SMT生产线的检测设备介绍

•
全自动贴片机如图1.10所示。
图1.10 全自动贴片机
•
贴片机各部分的功能如下。
• 1．坚固的机械结构
•
采用重型耐用的直线滚珠导轨系统，
提供坚固和耐用的机械装置。
• 2．直线编码系统
•
采用闭环直流伺服马达并配合使用
无接触式直线编码系统，提供非常高的
重复精度（+/−0.01mm）和稳定性。
• 3．智能式送料系统
贴片机
贴片机
•
贴片机是片式元器件自动安装装置，
是一种由微电脑控制的对片式元器件实现
自动检选、贴放的精密设备。
•
提示 贴片机是表面安装工艺的关键
设备，它是SMT生产线中最昂贵的设备之
一，能达到高水平的工艺要求。
贴片机的结构
•
贴片机的结构框图如图1.9所示。
图1.9 贴片机的结构框图
贴片机各部分的功能
盘图形间的角度误差和定位误差，以提高
贴装精度。这类贴片机的贴装精度达
±0.04mm，贴装件接脚间距为0.3mm，
贴装速度为0.1～0.2s/件。
图1.11 飞行视觉对中系统
6．灵巧的基准点系统
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内置精密摄像系统可自动学习PCB基
准点，除标准的圆形基准点外，方形的
PCB焊盘和环形穿孔焊盘也可作基准点来
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• 点胶机
点胶机设备参数、性能
气 压：0～6Kgf/C㎡
重复精度：±0.02mm
程序容量：100个程序/6000点 编程方式：触摸屏控制，PC编程输入 最大承重：工作台—8千克 Z轴—3千克
编程界面：中/英文5.7英寸触摸屏示教器 最高速度：X轴—800mm/s， Y1轴、Y2轴—800mm/s， Z轴—300mm/s 有效行程：X轴—400mm（左右移动）， Y1轴、Y2轴—400mm（工作台前后 移动） Z轴—100mm（点胶头上下移动）
• 3．按贴片机贴装方式分
•
贴式机按贴装方式分为同时式、顺序
式、顺序/同时式与流水线式，如表1.3所示。
表1.3 贴片机按贴装方式分类表
类别
贴装方式
特点
顺序式
印制电路板AP装在X-Y工作台上，表
面安装元器件（SMD）一个一个地 工作灵活 顺序贴装
同时式
多个SMD通过模板一次同时贴于AP上
贴装率高，但不易 更换AP
贴片机的主要技术指标
3.2.2.2 贴装机的主要技术指标
a 贴装精度：包括三个内容：贴装精度、分辨率、重复精度。 贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量，一般 来讲，贴装Chip元件要求达到±0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达
到±0.06mm。 分辨率——分辨率是贴装机运行时每个步进的最小增量。 重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力
点胶机是一种通用电子生产 设备，具有结构紧凑、操作 《方汽便车、底性盘能系稳统检定修、》经是济汽实车用检 测 心 培等和与 学 养优点维习学点 胶修领生， 控技域的是 制术之职集 技专一业业。能运 术重该力动 于要学方控 一的习面制体专领占技的业 域 有术机核 重在 要电地一位体，化通产过品学习，，已学广生泛毕应业用后 能于够电胜子任元汽件车制底盘造系、统电检路修板。组 装、电器产品生产、集成电 路封装等行业。
• ① 高速贴片机——适合贴装矩形或圆柱形 的片式元器件。
• ② 低速高精度贴片机——适合贴装SOP形 集成电路、小型封装芯片载体及无引线陶 瓷封装芯片载体等。
• ③ 多功能贴片机——既可贴装常规片式元 器件，又可贴各种芯片载体。
• 2．按机器归类分
•
贴片机按机器归类分为标准型片式元
器件贴片机和异形片式元器件贴片机。
再流焊炉 再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。再流焊炉主要有
红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行 的是全热风炉以及红外加热风炉。
热风、红外再流焊炉的基本结构
炉体 上下加热源 PCB传输装置 空气循环装置 冷却装置 排风装置 温度控制装置 以及计算机控制系统
再流焊炉的主要技术指标
a 温度控制精度：应达到±0.1—0.2℃； b 传输带横向温差：要求±5℃以下； c 温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度
