进贴片设备控制系统的模组化和简单化，使控制电路区域划分清晰，设备维修直观化、简单化。

三、 设备评估过程

在设备选型过程中，主要从以下几个方面来提升设备采购质量：

（1）是否能够符合满足生产需求和产品特点;

（2）设备的技术先进性和生产效率;

（3）是否具备可扩展性，能够适应生产工艺技术的发展;

（4）设备厂商的市场占有率备件及售后服务能力;

（5）设备的综合使用成本;

（6）技术适当前瞻性和可扩展性与资金投入量的平衡。

四、 提高贴片机设备验收质量的方法

随着SMT技术的发展，元器件封装尺寸与PCB面积日趋缩小，贴装元器件的数目及产量不断增加，都给贴装设备提出了更高的要求，由于贴片机的精度、速度等一些技术参数各个制造厂家没有一个统一的标准，目前比较常用的测试方面主要有以下两种。

（一）实际产品评估法

当SMT生产线安装调试好后，通过实际产品进行试生产（批量在1000块PCB以上），根据实际生产的结果来评估贴片机精度以及速度，并与理论值进行比较，其贴片精度以FQFP引脚偏移不超过焊盘的1/4为依据，若超过则判为不合格，不合格率应不超过千分之一。此外，还可以通过统计不良焊点和直通率，对SMT生产线进行评估。

（二）IPC有关贴片机的贴片精度和贴片速度测试标准

设备制造、安装、运行采用以下行业标准作为验收依据，此外还应遵守其他应遵守的国家规范（现行版本）的相关条款。

五、 结束语

任何SMT设备都具有一定的针对性，如贴片机不只在速度和价格上有差异，而且有很多其他因素，当这些因素组合起来，会具有一定的特性，适合某些产品的生产，只有在充分、透彻分析自身情况，才能明确购买需求，采购到合适自己的产品。

参考文献：

[1]王天曦，王豫明.贴片机及其应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

作者简介：刘湘琼，南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），国电南瑞科技股份有限公司。