畢業(yè)論文-貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢.doc

無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校畢 業(yè) 論 文題 目 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢 學(xué) 校 無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 年 級 0515 專 業(yè) 電子應(yīng)用技術(shù) 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 職稱 講師 2009年 11月目錄一、貼片機(jī)簡介21什么是貼片機(jī)22貼片機(jī)的種類2二、貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)31.動臂式32.轉(zhuǎn)塔式43.復(fù)合式54.大型平行系統(tǒng)5三、juki貼片機(jī)61juki由來62juki機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)73.juki機(jī)生產(chǎn)流程74.juki機(jī)中的注意點(diǎn)10四、貼片機(jī)未來的發(fā)展趨勢111.高效率雙路輸送結(jié)構(gòu)112.高速、高精密、多功能、智能化113.多懸臂、多貼裝頭114.柔性連接、模塊化11五、小結(jié)12六、參考文獻(xiàn)13課題 貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢【摘要】貼片機(jī)是用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度地貼放元器件的設(shè)備，是整個smt、生產(chǎn)中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備。目前，貼片機(jī)已從早期的低速機(jī)械貼片機(jī)發(fā)展為高速光學(xué)貼片機(jī)，并向多功能、柔性連接模塊化發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】貼片機(jī)、juki貼片機(jī)、貼片機(jī)發(fā)展趨勢 一、貼片機(jī)簡介中國大陸地區(qū)電子制造商從上世紀(jì)八十年代后期開始從國外引進(jìn)貼片機(jī)制造，但那時規(guī)模不大，主要是一些電視機(jī)廠用于彩電調(diào)諧器生產(chǎn)，所以貼片機(jī)國內(nèi)市場的真正繁榮實(shí)際上是從九十年代中期開始的。伴隨著香港、臺灣地區(qū)電子制造商逐漸將其生產(chǎn)線移向大陸，以及國際幾大頂級ems公司如偉創(chuàng)力、旭電、天泓、四海、捷普等也紛紛到中國投資設(shè)廠，再加上中國本地oem和ems公司的崛起，使得中國貼片機(jī)產(chǎn)業(yè)迅速壯大。1什么是貼片機(jī) 貼片機(jī)：又稱“貼裝機(jī)”，在生產(chǎn)線中，它配置在點(diǎn)膠機(jī)或絲網(wǎng)印刷機(jī)之后，是通過移動貼裝頭把表面貼裝元器件準(zhǔn)確地放置pcb焊盤上的一種設(shè)備。2貼片機(jī)的種類（1）貼片機(jī)根據(jù)貼片速度的快慢，可以分為：低速貼片機(jī)、中速貼片機(jī)、高速貼片機(jī)、超高速貼片機(jī)。超高速貼片機(jī)的速度可以達(dá)到每小時貼96000個貼片元件，即1秒鐘貼2667個貼片元件。當(dāng)然，超高速貼片機(jī)的價格也非常昂貴，還必須配備相應(yīng)的其它設(shè)備和技術(shù)，進(jìn)行合理的工藝編捧，才能發(fā)揮它的超高速的特性。