SMT组装系统

2、点胶机
点胶机是用于将固定SMC/SMD用的粘接剂涂敷到 PCB上的粘接剂涂敷设备，由于其涂敷工艺采用的是注射 点涂（焊胶）技术而得名，是组成SMT组装系统或SMT 生产线的主要设备之一。与点胶机原理相类似的还有点膏 机，用于焊膏的点涂。点膏机与焊膏印刷机相比，有涂敷 效率低、涂敷质量低的缺陷，实际生产中很少采用。点胶 机有手动、半自动、全自动和高速、低速等类型，目前， 在SMT组装系统或SMT生产线中配置的点胶机一般均为 全自动高速点胶机。峰焊炉、清洗设备、测试设备以及返 修设备等。一般以丝网印刷机、贴片机、再流焊炉等主要 设备组成SMT生产线或生产系统。
1、焊膏印刷机
焊膏印刷机是组成SMT组装系统或SMT生产线的主要设备， 用于将焊膏涂敷在未贴装有元器件的PCB的焊盘上。它也可 用于在PCB上涂敷固定SMC/SMD用的粘接剂，但很少采用。 早期的焊膏印刷机大多采用丝网印刷涂敷工艺，因此，习 惯上也称其为焊膏丝网印刷机，简称丝印机。焊膏印刷机 有手动、半自动、全自动等类型，目前，在SMT组装系统或 SMT生产线中配置的焊膏印刷机一般均为全自动印刷机。
焊膏印刷机的基本功能是：采用丝网印刷或网板印刷
技术，将定量的焊膏，精确、均匀、快速地涂敷在PCB的各
个指定位置上。全自动焊膏印刷机具有较强的功能，它可
自动完成一系列的自动操作。如图2.1所示，全自动焊膏印
刷机基本功能主要有：
（1）在线接受控制程序或调用系统已存储控制程序； （2）将PCB自动传送到待涂敷位置，并用光学自动检测系统进 行精确定位； （3）将焊膏自动填加至丝网或网板上； （4）按控制程序自动完成刮刀刮印等印刷涂敷系列动作； （5）将涂敷完毕的PCB自动送出。
采用注射点涂技术，将定量的粘接剂准确、快速地涂 敷到PCB的各个指定位置上。全自动点胶机可完成包 含PCB自动传送与定位在内的一系列自动操作
（1）在线接受控制程序或调用系统已存储控制程序；
（2）将PCB自动传送到待涂敷位置，并用光学自动检 测系统进行精确定位；（3）粘接剂的自动补给和预热 及维持恒温；（4）点胶高度自动测试与自动调节；
（4）待焊PCB通过预热、升温、再流焊接、冷却等环节完成焊接工 艺；
（5）完成焊接的PCB自动输出。
为进一步提高焊接质量，许多高性能再流焊炉还具有氮气保护焊功 能。
再流焊炉可按独立设置和控制的温度区的个数分类， 常见的有3温区、4温区、5温区、7温区、10温区几种 规格。理论上说，再流焊炉有3个温区即可连续工作。 一般认为有3个温区的再流焊炉属低档设备，有4或5个 温区的再流焊炉属中档设备，有7个以上温区的再流焊 炉属高档设备。图2.10 为某型号五温区红外热风再流 焊设备示意图。其主要功能部件有计算机控制系统、 红外加热与热风加热系统、PCB传动装置、内循环制 冷及助焊剂回收系统、氮气流量控制及氮气分析系统 等。可独立设置和控制的温度区的个数、温度控制精 度、升降温速度、温度加热效果和温场均匀性等是再 流焊设备的主要性能指标。
优点，具有加热效果好、温场均匀等特点，目前在SMT组装系统中
使用的比例越来越大。红外热风再流焊炉基本功能如图2.9所示，主
要有：
（1）通过设备控制系统，接受或设置温区温度、PCB传送速度等工 艺参数与控制程序；
（2）采用红外与热风结合的方式，按程序设定的温度对各温区加温；
（3）通过传送装置，将待焊PCB以程序设定的速度送入和通过焊接 工作区；
喷流而成，当PCB上的插装元器件待焊接部位通过波
峰时，焊料可以润湿穿过通孔的插装元器件引脚突出
（浸入焊料）的部分，并能吸入经过电镀的孔里；当
预先用粘接剂粘在PCB焊接面上的SMC/SMD直接浸
入并通过焊料波峰时，焊料润湿金属引脚和焊盘焊接
表面并自动吸附在两者之间；从而实现插装元器件或
SMC/SMD与PCB焊盘之间的焊接。
