贴片机贴片工艺常见问题分析

2017-07-19李艳丽喻波

科学与财富 2017年19期

关键词：贴片机

李艳丽+喻波

摘要：本文对贴片机的原理和工艺过程进行了介绍，并对典型的贴片机缺陷进行了相关研究，分析了贴片机贴片过程中的典型问题，具有一定的参考价值。

关键词：贴片机；SMD；PCB

1 贴片机简介

随着电子工业的飞速发展，电子元器件的体积越来越小，表面贴装元器件（SMD）逐渐成了电子器件的主流。

与之同时，表面组装技术（ Surface Mount Technology，SMT）是现代电子产品的核心组件———PCB（印制电路板）级电路模块组装制造、微电子组件/微系统制造的主要技术，已成为现代电子产品制造技术中必不可少的组成部分。以焊膏印刷机、贴片机、回流焊设备、波峰焊设备、AOI 检测设备等为主要设备形成的SMT 产品组装生产线，是典型的现代电子产品制造系统，其技术发展水平影响甚至决定了电子产品的制造水平和能力。

贴片机是SMT 产品组装生产线中最重要的设备之一，贴片机是一种替代人工操作的高精度高速度的工业机械手，是综合了光、机、电、气结合的计算机化工业机器人，通过光学数字化定位准确将电子元器件安装在设计图纸所指定的位置上，保证了贴装的准确性，达到高密度安装的要求。

机器工作时贴片机的抓取头在指定的供料器位置抓取元件，贴片机的X/Y/Z/R 四组精密机械轴承进行相互的配合运动。对抓取的器件进行识别。机器识别有二步程序，第一步：激光对器件高度（厚度）识别，检验与设定的参数是否一致，并进行是否贴装或抛料判定处理；第二步：对器件平面完整性识别，拾取头拾取器件后在对中的照相机下进行X/Y 相尺寸完整性的识别，决定进行贴装或抛料处理。合格的元器件将安装到指定位置上完成贴装工作。

2 贴片机贴片过程中的常见问题

1）抛料

贴片机正常的工作过程是：贴片头上的吸嘴到供料器的位置吸取表面贴装元器件，然后贴片头的光学系统对表面贴装元器件进行扫描或照相，电脑将该表面贴装元器件的信息和表面贴装元器件库中的信息进行比对，信息正确，贴片头通过吸嘴将表面贴装元器件吹放到已涂覆锡膏的PCB板的指定位置。如果在信息比对的过程中发生错误，贴片头就会将表面贴装元器件吹到废料盒中，而不是PCB 上。这时贴片机会报警并停机，也就是发生了貼片机抛料现象。由于供料器的结构设计是连续供料的，所以只要贴片头取一次料，一个表面贴装元器件就会从包装中被移除，无法恢复。因此，抛料既损耗了表面贴装元器件，又大大降低了生产效率。

造成抛料的原因包括：吸嘴的原因、光学系统的原因、吸取位置的原因、真空度不足的原因、表面贴装元件库的原因、表贴元器件自身的原因。

a）吸嘴的原因

有些贴片机的吸嘴是由钢管和尼龙盘组成的，这种吸嘴的钢管最容易被撞击，造成细钢管和尼龙盘脱离；还有就是吸嘴在长期使用的过程中，吸嘴的端面

有了磨损，已经不是一个平面了，造成吸取过程中漏气；再有就是吸嘴被异物堵住了，吸取不上表面贴装元器件。这些吸嘴问题都会造成贴片机抛料。

b）光学系统的原因

如果表面贴装元器件是CHIP元件，贴片机应该采取的是镭射扫描系统。该系统距离运动部件比较近，很容易受到运动系统润滑油的污染和干扰。如果表面贴装元器件是大型芯片，贴片机应该采取的是照相识别系统，该元件照相机一般都是镜头冲上设计的，很容易受到灰尘和飞溅的润滑油的污染。

c）吸取位置的原因

贴片头取料时吸嘴不在料的中心位置，取料不正，有很大偏移。在进行电脑识别时，贴片机的误差修正功能不足以弥补上述误差，贴片机认为和元件库的尺寸不一致，造成抛料。如果偏差太大，甚至会吸取不上表面贴装元器件。

d）真空度不足的原因

真空不足，也就是感觉吸取力不够。一些质量轻的表面贴装元器件可以吸取，而质量重的表面贴装元器件则吸不起来，造成抛料。这种情况大多时候是真空管路中的滤芯上杂质太多了，当然也不排除真空管路自己有破损的地方，造成真空度下降。另外即使真空度够，有些比重特别大的元器件（如电感元件或钽电容等）在取料时，也经常会有吸不动的情况。这些情况都会造成贴片机产生抛料故障。

e）表面贴装元件库的原因

贴装程序中的元件库存在问题。如果表面贴装元器件是CHIP元件，同一种尺寸规格的贴装元器件编程人员通常只做一个元件库数据，如0805做一个，0603做一个。但各种同尺寸规格的贴装元器件有时是存在尺寸差异的，如0805电阻和0805电容的厚度就不同。有时候两种0805电容的厚度也差别很大。在此情况下贴装程序中调用的元件库数据和贴装元器件实物尺寸差别太大，造成贴片机抛料。

f）表贴元器件自身的原因

贴装元器件自身的质量问题，也会给贴片机带来抛料故障。该质量问题主要有，贴装元器件的轮廓边缘不整齐、贴装元器件的尺寸误差较大、贴装CHIP元件的表面不平整、贴装芯片的管脚氧化、贴装芯片的管脚变形等。

2）元器件的抓取故障

元器件的抓取一般存在四个问题：拾取不到；拾取不牢；拾取不准；拾取不出来。

a）拾取不到

原因如下：送料带依靠送料器齿轮带动送料带送料，送料器齿轮的磨损使送料器送料不到位，这种情况也会拾取不到器件；吸嘴的大小必须与器件的大小相符合，否则会因真空不足而无法拾取器件。

b）拾取不牢

原因如下：吸嘴不干净有阻塞；气路不通畅负压能力不足，由于压缩空气不干净引起真空过滤器受到阻塞；元器件表面不平整，吸嘴吸住后存在微漏气现象造成吸不牢；降低抓取的速度，就会大大减少抓不牢问题；真空电磁阀故障。

c）拾取不准

装配器件的料带与所装配的器件不匹配，使得器件在连续送料的过程中在槽内发生摆动产生偏差，即使抓起来也会因测量的误差而被当作抛料处理。这种情况要及时更换料带以免造成浪费和误工现象。这个现象一般出现在圆柱型器件中。d）拾取不出来

包括两种现象：料槽过于狭小器件在里面被紧紧的包裹住；料带的覆盖膜没有被剥开，使得吸嘴不能抓到器件。第一种情况要更换器件料带；第二种情况

要分析是料带覆盖膜的粘性过大还是回收料带膜的齿轮咬合的不紧，一般通过调整料带回收轮的咬合松紧度就可以解决。