贴片机结构和分类课件.pptx

1、SMT中的贴片技术与贴片机表面贴装技术（SMT）Sruface Mount Technology电子元器件电子元器件电子线路板电子线路板电子产品电子产品SMT生产工艺流程1.焊锡膏焊锡膏再流焊工艺流程再流焊工艺流程2.贴片胶贴片胶波峰焊工艺流程波峰焊工艺流程SMT生产工艺流程3.混合安装工艺流程混合安装工艺流程SMT生产中的贴片技术与贴片机3 生产工艺生产工艺 2 设备应用设备应用1 物料准备物料准备 单面板贴片机应用回流炉应用PCB板生产辅料课程地位：专业核心课元器件双面板印胶板印刷机应用手工焊接和返修SMT生产环节SMT生产任务课程介绍课程重点：设备的原理及操作（Operation、Pro

2、gram、Trouble-shooting）授课方法：理论离线编程在线实训生产应用真实产品，真实生产线：教学过程在真实的生产线上完成，教学内容按照实际的生产流程组织，对外加工真实产品。课程内容职业岗位Operation(操作)操作工program（程序）程序员Trouble-shooting（生产故障排除）生产技术员、工程师Maintenance（维护）维修技术员、工程师课程目标：通过对设备的讲解、实训使学生掌握机器操作、维护及编程应用。1.1 贴片机的结构与特点贴片机外观贴片机外观贴片机内部结构示意图贴片机内部结构示意图贴片机的结构可分为：贴片机的结构可分为：机架，机架，PCB传送机构及支撑

3、台，传送机构及支撑台，X、Y与与Z/伺服，伺服，定位系统，光学识别系统，贴片头，供料器，传感器，计算机操作软件。定位系统，光学识别系统，贴片头，供料器，传感器，计算机操作软件。1.1 贴片机的结构与特点1.1.1 机架 机架是机器的基础，所有机架是机器的基础，所有的传动、定位、传送机构均牢的传动、定位、传送机构均牢固地固定在机架上，大部分型固地固定在机架上，大部分型号的贴片机，其各种送料器也号的贴片机，其各种送料器也安置在上面。安置在上面。机架应有足够的机械强度机架应有足够的机械强度和刚性。和刚性。1.1 贴片机的结构与特点1.1.2 传送机构和支撑台功能：功能：将需要贴片的将需要贴片的PCB

4、送到预定的位置，贴片完成后再送到预定的位置，贴片完成后再将将SMB(Surface Mount Printed Circuit Board)送至下一道工序。送至下一道工序。构成：构成：三段式皮带线结构，三段式皮带线结构，PCB待机时间短待机时间短1.1 贴片机的结构与特点1.1.2 传送机构和支撑台构成：构成：PCB传送导轨中设有红外线传感器和条形码阅读器传送导轨中设有红外线传感器和条形码阅读器1.1 贴片机的结构与特点1.1.2 传送机构和支撑台两种类型的传送机构：两种类型的传送机构：(1)整体式导轨：整体式导轨：设在设在B区的区的PCB板侧夹持机构（府视图）板侧夹持机构（府视图）(2)活动

5、式导轨：活动式导轨：1.1 贴片机的结构与特点1.1.3 X、Y与Z/伺服及定位系统第一种功能：第一种功能：支撑贴片头支撑贴片头 X-Y定位系统是贴片机关键的机构，也是评估贴片机精度定位系统是贴片机关键的机构，也是评估贴片机精度的主要指标，头包括的主要指标，头包括X-Y传动机构和传动机构和X-Y伺服系统伺服系统贴片头安装在贴片头安装在X导轨上，导轨上，X导导轨在轨在Y导轨上运行，从而能实导轨上运行，从而能实现在现在X-Y方向贴片全过程。方向贴片全过程。这种结构在通用贴片机中常见这种结构在通用贴片机中常见1.功能功能1.1 贴片机的结构与特点1.1.3 X、Y与Z/伺服及定位系统第二种功能：第二

