基于貼片機設(shè)備采購質(zhì)量提升的研究

摘 要：文章通過分析市場上主流貼片機的主要結(jié)構(gòu)、工作原理、各類貼片機的主要特點，通過案例分析，為提升貼片機設(shè)備采購質(zhì)量提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：貼片機;SMT;電子組裝

貼片機是現(xiàn)代電子制造裝備的標(biāo)識性設(shè)備，在生產(chǎn)工藝流程中對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。SMT組裝生產(chǎn)線的選擇和配置，關(guān)鍵在于貼片機。在選擇貼片機時，市場上品牌很多，如何在繁雜的供應(yīng)市場中有效地選擇設(shè)備，使其既滿足生產(chǎn)需求，且性價比高，又具有一定的前瞻性，涉及多方面的因素。

一、 影響貼片機采購質(zhì)量的主要因素

貼片機的采購質(zhì)量主要由功能、可靠性和有效度三個方面。

1. 功能，包括性能指標(biāo)、操作功能、結(jié)構(gòu)功能等3個方面的內(nèi)容。

2. 可靠性，貼片機的可靠性是與時間有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，它是對系統(tǒng)、整機和元器件長期可靠而有效的工作能力總的認(rèn)識。

3. 設(shè)備的有效度，貼片機的有效度表示貼片機能夠工作的時間與其壽命的比值。

二、 影響貼片機設(shè)備質(zhì)量的主要因素

縱觀整個SMT行業(yè)，雖然貼片機品牌眾多，但工作原理和結(jié)構(gòu)基本一致，主要結(jié)構(gòu)包括：貼片機架構(gòu)、貼片頭結(jié)構(gòu)、影像處理系統(tǒng)、定位控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)。貼片機的主要技術(shù)指標(biāo)包括貼裝精度、貼片速度、對中方式、貼裝面積、可貼裝元器件種類、編程及程序優(yōu)化等。

（一）貼片機結(jié)構(gòu)特性

主流貼片機，具有一些共性的結(jié)構(gòu)特征，模塊式和模組式是現(xiàn)有貼片機廠家普遍采用的主流架構(gòu)。

模塊式貼片機是從拱架式結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，模塊式機貼片機一般配有2個或以上的懸臂，在每個懸臂上安裝有1個或2個貼片頭。模塊式機貼片機的靈活性較高，可根據(jù)情況為每個懸臂選擇高速貼片頭或者多功能貼片頭，組配成為高速多功能貼片機，此外還可通過增加懸臂數(shù)量，提高貼片效率，目前市場一些主流的高速貼片機，例如ASM的X4、環(huán)球的Fuzion4-120等，都是4懸臂結(jié)構(gòu)貼片機，理論貼片速度都在10萬點/h以上。

模組式貼片機是從平行式結(jié)構(gòu)貼片機發(fā)展而來的，具有單獨貼裝功能，每個貼裝單元都有獨立的運動系統(tǒng)，影像處理系統(tǒng)和貼裝頭。每個貼裝頭可以從送料器上吸取元件，各自負(fù)責(zé)貼裝 PCB 的某一部分，每個單元都可以看作是一臺小型的貼片機。每個模組運行速度并不是很快，但是如果將所有的貼裝單元加起來，卻會發(fā)現(xiàn)模組機的產(chǎn)量非常高，目前市場上主流的模組式貼片機主要有FUJI NXTⅢ等。

（二）貼片頭結(jié)構(gòu)

目前貼片頭結(jié)構(gòu)主要有兩種類型，包括單吸嘴或者多吸嘴并列結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)頭結(jié)構(gòu)。單或多吸嘴并列結(jié)構(gòu)，吸嘴并行排列，貼片頭精度較高，同時結(jié)構(gòu)簡單，吸取大尺寸元件能力很強。例如ASM的TH、環(huán)球的Fuzion7、JUKI等多功能貼裝頭。旋轉(zhuǎn)頭結(jié)構(gòu)在吸取效率、元件吸取率上有比較大的優(yōu)勢，主要用來吸取小尺寸元件，例如阻容。旋轉(zhuǎn)頭可分為兩種類型：垂直旋轉(zhuǎn)頭和水平旋轉(zhuǎn)頭。采用垂直旋轉(zhuǎn)頭的有ASM CPP、環(huán)球的FZ30貼片頭等，采用水平旋轉(zhuǎn)頭的有FUJI NXTⅢ H24貼片頭。