b 贴片速度：一般高速机为0.2S/ Chip元件以内，多功能机度为 0.3—0.6S/Chip元件左右。
c对中方式：有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光/视觉混合对中。 d 贴装面积：指贴装头的运动范围，可贴装的PCB尺寸，最大PCB尺寸应大于
250×300 mm。 e 贴装功能：是指贴装元器件的能力。一般高速机只能贴装较小的元器件；
识别，如图1.12所示；还可精密贴装BGA
IC和QFP IC，如图1.13所示。
圆形的PCB焊盘
方形的PCB焊盘
环形穿孔焊盘
图1.12 基准点系统识别基准点
（a）BGA IC
（b）QFP IC
图1.13 精密贴装BGA IC和QFP IC
贴片机的种类
• 1．按贴片机的贴装速度及所贴装元器件种类分
半自动生产线是指主要生产设备没有连接起来或没有完全 连接起来印刷机是半自动的，需要人工印刷或人工装卸印 制板
SMT生产线所需设备
图中：
1—自动上板装置 2—高精度全自动印刷机 3—缓冲带（检查工位）
4—高速贴装机 5—高精度、多功能贴装机 6—缓冲带（检查工位）
7—热风或热风＋远红外再流焊炉
8—自动卸板装置
印刷机的发展
由于新型SMD 不断出现、组 装密度的提高 以及免清洗要 求，印刷机的 高密度、高精 度的提高以及 多功能方向发 展
半自动印刷机加视觉识别系统。 增加了CCD图像识别
全自动印刷机：自动识别系统 自动更换漏印模板、清洗网板 对QFP器件进行45度角印刷 二维和三维检查印刷结果（焊膏图形）等功能。
曲线采集器； d 最高加热温度：一般为300—350℃，如果考虑无铅焊
料或金属基板，应选择350℃以上。 e 加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越
长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产 选择4—5温区，加热区长度1.8m左右即能满足要求。 f 传送带宽度：应根据最大和最小PCB尺寸确定。
按照网板与PCB是否接触分为接触和非接触印刷
按照印刷方向分为单向和双向印刷
按照网板分离方式分为： PCB工作台固定 印刷头、刮刀系统和模板固定
开放式印刷 密闭式印刷
刮刀的种类
A）橡胶刮刀 B）金属刮刀 C）橡胶+金属刮刀
手工印刷机
• 手工装卸PCB • 手工图形对准 • 手工印刷
半自动印刷机
• 手工装卸PCB • 印刷机自动完成印刷和网板的分离 • 可以配置视觉定位系统
贴片机的发展趋势
• 此外，现代的贴片机在传动结构（Y轴方向由单 丝械向双丝杠发展）；
• 元件的对中方式（由机械向激光向全视觉发展）； 图像识别（采用高分辨CCD）；BGA和CSP的贴 装（采用反射加直射镜技术）；采用铸铁机架以 减少振动，提高精度，减少磨损；
• 增强计算机功能等方面都采用了许多新技术，使 操作更加简便、迅速、直观和易掌握。
回流炉（再流炉）
• 再流焊炉主要有热板 式、红外、热风、红 外＋热风和气相焊等 形式。
• 再流焊热传导方式主 要有辐射和对流两种 方式。
• 辐射传导――主要有红外炉。其优点是热 效率高，温度陡度大，易控制温度曲线， 双面焊接时PCB上、下温度易控制。其缺 点是温度不均匀；在同一块PCB上由于器 件的颜色和大小不同、其温度就不同。为 了使深颜色和大体积的元器件达到焊接温 度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不 良和损坏元器件等缺陷。
• 对流传导――主要有热风炉。其优点是温 度均匀、焊接质量好。缺点是PCB上、上 温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易 控制。
• （1）目前再流焊倾向采用热风小对流方式， 在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、 下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺 曲线的要求。 （2）是否需要充N2选择（基于免清洗要求 提出的） 充N2的主要作用是防止高温下二次氧化， 达到提高可焊性的目的。
全自动印刷机
• 自动装卸PCB
• 视觉定位
• 印刷
• 分离
印刷锡膏是SMT的关键工序
印刷机发展方向 半自动印刷机配备
1、全自动视觉对位 2、二D检验 3、自动清洗模板底部 全自动印刷机增加功能部件 1、CCD自动视觉识别功能、二维三维测量系统 2、封闭式印刷、离板速度调整、网板自动清洁功能 3、对QFP器件进行45°角印刷 4、推出Plower Flower等密闭式“流变泵”印刷头技术 5、喷印功能：设备昂贵（$30万以上）