根据焊料波峰的个数和波形不同，波峰焊有单波峰焊、双波 峰焊、喷射波峰焊和“Ω” 波峰焊等类别，普遍使用的是双波峰 焊。与单波峰焊相比，双波峰焊具有能利用第二波峰的修正，消 除焊接遮蔽等焊接质量缺陷的优点。双波峰焊炉的基本功能如图 2.11所示，主要有：
（1）通过控制系统，设置预热系统温度、焊料温度、PCB传送 速度等工艺参数与控制程序；
功能强的全自动焊膏印刷机除上述基本功能外，还可以 具备以下附加功能：
（1）印刷后的焊膏厚度自动检测；
（2）刮刀压力、速度等涂敷工艺参数自动调整；
（3）印刷网板自动清洗；
（4）印刷网板自动更换等。
这些附加功能有的可以通过选配相应自动装置有选择性 地实现。例如，印刷后的焊膏厚度自动检测功能，可以通 过选配焊膏厚度自动检测系统而实现。选配这些附加装置 虽可进一部提高焊膏印刷机的自动化程度，但代价比较昂 贵，实际中采用的并不多。其中，刮刀压力、刮印速度等 涂敷工艺参数的自动调整功能大多全自动焊膏印刷机尚未 具备。一般均根据焊膏厚度等印刷质量参数的检测结果， 采用人工参与的方式进行涂敷工艺参数的调整。
4、波峰焊炉
波峰焊炉用于SMC/SMD或插装元器件和接插件
引脚、电极与PCB焊盘之间的钎焊连接，是组成SMT
混合组装系统的主要设备。其基本功能为：在机械传
送机构的带动下，使已装有待焊元器件的PCB的待焊
面通过熔融焊料循环流动的波峰面，采用浸焊方式进
行焊接，最终达到PCB焊盘与被连接对象引脚或电极
之间牢固、可靠的焊接。焊料波峰由电动泵或电磁泵
图2.12 为某型号双波峰焊设备示意图。其主要功能部件有计 算机控制系统、PCB夹持与调整装置、PCB传送与PCB传送倾角 调节装置、助焊剂喷涂系统、预热系统、双波峰生成系统等。波 峰的波形与可控性、预热温度可控性、助焊剂浓度可控性、PCB 传送速度与传送倾角可调性等是波峰焊设备的主要性能指标。
5、其它装置
5）PCB自动传送至待贴装位置，并自动进行判错检测 和精确定位；
6)SMC/SMD在PCB（涂敷有焊膏或粘接剂的）指定位 置上的精确定位与释放；
7)贴装完毕PCB的自动送出。
上述基本功能由全自动贴片机的SMC/SMD供料器 、PCB传输装置与定位工作台、贴装头、SMC/SMD 光学检测系统、计算机控制系统，以及电、气、液动
（2）按程序设定的温度对预热工作区和焊料槽内的焊料进行加 温；
（3）由电动泵或电磁泵喷流形成焊料双波峰； （4）利用传送装置，将待焊PCB以程序设定的速度通过焊接工
作区； （5）待焊PCB通过助焊剂喷涂、预热、第一波峰焊接、第二波
峰修正、冷却等环节完成焊接工艺； （6）完成焊接的PCB自动输出。
力驱动系统等主要组成部件协调完成。贴片机的基本 组成如图2.7所示。其中贴装头是贴片机的关键部件 ，也是决定贴片机可贴芯片种类的主要部件。
如图2.8所示，贴装头有多种组成形式。它是一个多 吸嘴组合件，不同规格的吸嘴用于不同外型 SMC/SMD的拾取，功能强的贴片机具有吸嘴自动更 换功能。大多数贴片机的贴片操作都是由贴装头在固 定的PCB X-Y平面上方快速移动和定位，吸嘴在Z方 向快速吸取或释放SMC/SMD而完成。转换某吸嘴到 工作位置上的方式有移动式，如图2.8(b)所示；水平旋 转式，如图2.8(c)所示；垂直旋转式， 贴片定位精度、 贴片速度、可贴芯片的种类等是衡量贴片机功能强弱
的主要性能指标。目前在使用的高速全自动贴片机， 贴片速度已可高达60000件/小时以上。
3、再流焊炉
再流焊炉用于S钎焊连接，是组成
SMT组装系统或SMT生产线的主要设备。其基本功
能为：在机械传送机构的带动下，使已贴装有待焊
元器件的PCB通过温度工作区，采用外部热源加温
贴片机计算机控制系统有单机独立控制和多机联合控制 等几种控制方式。当多机组成SMT组装系统时，除了必 要时可独立控制外，一般均与系统主控计算机接口进行联 机控制，以协调整个组装系统的有序操作。当所组成的 SMT组装系统比较复杂时，也可组成如图2.13所示三级控 制系统，系统控制主机通过局部工艺控制主机对多台贴片 机的计算机控制系统进行联控。