6、种功能：支撑支撑PCB承载平台并实现承载平台并实现PCB在在X-Y方向移动方向移动这种结构常见见于塔式旋转类这种结构常见见于塔式旋转类贴片机中，在这种高速贴片机贴片机中，在这种高速贴片机中，其贴片头仅做旋转运动，中，其贴片头仅做旋转运动，而依靠送料器的水平移动和而依靠送料器的水平移动和PCB承载平面的运动完成贴承载平面的运动完成贴片过程。片过程。1.功能功能X、Y与Z/伺服系统动画1.1 贴片机的结构与特点1.1.3 X、Y与Z/伺服及定位系统2.结构结构 两类两类 X-Y传送机构：传送机构：滚珠丝杠滚珠丝杠-直线导轨直线导轨 同步齿形带同步齿形带-直线导轨直线导轨1.1 贴片机的结构与特点1

7、.1.3 X、Y与Z/伺服及定位系统3.X-Y 伺服系统（定位控制系统）伺服系统（定位控制系统）X-Y定位系统是由定位系统是由X-Y伺服系统来保证，即前面所述的伺服系统来保证，即前面所述的滚珠丝杠滚珠丝杠-直线导轨及同步齿形带直线导轨及同步齿形带-直线导轨，是由交流伺直线导轨，是由交流伺服电机驱动，并在位移传感器以及控制系统指挥下实现精服电机驱动，并在位移传感器以及控制系统指挥下实现精确定位。确定位。1.1 贴片机的结构与特点1.1.3 X、Y与Z/伺服及定位系统3.X-Y 伺服系统（定位控制系统）伺服系统（定位控制系统）(1)圆光栅编码器圆光栅编码器1.1 贴片机的结构与特点1.1.3 X、

8、Y与Z/伺服及定位系统3.X-Y 伺服系统（定位控制系统）伺服系统（定位控制系统）(3)光栅尺光栅尺线性尺线性尺（磁尺或光尺）（磁尺或光尺）双双AC伺服电机伺服电机双双AC伺服电机伺服电机(2)磁栅尺磁栅尺1.1 贴片机的结构与特点1.1.4 光学对中系统贴片机对中问题：贴片机对中问题：贴片机的对中是指贴片机在吸取元件后，吸嘴吸在元贴片机的对中是指贴片机在吸取元件后，吸嘴吸在元件中心，将元件的中心与贴片头主轴中心线保持一致。件中心，将元件的中心与贴片头主轴中心线保持一致。光学定位系统原理：光学定位系统原理：贴片机吸取元件后，贴片机吸取元件后，CCD摄像机对元器件成像，并转化为数字图摄像机对元器

9、件成像，并转化为数字图像信号，经计算机分析元器件几何尺寸和几像信号，经计算机分析元器件几何尺寸和几何中心，并与控制程序中数据进行比较，计何中心，并与控制程序中数据进行比较，计算出嘴中心与元器件中心算出嘴中心与元器件中心X、Y、的误的误差，并及时反馈控制系统进行修正，保证元差，并及时反馈控制系统进行修正，保证元器件引脚与焊盘重合。器件引脚与焊盘重合。1.1 贴片机的结构与特点1.1.4 光学对中系统光学系统的组成：光学系统的组成：由光源、由光源、CCD摄像机、显示器以及数模转换与图像摄像机、显示器以及数模转换与图像处理系统组成。处理系统组成。1.1.4 光学对中系统光学系统的作用：光学系统的作用

10、：贴片机中的光学系统，在工作过程中首先贴片机中的光学系统，在工作过程中首先是对是对PCB的位置确认，当的位置确认，当PCB输送至贴片位置输送至贴片位置上时，安装在贴片头部的上时，安装在贴片头部的CCD，首先通过对首先通过对PCB上所设定定位标志的识别，实现对上所设定定位标志的识别，实现对PCB位位置的确认。置的确认。1.对对PCB位置的确认位置的确认2.对元器件的确认对元器件的确认(1)元件的外形是否与程序一致元件的外形是否与程序一致(2)元件中心是否居中元件中心是否居中(3)元件引脚的共面性和形变元件引脚的共面性和形变1.1 贴片机的结构与特点1.1.5 贴片头贴片头贴片头单头单头多头多头固