在實(shí)際應(yīng)用中，中速貼片機(jī)應(yīng)用的更加廣泛一些。（2）貼片機(jī)根據(jù)貼裝方式分，可以分為順序式貼片機(jī)，同時式貼片機(jī)手動式貼片機(jī)。順序式貼片機(jī)它是按照順序?qū)⒃骷粋€一個貼到pcb上，目前企業(yè)中使用的都是該類貼片機(jī)。 同時式貼片機(jī)使用放置圓柱式元件的專用料斗，一個動作就能將元件全部貼裝到pcb相應(yīng)的焊盤上。產(chǎn)品更換時，所有料斗全部更換，已很少使用。手動式貼片機(jī)手動貼片頭安裝在y軸頭部，x、y、e定位可以靠人手的移動和旋轉(zhuǎn)來校正位置，主要用于新產(chǎn)品開發(fā)，具有價廉的優(yōu)點(diǎn)。二、貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)目前貼片機(jī)結(jié)構(gòu)大致可分為四種結(jié)構(gòu)：動臂式、轉(zhuǎn)塔式、復(fù)合式和大型平行系統(tǒng)。1.動臂式動臂式（又稱拱架式）機(jī)器是最傳統(tǒng)的貼片機(jī)，具有較好的靈活性和精度，適用于大部分元件，高精度機(jī)器一般都是這種類型，但其速度無法與復(fù)合式、轉(zhuǎn)塔式和大型平行系統(tǒng)相比。不過元件排列越來越集中在有源部件上，比如有引線的qfp（quad flat package，四邊扁平封裝器件）和bga（ball grid array，球柵陣列器件），安裝精度對高產(chǎn)量有至關(guān)重要的作用。復(fù)合式、轉(zhuǎn)塔式和大型平行系統(tǒng)一般不適用于這種類型的元件安裝。拱架式機(jī)器分為單臂式和多臂式，單臂式是最早先發(fā)展起來的現(xiàn)在仍然使用的多功能貼片機(jī)。在單臂式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多臂式貼片機(jī)可將工作效率成倍提高，如美國universal公司的gsm2貼片機(jī)就有2個動臂安裝頭，可分別交替對兩塊pcb（print circuit board，印刷線路板）同時進(jìn)行安裝。拱架式機(jī)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。絕大多數(shù)貼片機(jī)廠商均推出了采用這一結(jié)構(gòu)的高精度貼片機(jī)和中速貼片機(jī)，例如美國universal公司的ac72、荷蘭assembleon公司的aq-1、日本hitachi公司的tim-x、日本fuji公司的qp-341e和xp系列、日本panasonic公司的bm221、韓國samsung公司的cp60系列、日本yamaha公司的yv系列、日本juki公司的ke系列。圖12.轉(zhuǎn)塔式轉(zhuǎn)塔的概念是使用一組移動的送料器，轉(zhuǎn)塔從這里吸取元件，然后把元件貼放在位于移動的工作臺上的電路板上面，結(jié)構(gòu)如圖2所示。轉(zhuǎn)塔式機(jī)器由于拾取元件和貼片動作同時進(jìn)行，使得貼片速度大幅度提高。這種結(jié)構(gòu)的高速貼片機(jī)在我國的應(yīng)用也很普遍，不但速度快，而且歷經(jīng)十余年的發(fā)展技術(shù)已非常成熟，如universal公司的hsp4797機(jī)器貼裝速度可達(dá)到0.07秒/片。但是這種機(jī)器由于機(jī)械結(jié)構(gòu)所限，其貼裝速度已達(dá)到一個極限值，不可能再大幅度提高。該機(jī)型的不足之處是只能處理帶狀料。 轉(zhuǎn)塔式機(jī)器主要應(yīng)用于大規(guī)模的計算機(jī)板卡、移動電話、家電等產(chǎn)品的生產(chǎn)上，這是因?yàn)樵谶@些產(chǎn)品當(dāng)中，阻容元件特別多、裝配密度大，很適合采用這一機(jī)型進(jìn)行生產(chǎn)。