已事先涂敷在PCB焊盘与被连接对象引脚或电极之
间的焊料，使其通过预热、升温、熔化（再次流
动）、冷却等过程，最终达到PCB焊盘与被连接对
象引脚或电极之间牢固、可靠的焊接。再流焊炉根
据加热方法的不同，有红外再流焊、热风再流焊、
红外热风再流焊、汽相再流焊等多种类型。
由于红外热风再流焊吸收和融合了红外再流焊与热风再流焊的
（5）按控制程序自动完成点胶头快速移动和注射点涂 等粘接剂涂敷系列动作；（6）将涂敷完毕的PCB自动 送出。
全自动点胶机的上述基本功能，由其主要功能部件 PCB传送/定位、光学对中、焊胶预热/保温、焊胶注射 泵与注射器、计算机控制、动力驱动等装置和系统分 别或协调完成。图2.4是全自动点胶机及其部分功能部 件示意图。各种不同类型的点胶机，其组成和具体功 能会有差别。例如，点胶头和注射喷嘴可以是一个或 多个；注射高度测试可以是机电方式或光学方式；注 射泵可以是螺旋挤压式或气压式；焊胶预热/保温方法 也有多种等等。点胶头是点胶机的关键部件，图2.5所 示是几种不同形式的多喷嘴点胶头部件。图2.5 几种不 同形式的多喷嘴点胶头
全自动焊膏印刷机的上述功能，由其各主要组成部 件分别完成或协调完成。如图2.2所示，这些功能部件 主要有PCB传送、PCB定位、PCB光学对中、焊膏填 加、刮刀装置、计算机控制、动力驱动等装置和系统。
可印刷涂敷的PCB面积、涂敷精度、涂敷质量可测 程度、刮刀压力和刮印速度等涂敷工艺参数可控程度 等是衡量焊膏印刷机功能强弱的主要指标。目前在使 用的高性能全自动焊膏印刷机，重复印刷精度已可达 10μm以下，印刷节拍（周期）可控制在几秒以内。
目前在SMT组装系统中使用的贴片机一般均为全 自动贴片机，有很高的自动化程度。其基本功能如图 2.6所示，主要有： 1）在线接受控制程序或调用系统已存储控制程序； 2）SMC/SMD自动上料和在待拾取位置上的精确定位； 3）SMC/SMD的自动、准确拾取； 4）SMC/SMD质量（引脚缺陷、型号错误等）的光学自 动检测、判断与剔除；
SMT组装系统的组成设备中，与组装功能直接相
关的装置主要还有PCB上板机和下板机、PCB传送装
置、PCB转板机和翻板机，以及在混合组装系统中采
用的人工插装流水生产线，或者是代替人工插装作业
的插装元器件自动插装机、引脚折弯机和剪切机等。
上述SMT组装系统组成设备，形成了组装SMT产 品的主要能力，完成或执行SMT组装系统的绝大部分 功能。除此之外，在SMT组装系统中配套的检测设备、 清洗设备、返修设备等辅助设备，还使SMT组装系统
具有强大的产品组装质量检测、控制功能和不合格产
品的返修功能。
2.1.2 SMT组装系统的计算机控制功能
1、贴片机的计算机控制功能 采用全自动组装设备组成的SMT组装系统具有很强
的计算机控制功能，这首先是由于各组成设备一般均 有很强的计算机控制功能。以下以SMT组装系统核心 组成设备贴片机的基本计算机控制功能为例予以说明。 （1）控制方式 贴片机计算机控制系统一般均为单机独立配置，控 制系统有安装在贴装机中的，也有单独设置控制台的。 它由控制硬件和程序两部分组成，具有良好的人机界 面和联机接口。
点胶速度、点胶精度、PCB传送/定位速度与精度、 点胶头/喷嘴个数与种类、胶量控制能力和稳定性等是 衡量点胶机功能强弱的主要指标。目前使用的高速全 自动点胶机，点胶速度已可达45000点/小时以上。
3、SMC/SMD贴片机 贴片机也称为贴装机或贴装设备，用于各类片式
SMC/SMD的贴装，是组成SMT组装系统或SMT生产 线、决定系统组装效率和组装功能的核心和关键设备。 贴片机有半自动或全自动、高速或低速、多功能或通 用、高精度或普通精度等各种不同类型，各种类型贴 片机的性能和功能有一定差异，但基本功能相同。 贴片机的基本功能可概括为：在不对SMC/SMD造 成任何损坏的前提下，完整、稳定、准确、快速、可 靠地拾取所需SMC/SMD，并按程序要求稳定、准确、 快速、可靠地将其贴放在PCB指定的位置上。