貼片機(jī)貼片工藝常見問題分析

李艷麗+喻波

摘 要：本文對貼片機(jī)的原理和工藝過程進(jìn)行了介紹，并對典型的貼片機(jī)缺陷進(jìn)行了相關(guān)研究，分析了貼片機(jī)貼片過程中的典型問題，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：貼片機(jī)；SMD；PCB

1 貼片機(jī)簡介

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子元器件的體積越來越小，表面貼裝元器件（SMD）逐漸成了電子器件的主流。

與之同時，表面組裝技術(shù)（ Surface Mount Technology，SMT）是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的核心組件———PCB（ 印制電路板） 級電路模塊組裝制造、微電子組件/微系統(tǒng)制造的主要技術(shù)，已成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造技術(shù)中必不可少的組成部分。以焊膏印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流焊設(shè)備、波峰焊設(shè)備、AOI 檢測設(shè)備等為主要設(shè)備形成的SMT 產(chǎn)品組裝生產(chǎn)線，是典型的現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造系統(tǒng)，其技術(shù)發(fā)展水平影響甚至決定了電子產(chǎn)品的制造水平和能力。

貼片機(jī)是SMT 產(chǎn)品組裝生產(chǎn)線中最重要的設(shè)備之一，貼片機(jī)是一種替代人工操作的高精度高速度的工業(yè)機(jī)械手，是綜合了光、機(jī)、電、氣結(jié)合的計(jì)算機(jī)化工業(yè)機(jī)器人，通過光學(xué)數(shù)字化定位準(zhǔn)確將電子元器件安裝在設(shè)計(jì)圖紙所指定的位置上，保證了貼裝的準(zhǔn)確性，達(dá)到高密度安裝的要求。

機(jī)器工作時貼片機(jī)的抓取頭在指定的供料器位置抓取元件，貼片機(jī)的X/Y/Z/R 四組精密機(jī)械軸承進(jìn)行相互的配合運(yùn)動。對抓取的器件進(jìn)行識別。機(jī)器識別有二步程序，第一步：激光對器件高度（厚度）識別，檢驗(yàn)與設(shè)定的參數(shù)是否一致，并進(jìn)行是否貼裝或拋料判定處理；第二步：對器件平面完整性識別，拾取頭拾取器件后在對中的照相機(jī)下進(jìn)行X/Y 相尺寸完整性的識別，決定進(jìn)行貼裝或拋料處理。合格的元器件將安裝到指定位置上完成貼裝工作。

2 貼片機(jī)貼片過程中的常見問題

1）拋料

貼片機(jī)正常的工作過程是：貼片頭上的吸嘴到供料器的位置吸取表面貼裝元器件，然后貼片頭的光學(xué)系統(tǒng)對表面貼裝元器件進(jìn)行掃描或照相，電腦將該表面貼裝元器件的信息和表面貼裝元器件庫中的信息進(jìn)行比對，信息正確，貼片頭通過吸嘴將表面貼裝元器件吹放到已涂覆錫膏的PCB板的指定位置。如果在信息比對的過程中發(fā)生錯誤，貼片頭就會將表面貼裝元器件吹到廢料盒中，而不是PCB 上。這時貼片機(jī)會報警并停機(jī)，也就是發(fā)生了貼片機(jī)拋料現(xiàn)象。由于供料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是連續(xù)供料的，所以只要貼片頭取一次料，一個表面貼裝元器件就會從包裝中被移除，無法恢復(fù)。因此，拋料既損耗了表面貼裝元器件，又大大降低了生產(chǎn)效率。

造成拋料的原因包括：吸嘴的原因、光學(xué)系統(tǒng)的原因、吸取位置的原因、真空度不足的原因、表面貼裝元件庫的原因、表貼元器件自身的原因。

a）吸嘴的原因

有些貼片機(jī)的吸嘴是由鋼管和尼龍盤組成的，這種吸嘴的鋼管最容易被撞擊，造成細(xì)鋼管和尼龍盤脫離；還有就是吸嘴在長期使用的過程中，吸嘴的端面

有了磨損，已經(jīng)不是一個平面了，造成吸取過程中漏氣；再有就是吸嘴被異物堵住了，吸取不上表面貼裝元器件。這些吸嘴問題都會造成貼片機(jī)拋料。

b）光學(xué)系統(tǒng)的原因

如果表面貼裝元器件是CHIP元件，貼片機(jī)應(yīng)該采取的是鐳射掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)距離運(yùn)動部件比較近，很容易受到運(yùn)動系統(tǒng)潤滑油的污染和干擾。如果表面貼裝元器件是大型芯片，貼片機(jī)應(yīng)該采取的是照相識別系統(tǒng)，該元件照相機(jī)一般都是鏡頭沖上設(shè)計(jì)的，很容易受到灰塵和飛濺的潤滑油的污染。

