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揭秘贴片机内部结构

2024-11-15
257次

一、贴片机概述


贴片机在电子产品生产中占据着至关重要的地位。随着现代科技的飞速发展,电子产品正朝着小型化、轻型化、多功能化的方向迈进,这对电子生产设备提出了更高的要求。贴片机作为电子产品生产的核心设备之一,以其高精密、高科技的特点,为电子产品的高质量生产提供了坚实保障。


在表面贴装技术(SMT)生产线中,贴片机负责将各种电子元器件地贴装到印刷电路板(PCB)上。其贴装的质量直接影响到电子产品的性能和可靠性。现代贴片机具备高精度的运动控制和视觉识别能力,能够将不同尺寸、形状和类型的元器件准确地放置到 PCB 的焊盘上,精度可达到微米级别。例如,高精度共晶贴片机可以实现 ±0.01mm 的精度定位,确保即使是最微小的元件也能准确地放置到预定的位置。


高速贴片机每小时可以贴装数万甚至数十万个元器件,大大提高了电子产品的生产效率。同时,贴片机还通过不断的技术创新,如引入先进的运动控制技术、软件优化技术和视觉检测技术等,进一步提升了其性能和智能化水平。例如,运动控制技术中的伺服驱动系统采用数字化控制,结合先进的反馈机制,如光电编码器,实现对电机速度和位置的实时监测,确保贴片头的精准定位和移动。


总之,贴片机以其高精密、高科技的特点,在电子产品生产中发挥着举足轻重的作用,推动着电子行业的不断发展和进步。


二、贴片机内部结构详解



(一)机架


贴片机中的机架是机器的基础,所有的传动、定位、传送机构均牢固地固定在它上面,各种送料器也安置在上面。因此,机架必须具有足够的机械强度和刚性。


目前贴片机的机架主要有整体铸造式和钢板烧焊式两种形式。整体铸造式机架整体性好,结构稳定性高,铸造后可进行适当热处理和时效处理,使机架加工和工作中变形微小,工作时稳固,且具有一定抗震动能力,多应用于机。钢板烧焊式机架由各种规格的钢型材和钢板焊接而成,具有较高的机械强度,经过热处理后也有较好的稳定性,但整体性和抗震动性不如铸造式好。不过,这种机架灵活性强,加工简单,成本较低,在贴片机中应用较多。


(二)传送机构与支撑台


传送机构的主要作用是将需要贴片的 PCB 送到预定位置,贴片完成后再将其送至下道工序。传送机构是安放在轨道上的超薄型皮带传送系统,通常皮带安置在轨道边缘。


传送机构主要分为整体式和分段式两种。整体式方式下,PCB 的进入、贴片和送出一直在同一导轨上,采用限位块限位,定位销上行定位,压紧机构将 PCB 压紧,支撑台板上支撑杆上移支撑来完成 PCB 的定位固定。定位销定位精度较低,需要高精度时也可采用光学系统,只是定位时间较长。分段式通常分为三段,前一段负责从上道技术接收 PCB,中间一端负责 PCB 定位压紧,后一段负责将 PCB 送至下一道工序,其优点是减少 PCB 传送时间。


(三)X,Y 定位系统


X,Y 定位系统是贴片机的关键机构,也是评估贴片机精度的主要指标,它包括 X,Y 传动结构和 X,Y 伺服系统。其常见工作方式有两种:一种是支撑贴片头,即贴片头安装在 X 导轨上,X 导轨沿 Y 方向运动从而实现在 X、Y 方向贴片的全过程,这类结构在通用型贴片机中多见;另一种是支撑 PCB 承载平台并实现 PCB 在 X、Y 方向移动,这类结构常见于塔式旋转头类的贴片机中,这类高速机中,其贴片头仅做旋转运动,而依靠送料器的水平移动和 PCB 承载平面的运动完成贴片过程。


(四)光学对中系统


贴片机的光学对中系统是指贴片机在吸取元件时要保证吸嘴吸在元件中心,使元件的中心与贴片头主轴的中心线保持一致。光学对中系统主要由光源、CCD、显示器以及数模转换与图像处理系统组成。贴片头吸取元件后,CCD 摄像机对元器件成像,并转化成数字图像信号,经计算机分析出元器件的几何中心和几何尺寸,并与控制程序中的数据进行比较,计算出吸嘴中心与元器件中心在 ΔX,ΔY 和 Δθ 的误差,并及时反馈至控制系统进行修正,保证元器件引脚与 PCB 焊盘重合。


(五)贴片头


贴片头是贴片机的关键部件,它拾取元件后能在校正系统的控制下自动校正位置,并将元器件准确地贴放到指定的位置。贴片头的发展是贴片机进步的标志,贴片头已由早期的单头、机械对中发展到多头光学对中。贴片头上面含有吸嘴、DP 马达、相机以及各类传感器,通过计算机系统的程序指令,吸嘴和马达用于吸取贴装物料、相机就是光学系统、负责识别物料的种类、大小、颜色以及对应的焊盘 mark 点,相机光学系统是决定贴装精度的重要部件。


(六)供料器


供料器的作用是将片式元器件 SMC/SMD 按照一定规律和顺序提供给贴片头,以便准确方便地拾取。它在贴片机中占有较多的数量和位置,也是选择贴片机和安排贴片工艺的重要组成部分。


供料器通常有带状(Tape)、管状(Stick)、盘状(Waffle)和散料等几种。带状供料器用于编带包装的各种元器件,规格有 8mm、12mm、16mm、24mm、32mm、44mm、56mm 和 72mm 等。管状供料器用于大体积或不规则形状的元器件,有单通道和多通道之分。盘状供料器主要用于 QFP、BGA、CSF、PLCC 等器件。散装供料器一般在小批量的生产中才会应用。


(七)传感器


贴片机中装有多种传感器,如压力传感器、负压传感器和位置传感器等。传感器可进行元件电器性能检查,时刻监视机器的正常运转。传感器运用越多,表示贴片机的智能化水平越高。例如,在一些高端贴片机中,传感器能够实时监测贴片头的运动状态、吸嘴的压力以及供料器的工作情况等,一旦出现异常情况,能够及时发出警报,以便操作人员进行处理。


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