11、定式固定式旋转式旋转式组合式组合式水平旋转水平旋转-转塔式转塔式垂直旋转垂直旋转-转盘式转盘式1.1 贴片机的结构与特点1.1.6 供料器1.1.7 传感器1.1.8 计算机控制系统贴片机分类动臂式动臂式 固定式：YAMAHA、SAMSUN 旋转式旋转式 水平旋转：PANASONIC 垂直旋转：SIMENSE模组式模组式 ASSEMBLEON、FUJI贴片机把电阻、电容、三极管、芯片等各类元件贴片机把电阻、电容、三极管、芯片等各类元件高速而精确的吸取并贴装到高速而精确的吸取并贴装到PCBPCB板上的相关位置。板上的相关位置。即，抓取（吸嘴真空吸取元件）贴装即，抓取（吸嘴真空吸取元件）贴装一个贴

12、装头，每个贴装头一个贴装头，每个贴装头6-126-12个个 吸嘴吸嘴贴装头在贴装头在X/YX/Y方向平行移动方向平行移动贴装速度：贴装速度：50005000片每小时片每小时导轨高速运转已达到极限导轨高速运转已达到极限优点：成本低优点：成本低西门子垂直旋转演示西门子垂直旋转贴装头每个贴装头呈圆周排列每个贴装头呈圆周排列6-126-12个吸嘴个吸嘴贴装头在垂直水平面上旋转贴装头在垂直水平面上旋转贴装速度：贴装速度：10000-2000010000-20000片每小时片每小时旋转过程离心力容易造成元件抛料旋转过程离心力容易造成元件抛料维护复杂，成本高维护复杂，成本高AX-3/AX-5模组式贴片机模组

13、式贴片机高速度贴装：高速度贴装：6000060000片片/小时小时高精度贴装：误差高精度贴装：误差30um30um最小换线时间：最小换线时间：6min6min模块化制造易于维护模块化制造易于维护成本较高成本较高AX-3模组式贴片机介绍模组式贴片机介绍 平行贴装平行贴装 元器件激光校正元器件激光校正 导轨整体步进传送导轨整体步进传送 AX-3精度控制精度控制 整体换料小车整体换料小车平行贴装平行贴装平行贴装High SpeedAX-3贴片机基本结构：贴片机基本结构：RUN-IN(进板进板)+WORKING AREA（工作区）（工作区）+RUN-OUT（出板区）（出板区）在在working are

14、a最多最多有十二个贴装头有十二个贴装头 Robot每个每个Robot有一个吸嘴有一个吸嘴 Nozzle根据根据PCB产品尺寸大小的不同，产品尺寸大小的不同，在工作区域可以同时贴装在工作区域可以同时贴装N块板块板和和SAMSUN或或YAMAHA的动臂结构相比的优势：的动臂结构相比的优势：单个吸嘴保证高精单个吸嘴保证高精平行贴装保证高速度平行贴装保证高速度激光校正元器件光学校正元器件光学校正component laser The laser light is projected onto component to generate a shadow，the placement controller

15、 calculate the exact position of the component at the nozzle tip according to the size of the shadow。吸嘴吸取元件后，吸嘴两侧的激光照射元件，产生遮挡的阴影，吸嘴吸取元件后，吸嘴两侧的激光照射元件，产生遮挡的阴影，控制器通过控制器通过计算阴影的尺寸获取元件具体位置偏差，并进行校正。计算阴影的尺寸获取元件具体位置偏差，并进行校正。导轨步进传送导轨步进传送Transport module The function of the transport module is transporting boa

16、rds through the machine.The transport module is controlled by the transport controller.导轨整体步进，分为导轨整体步进，分为X和和Z两个方向，步进的数值由两个方向，步进的数值由PCB产品的尺寸产品的尺寸决定。决定。导轨步进后，贴装头上相机扫描导轨步进后，贴装头上相机扫描mark点，自动校正点，自动校正PCB板移动过板移动过程中位置偏移。保证程中位置偏移。保证PCB位置精度。位置精度。导轨传送AX-3的坐标系统的坐标系统Coordinate system1：X axis Transport Moves boar

17、d in X direction；Y axis Board width adjustment of transport。导轨导轨X为为PCB板传送方向；导轨板传送方向；导轨Y为调整导为调整导轨宽度以适应轨宽度以适应PCB板宽度。板宽度。2：X axis Robot Moves placement head in X direction；Y axis Moves placement head in Y direction。贴装头贴装头X为吸嘴左右运动；贴装头为吸嘴左右运动；贴装头Y为吸嘴为吸嘴前后运动。前后运动。3：Z axis Placement head Component picking