相當(dāng)多的臺資、港資電子組裝企業(yè)以及國內(nèi)電器生產(chǎn)商都采用這一機(jī)型，以滿足高速組裝的要求。生產(chǎn)轉(zhuǎn)塔式機(jī)器的廠商主要有panasonic、hitachi、fuji。圖23.復(fù)合式復(fù)合式機(jī)器是從拱架式機(jī)器發(fā)展而來，它集合了轉(zhuǎn)塔式和拱架式的特點(diǎn)，在動臂上安裝有轉(zhuǎn)盤，像siemens的siplace80s25貼片機(jī)，有兩個帶有12個吸嘴的旋轉(zhuǎn)頭。universal公司也推出了帶有30個吸嘴的旋轉(zhuǎn)頭，稱之為“閃電頭”，兩個這樣的旋轉(zhuǎn)頭安裝在genesis貼片平臺上，可實(shí)現(xiàn)每小時60000片貼片速度。從嚴(yán)格意義上來說，復(fù)合式機(jī)器仍屬于動臂式結(jié)構(gòu)。由于復(fù)合式機(jī)器可通過增加動臂數(shù)量來提高速度，具有較大靈活性，因此它的發(fā)展前景被看好，例如siemens推出的hs60機(jī)器就安裝有4個旋轉(zhuǎn)頭。圖34.大型平行系統(tǒng)大規(guī)模平行系統(tǒng)（又稱模組機(jī)）使用一系列小的單獨(dú)的貼裝單元（也稱為模組）。每個單元有自己的絲桿位置系統(tǒng)，安裝有相機(jī)和貼裝頭。每個貼裝頭可吸取有限的帶式送料器，貼裝pcb的一部分，pcb以固定的間隔時間在機(jī)器內(nèi)步步推進(jìn)。單獨(dú)地各個單元機(jī)器運(yùn)行速度較慢?？墒?，它們連續(xù)的或平行的運(yùn)行會有很高的產(chǎn)量。如assembleon公司的ax-5機(jī)器可最多有20個貼裝頭，實(shí)現(xiàn)了每小時15萬片的貼裝速度，堪稱業(yè)界第一，但就每個貼裝頭而言，貼裝速度在每小時7500片左右，仍有大幅度提高的可能。這種機(jī)型也主要適用于規(guī)?；a(chǎn)，例如手機(jī)。生產(chǎn)大規(guī)模平行系統(tǒng)式機(jī)器的廠商主要有assembleon，fuji公司也推出了采用類似結(jié)構(gòu)的nxt型超高速貼片機(jī)，如圖4，通過搭載可以更換的貼裝工作頭，同一臺機(jī)器既可以是高速機(jī)也可以是泛用機(jī)，幾乎可以進(jìn)行所有貼裝元器件的貼裝，從而使設(shè)備的初期投資及增加設(shè)備投資降低到最低程度。圖4三、juki貼片機(jī)1juki由來 自06年5月將高速模塊貼片機(jī)fx-3投入市場后，juki株式會社（總經(jīng)理：中村和之 東證一部上市）又于jisso protec 2008（6/11-13）期間，面向全球市場又推出了優(yōu)化機(jī)型高速貼片機(jī)ke-1070。 新產(chǎn)品ke-1070秉承了juki的3e(easy操作性、economy經(jīng)濟(jì)性、expansion擴(kuò)張性)模塊理念，是在ke-2070(6吸嘴規(guī)格)的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計的最新機(jī)種。較之量產(chǎn)生產(chǎn)線，此機(jī)型更適用于中等規(guī)模的生產(chǎn)線。2juki機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)juki機(jī)是高速貼片機(jī)，是屬于動臂式結(jié)構(gòu)的貼片機(jī)。