c）吸取位置的原因

貼片頭取料時吸嘴不在料的中心位置，取料不正，有很大偏移。在進(jìn)行電腦識別時，貼片機(jī)的誤差修正功能不足以彌補(bǔ)上述誤差，貼片機(jī)認(rèn)為和元件庫的尺寸不一致，造成拋料。如果偏差太大，甚至?xí)〔簧媳砻尜N裝元器件。

d）真空度不足的原因

真空不足，也就是感覺吸取力不夠。一些質(zhì)量輕的表面貼裝元器件可以吸取，而質(zhì)量重的表面貼裝元器件則吸不起來，造成拋料。這種情況大多時候是真空管路中的濾芯上雜質(zhì)太多了，當(dāng)然也不排除真空管路自己有破損的地方，造成真空度下降。另外即使真空度夠，有些比重特別大的元器件（如電感元件或鉭電容等）在取料時，也經(jīng)常會有吸不動的情況。這些情況都會造成貼片機(jī)產(chǎn)生拋料故障。

e）表面貼裝元件庫的原因

貼裝程序中的元件庫存在問題。如果表面貼裝元器件是CHIP元件，同一種尺寸規(guī)格的貼裝元器件編程人員通常只做一個元件庫數(shù)據(jù)， 如0805做一個，0603做一個。但各種同尺寸規(guī)格的貼裝元器件有時是存在尺寸差異的，如0805電阻和0805電容的厚度就不同。有時候兩種0805電容的厚度也差別很大。在此情況下貼裝程序中調(diào)用的元件庫數(shù)據(jù)和貼裝元器件實(shí)物尺寸差別太大，造成貼片機(jī)拋料。

f）表貼元器件自身的原因

貼裝元器件自身的質(zhì)量問題，也會給貼片機(jī)帶來拋料故障。該質(zhì)量問題主要有，貼裝元器件的輪廓邊緣不整齊、貼裝元器件的尺寸誤差較大、貼裝CHIP元件的表面不平整、貼裝芯片的管腳氧化、貼裝芯片的管腳變形等。

2）元器件的抓取故障

元器件的抓取一般存在四個問題：拾取不到；拾取不牢；拾取不準(zhǔn)；拾取不出來。

a） 拾取不到

原因如下：送料帶依靠送料器齒輪帶動送料帶送料，送料器齒輪的磨損使送料器送料不到位，這種情況也會拾取不到器件；吸嘴的大小必須與器件的大小相符合，否則會因真空不足而無法拾取器件。

b） 拾取不牢

原因如下：吸嘴不干凈有阻塞；氣路不通暢負(fù)壓能力不足，由于壓縮空氣不干凈引起真空過濾器受到阻塞；元器件表面不平整，吸嘴吸住后存在微漏氣現(xiàn)象造成吸不牢；降低抓取的速度，就會大大減少抓不牢問題；真空電磁閥故障。

c） 拾取不準(zhǔn)

裝配器件的料帶與所裝配的器件不匹配，使得器件在連續(xù)送料的過程中在槽內(nèi)發(fā)生擺動產(chǎn)生偏差，即使抓起來也會因測量的誤差而被當(dāng)作拋料處理。這種情況要及時更換料帶以免造成浪費(fèi)和誤工現(xiàn)象。這個現(xiàn)象一般出現(xiàn)在圓柱型器件中。d） 拾取不出來

包括兩種現(xiàn)象：料槽過于狹小器件在里面被緊緊的包裹??；料帶的覆蓋膜沒有被剝開，使得吸嘴不能抓到器件。第一種情況要更換器件料帶；第二種情況

要分析是料帶覆蓋膜的粘性過大還是回收料帶膜的齒輪咬合的不緊，一般通過調(diào)整料帶回收輪的咬合松緊度就可以解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]LED封裝工藝常見異常淺析[J]. 謝勇. 現(xiàn)代顯示. 2009（11）