SMT生产线 主要设备、仪器、工具
本章内容
SMT生产线组成
主要设备：印刷机 点胶机 贴装机 再流焊机 检测设备
SMT生产线
按照自动化程度分为 全自动生产线和半自动生产线
按照生产线的规模大小可分为 大型、中型和小型生产线。
全自动生产线是指整条生产线设备都是全自动设备，通 过自动上板机、缓冲连接线和卸板机将所有生产设备连 一条自动线；
贴片机的发展趋势
• 随着SMC小型化、SMD多引脚窄间距化和复合式、组合 式片式元器件、BGA、CSP、DCA（芯片直接贴装技 术）、以及表面组装的接插件等新型片式元器件的不断出 现，对贴装技术的要求越来越高。近年来，各类自动化贴 装机正朝着高速、高精度和多功能方向发展。采用多贴装 头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速 度和贴装精度大大提高。 目前最高的贴装速度可达到0.06S/Chip元件左右；高精度 贴装机的重复贴装精度为0.05-0.25mm; 多功能贴片机除 了能贴装0201(0.6mm*0.3mm)元件外,还能贴装SOIC(小 外型集成电路)、PLCC（塑料有引线芯片载体）、窄引线 间距QFP、BGA和CSP以及长接插件（150Mm长）等 SMD/SMC的能力。
•
再流焊的核心环节是利用外部热源加
热，使焊料熔化而再次流动浸润，完成印
制电路板的焊接过程。
•
提示 再流焊接是精密焊接，热应力小，
适用于全表面贴装元器件的焊接。
再流焊接机的种类
•
常用的再流焊接机有红外线再流焊
接机、气相再流焊接机、热传导再流焊
组织实施
双面SMD/THC组装工艺流程
此类要用混合安装工艺，主要用于消费类电子产品的安装。主要 流程如下：
A
印刷锡膏
贴
B
装
面
点贴片胶
元 件
回流焊 翻 转
加热固化
SMD/THC组装主要流程
先作A面：
印刷锡膏
贴装元件
回流焊
翻转
再作B面：
点贴片胶
贴装元件
加热固化
翻转
插通孔元件后再过波峰焊
插通孔元件波峰焊ຫໍສະໝຸດ 清洗插通孔元件波峰焊
清洗
• SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点 胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅 助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、 干燥设备和物料存储设备等。
印刷机
手工印刷机和刮刀
半自动印刷机
全自动印刷机
印刷机的基本结构
➢ 机架
•印刷精度的 基本保证
➢ 夹持基板的X、Y、θ
工作台 ➢ 印刷头系统
•
智能式送料系统能够快速、准确地送
料。
• 4．点胶系统
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点胶系统可在IC的焊盘上快速进行点
焊膏。
5．飞行视觉对中系统
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高精密度BGA及QFP IC的视觉对中
系统外形如图5.11所示。该系统具有线路
板识别摄像机和元器件识别摄像机，采用
彩色显示器，实现人机对话，也称为光学
视觉系统，能够纠正片式元器件与相应焊
AP在排成流水线的多个贴装头下，一 流水线式 步一步地行进，每到一个头下，
贴装一个SMD
投资大、占地大， 但贴装效率高
顺序/同 时式
兼有顺序式和同时式两种方式
贴片机
贴装机——相当于机器人，把元器件从包装中取出，并贴放到 印制板相应的位置上。
贴装机的的基本结构 a 底座 b 供料器。 c 印制电路板传输装置 d 贴装头 e 对中系统 f 贴装头的X、Y轴定位 传输装置 g 贴装工具（吸嘴 h 计算机控制系统
传输控制系统和 刮刀固定机构
➢ 丝网或模板的固定、 分离机构
➢ 视觉定位系统、擦板 系统
➢ 二维、三维测量系统
印刷机的主要技术指标
➢最大印刷面积：根据最 大的PCB尺寸确定
➢印刷精度：一般要求达 到±0.025mm。
➢重复精度：一般要求达 到±0.01mm
➢印刷速度：根据产量决 定
可能就这些吧
印刷方式
多功能机可贴装最小0.6×03 mm~最大60×60mm器件，还可以贴装连接器等 异
形元器件。 f 可贴装元件种类数：是指贴装机料站位置的多少（以能容纳8 mm编带供料器
的数量来衡量） g 编程功能：是指在线和离线编程优化功能。
日本SONY公司的SI-E1000MKⅢ高速贴装机的 45°旋转贴装头