它具有以下特點(diǎn)：（1）多功能激光貼裝頭lnc601(4吸嘴)（2）貼裝速度13500cph（3）元件尺寸0603芯片邊長33.5mm的正方形元件（4）部品裝著數(shù)最多80種（5）基板尺寸m（330乘以250mm）、l(410乘以260mm)juki機(jī)ke-1070與ke-2070m對照表機(jī)種名高速貼片機(jī)ke-1070 m（參考）高速貼片機(jī)ke-2070 m元件貼裝速度(按照ipc9850標(biāo)準(zhǔn))13,500cph16,000cph元件貼裝種類(換算成8mm帶)最多80種最多80種吸嘴46重量大約1,530kg大約1,530kg裝置尺寸寬1,400mm1,400mm長1,393mm1,393mm高1,500mm1,500mm3.juki機(jī)生產(chǎn)流程juki貼片機(jī)的生產(chǎn)流程是點(diǎn)膠貼片回流焊接。（1）點(diǎn)膠（如圖5）圖5點(diǎn)膠機(jī)打開點(diǎn)膠機(jī)后要選擇相應(yīng)的程序如下：fileopen選擇相應(yīng)的程序；display5chance觀看點(diǎn)膠機(jī)的頂針，前擋塊，后擋塊，調(diào)節(jié)軌道。1） 在開啟點(diǎn)膠機(jī)的時候：需做以下步驟：a.使用生產(chǎn)條件管理表上規(guī)定的程序；b.溫度管理值為41攝氏度c.生產(chǎn)反面有部品的基板時，應(yīng)使用backup pin sheet（放板子的模塊）決定 pin的位置；d.在機(jī)種切換、管狀膠水更換后，要每隔一小時確認(rèn)點(diǎn)膠量一次；每天清掃nozzle（點(diǎn)膠頭）一次；e.由于接著劑涂敷不良，擦拭膠水時要用帶有酒精的擦拭紙擦拭；擦拭后，用放大鏡確認(rèn)有無完全擦拭干凈，特別是部品孔有無膠水附著。2） 接著劑（膠水）管理的注意事項：a.不生產(chǎn)平時接著劑放置于冰箱保管；b.使用接著劑時要確認(rèn)接著劑是否在使用期限內(nèi)；c.接著劑從冰箱取出后要經(jīng)過1小時以上才可使用；d.管狀膠水安裝nozzle要排出管內(nèi)空氣；e.接著劑用后的空管定點(diǎn)、集中收集定，量移交業(yè)務(wù)課；f.失效、廢棄的接著劑定點(diǎn)、集中收集，定量移交業(yè)務(wù)。（2）貼片（如圖6）打開貼片機(jī)后要選擇相應(yīng)的程序如下：fileopen選擇相應(yīng)的程序 display5chance觀看貼片機(jī)的頂針，前擋塊，后擋塊，調(diào)節(jié)軌道。1）使用生產(chǎn)條件管理表上規(guī)定的程序；2）生產(chǎn)反面有部品的基板時，使用backup pin sheet決定pin的位置；每隔八個小時檢查一次貼片率，低于百分之99的時候要檢查原因；圖6 貼片機(jī)（3）回流焊接（如圖7）圖7 回流焊爐1) 使用生產(chǎn)條件管理表上規(guī)定的程序；2) 按下start鍵，回流焊爐開始加熱，測定爐溫曲線，確認(rèn)基準(zhǔn)內(nèi)后開始生產(chǎn)；3) 爐溫穩(wěn)定后，回流焊爐的測定值在回流焊條件設(shè)定的設(shè)定值+5攝氏度以內(nèi)；4) 溫度曲線按以下規(guī)定測定：a.連續(xù)生產(chǎn)每班測定溫度曲線一次；b.切換機(jī)種前后各測溫度曲線一次；c.停機(jī)生產(chǎn)前測溫度曲線一次；d.每次測定的溫度曲線表張貼在爐前，便于確認(rèn)。4.juki機(jī)中的注意點(diǎn)（1）注意：在點(diǎn)膠過程中，很容易出現(xiàn)漏膠現(xiàn)象，對此我們在觀看首基板應(yīng)格外的仔細(xì)。（2）注意：在貼片過程中，很容易出現(xiàn)部品貼反或因?yàn)橐恍┝蠘尩脑蚨鴮?dǎo)致部品不能正確的貼在焊盤上，我們應(yīng)多留心。（3）注意：在測爐溫時應(yīng)仔細(xì)觀察程序是否選對，a2的程序適用于cn612的基板，而sd626則要選用b6程序，注意程序不可選錯，而且一定要等到爐溫穩(wěn)定后才可以使基板過爐，否則會造成基板有不良現(xiàn)象發(fā)生。四、貼片機(jī)未來的發(fā)展趨勢1.