（三）影像處理系統(tǒng)

高性能貼片機一般采用視覺對中系統(tǒng)，系統(tǒng)運用數(shù)字圖像處理技術(shù)，當(dāng)貼片頭的吸嘴吸取元件后，再移動到貼片位置的過程中，由固定在特定位置的照相機獲取圖像，通過影像探測元件的光密度分布，輸出灰度值。數(shù)字化信息經(jīng)過存儲、編程、放大、分析反饋到控制單元，并把處理結(jié)果輸出到伺服系統(tǒng)中去調(diào)整補償元件吸取的位置偏差，完成貼片操作。根據(jù)相機安裝位置和類型一般分為飛行相機和固定相機。

飛行相機：相機安裝在貼片頭上，元器件吸取后在移動至指定貼片位置之前即在運動中就已經(jīng)進(jìn)行影像處理并修正好誤差。這種方式節(jié)約識別時間，提高效率，一般比固定相機快，但是飛行相機可識別元件范圍和識別精度不如固定相機。

固定相機：相機固定安裝在機器座上，貼片頭吸取元件后必須移動至固定相機處進(jìn)行影像處理，修正誤差后再將元器件貼裝指定位置。一般細(xì)間距和大型元器件選擇固定相機，這種方式優(yōu)點是識別精度較高，元件識別范圍較廣，但識別效率較低。

（四）定位控制系統(tǒng)

驅(qū)動及伺服定位系統(tǒng)是整臺貼片機控制系統(tǒng)的重要部分，目前主流機型都采用線性馬達(dá)組成數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)，運動行程控制精度高，運行穩(wěn)定。

（五）電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是所有貼片機中不可缺少的組成部分，通過改進(jìn)貼片設(shè)備控制系統(tǒng)的模組化和簡單化，使控制電路區(qū)域劃分清晰，設(shè)備維修直觀化、簡單化。

三、 設(shè)備評估過程

在設(shè)備選型過程中，主要從以下幾個方面來提升設(shè)備采購質(zhì)量：

（1）是否能夠符合滿足生產(chǎn)需求和產(chǎn)品特點;

（2）設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性和生產(chǎn)效率;

（3）是否具備可擴展性，能夠適應(yīng)生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展;

（4）設(shè)備廠商的市場占有率備件及售后服務(wù)能力;

（5）設(shè)備的綜合使用成本;

（6）技術(shù)適當(dāng)前瞻性和可擴展性與資金投入量的平衡。

四、 提高貼片機設(shè)備驗收質(zhì)量的方法

隨著SMT技術(shù)的發(fā)展，元器件封裝尺寸與PCB面積日趨縮小，貼裝元器件的數(shù)目及產(chǎn)量不斷增加，都給貼裝設(shè)備提出了更高的要求，由于貼片機的精度、速度等一些技術(shù)參數(shù)各個制造廠家沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前比較常用的測試方面主要有以下兩種。

（一）實際產(chǎn)品評估法

當(dāng)SMT生產(chǎn)線安裝調(diào)試好后，通過實際產(chǎn)品進(jìn)行試生產(chǎn)（批量在1000塊PCB以上），根據(jù)實際生產(chǎn)的結(jié)果來評估貼片機精度以及速度，并與理論值進(jìn)行比較，其貼片精度以FQFP引腳偏移不超過焊盤的1/4為依據(jù)，若超過則判為不合格，不合格率應(yīng)不超過千分之一。此外，還可以通過統(tǒng)計不良焊點和直通率，對SMT生產(chǎn)線進(jìn)行評估。

（二）IPC有關(guān)貼片機的貼片精度和貼片速度測試標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備制造、安裝、運行采用以下行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為驗收依據(jù)，此外還應(yīng)遵守其他應(yīng)遵守的國家規(guī)范（現(xiàn)行版本）的相關(guān)條款。

五、 結(jié)束語

任何SMT設(shè)備都具有一定的針對性，如貼片機不只在速度和價格上有差異，而且有很多其他因素，當(dāng)這些因素組合起來，會具有一定的特性，適合某些產(chǎn)品的生產(chǎn)，只有在充分、透徹分析自身情況，才能明確購買需求，采購到合適自己的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]王天曦，王豫明.貼片機及其應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：劉湘瓊，南瑞集團有限公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司），國電南瑞科技股份有限公司。