18、and placing；RZ Rotating the component。贴装头的贴装头的Z为吸嘴上下做吸取贴装的动作；为吸嘴上下做吸取贴装的动作；Rz指吸嘴旋转角度。指吸嘴旋转角度。The function of the pick and place module is picking and placing components on boards.The pick and place module is controlled by the placement controller.贴装模块贴装模块 Pick and Place Module AX-3最多可以安装最多可以安装12个贴装个

19、贴装模块，每个对应一个吸嘴。该模块，每个对应一个吸嘴。该吸嘴有吸嘴有X,Y,R,Rz四个运动方向。四个运动方向。其中，其中，X方向为磁悬浮导轨。方向为磁悬浮导轨。AX-3精度控制精度控制High Precision This encoder consists of a disk with a large number of position markers,an indexmarker and three sensors 编码器读取圆周排列小孔位置编码器读取圆周排列小孔位置标记，以获取电机运动位置数据。标记，以获取电机运动位置数据。Linear encoders are only presen

20、t in the placement module and placement head,on the Y-and Z-axis respectively.These encoders are scales that contain precise grating and in the centre of the scale a zero-pulse.Pulses are generated by an optical reader runs near the glass ruler.线性编码器通过读取高精度直线排列光栅线性编码器通过读取高精度直线排列光栅获取电机运动位置数据。获取电机运动位置

21、数据。光栅尺磁悬浮光栅尺磁悬浮整体换料小车整体换料小车-Feeder Trolley The trolley is a cart that forms the interface between the feeders and the base.Feeders are placed on the trolleys and the trolleys are mounted on the base.整体换料小车的作用：实现喂料器和贴片机之间的机械连接和通讯。生产过程中可以整体整体换料小车的作用：实现喂料器和贴片机之间的机械连接和通讯。生产过程中可以整体更换，节约停机时间。更换，节约停机时间。换料小

22、车课后安排1.查找线性马达工作原理资料2.查找磁悬浮导轨工作原理资料贴片机的种类动臂式 固定式：YAMAHA 旋转式 水平旋转：(演示见模组式）垂直旋转：西门子转塔式 FUJI (播放时间2:30-3:00)模组式 FUJI (0:45-2:30)动臂式1 动臂式（固定式）制造商有:yamaha、三星等 中速机 价格100万 是最早的机型 IC、小元件都可贴 适合小批量多品种l动臂式（水平旋转式）制造商有:yamaha、fuji等l中速或高速机l中速机价格100万左右lIC、小元件都可贴l适合小批量多品种转塔式 制造商有许多日本公司 高速机 价格300万元 只能贴小元件，不能贴IC 特征：PC

23、B板在来回移动，元件站在动，贴片头在水平方向旋转转塔式图片转塔式原理图转塔式外形水平旋转式 制造商为西门子 高速机 400万 能够贴IC、小元件旋转式原理图模组式 价格120-1000万 分为两种：1、一块板同时有多个头在贴，飞利浦5个，fuji2个2、一块板分别有多个头在贴。松下、西门子等 相当于多个动臂式串联在一起，用软件控制，每台机各贴PCB板的一部分。适合有一些灵活性的大批量生产 发展方向。模组式图片模组式图片 松下细胞机FUJI西门子 d2 d4组合式 动臂式、旋转式、转塔式的组合贴片机的元件识别 激光：快，适合小元件 图像识别：照相机，适合各种元件精度实现的方法：园光栅编码器：统计

24、轴的旋转圈数，由于轴会磨损，时间长精度会下降，相当开环控制，多数机采用。磁栅尺：读磁条，判断位置，闭环控制，如JUKI 光栅尺：读光刻的栅尺，判断位置，精度最高，闭环控制，如西门子机贴片机的精度 飞利浦0.025mm西门子0.075mm（4-百万分之60）三星0.1mm 日本0.05mm（3 -百万分之2600）贴片速度 三星CP45FV为chip件13000/小时 FUJI CP-842为chip件52000/小时 西门子S-27为27000/小时厂家介绍 国外著名SMT刊物日前公布了2004年度贴片机市场占有率排名（以销售产值计），具体名次如下：松下、FUJI、Siemens、环球、日立、JUKI、YAMAHA、SAMSUNG、Philips、Europlacer。