高效率雙路輸送結(jié)構(gòu)新型貼片機(jī)為了更快地提高生產(chǎn)效率，減少工作時間，正朝高效率雙路輸送結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。雙路輸送貼片機(jī)在保留傳統(tǒng)單路貼片機(jī)性能的基礎(chǔ)上，將pcb的輸送、定位、檢測、貼片等設(shè)計成雙路結(jié)構(gòu)。這種雙路結(jié)構(gòu)貼片機(jī)的工作方式可分為同步方式和異步方式。同步方式是將兩塊大小相同的pcb由雙路軌道同步送入貼裝區(qū)域進(jìn)行貼裝，異步方式則是將不同大小的pcb分別送于貼裝區(qū)域。這兩種工作方式均能縮短貼片機(jī)的無效工作時間，提高機(jī)器的生產(chǎn)效率。2.高速、高精密、多功能、智能化貼片機(jī)的貼裝速度、精度與貼裝功能一直是相互矛盾的，新型貼片機(jī)一直在努力朝高速、高精密、多功能方向發(fā)展。由于表面貼裝元器件(smc/smd)的不斷發(fā)展，其封裝形式也在不斷變化。新的封裝如bga、fc、csp等，對貼片機(jī)的要求越來越高。美國和法國的貼片機(jī)為了提高貼裝速度采用了“飛行檢測”技術(shù)，貼片頭吸片后邊運(yùn)行邊檢測，以提高貼片機(jī)的貼裝速度。德國siemens公司在其新的貼片機(jī)上引入了智能化控制，使貼片機(jī)在保持較高的產(chǎn)能下有最低失誤率，在機(jī)器上有fcvision模塊和fluxdis-penser等以適應(yīng)fc的貼裝需要。日本yamaha公司在新推出的yv88x機(jī)型中引入了雙組旋轉(zhuǎn)貼片頭，不但提高了集成電路的貼裝速度，而且保證了較好的貼裝精度。3.多懸臂、多貼裝頭在傳統(tǒng)拱架式貼片機(jī)中，僅含有一個懸臂和貼裝頭，這已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對速度的需求，為此，人們在單懸臂貼片機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展出了雙懸臂貼片機(jī)，例如環(huán)球儀器的gsm2、siemens的s25等，兩個貼片頭交替貼同一塊pcb，在機(jī)器占地面積變化不大的情況下，成倍提高了生產(chǎn)效率。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，人們又在雙懸臂機(jī)器的基礎(chǔ)上推出了四懸臂機(jī)器，例如siemens的hs60、環(huán)球儀器的gc120、松下的cm602、日立的ghx-1等，都是目前市場上主流高速貼片機(jī)型。多懸臂機(jī)器已經(jīng)取代轉(zhuǎn)塔機(jī)的地位，成為今后高速貼片機(jī)發(fā)展的主流趨勢。4.柔性連接、模塊化新型貼片機(jī)為了增強(qiáng)適應(yīng)性和使用效率朝柔性貼裝系統(tǒng)和模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展。日本fuji公司一改傳統(tǒng)概念，將貼片機(jī)分為控制主機(jī)和功能模塊機(jī)，根據(jù)用戶的不同需求，由控制主機(jī)和功能模塊機(jī)柔性組合來滿足用戶的需求。模塊機(jī)有不同的功能，針對不同元器件的貼裝要求，可以按不同的精度和速度進(jìn)行貼裝，以達(dá)到較高的使用效率；當(dāng)用戶有新的要求時，可以根據(jù)需要增加新的功能模塊機(jī)。由于可以根據(jù)未來需求靈活添加不同類型的貼裝單元，滿足未來柔性化生產(chǎn)需求，這種模塊結(jié)構(gòu)的機(jī)器是非常受客戶歡迎的，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生變化以后，能夠及時提升設(shè)備的工作適應(yīng)