前中速贴片机采用的先进技术

SMT技术在大陆中国的发展极为迅速，随着各国的各个贴片机制造厂商进入大陆市场，介绍贴片机制资料越来越多。贴片机上采用的各种先进技术，更适合于客户要求的设计方案，都纷纷介绍给各个使用表面贴装生产的厂商，更进一步促进了SMT技术的发展。
贴片机从生产实际出发，一开始就有高速机、中速机、手动贴片机之分。顾名思义，手动贴片机动力源是手动的，主要适用于做试验性产品，产量不可能大，因此，往往是实验室或开始进入使用SMT技术的厂商使用。手动贴片机的技术发展也很快，此处不想深入的讨论。中速机，高速机均可用于大批量生产，主要是以贴片的速度来区分，也辅以传动方式的不同来区分，速度的区分界限是随着技术的发展而改变的。
记得在1992年时，每小时可贴7200片的西门子SP一120贴片机被称为高速要；每小时可贴4800片的西门子HS一180贴片机被称为中速机。当然，高速机，中速机的划分界限一般是以每小时贴5000片为标准。大于的称为高速机，小于的称为中速机。当然，高速机与中速机的另一区别是中速机可贴PLCC、QFP等大型元件，而高速机只能贴片状元件。
几年来，技术的发展促使贴片速度不断提高，现在的中速贴片机的速度已超过过去高速贴片机的速度。中、高速机的速度界限可能要划到15000片／时上了。而中速机的加工范围仍能从1005的片状元件一直到PLCC、QFP，甚至可贴BGA元件。中速机主要采用了那些技术呢?下面就以三星(SAMSUNG)公司的CP40L／LV贴片机为例，重点介绍几个先进技术。
1、贴片机的"对中"问题：贴片机在吸取元件后，首先遇到的问题是"对中"问题，即要将元件的中心与贴片头主轴的中心线保持一致。以前贴片机的元件"对中"是用机械方法来实现的(称为"机械对中")。当贴片头吸取元件后，主轴提升时拨动四个爪把元件抓一下，使元件轻微地移动到主轴的中心上来。这种"对中"方法，由于是依靠机械动作，因此速度受到限制。同时，元件受了机械力的作用也容易损坏，不易保证贴片质量。
三星公司的CP40L／LV贴片机，经过几代产品的不断改进，采用了一种全新的光学"对中"系统，称为非接触"对中"统(Touchless Centering System)。其基本原理见图1、图2叙述如下。

非接触"对中"系统由两个模块组成：一个模块是由光源与镜头组成的光源模块。光源采用LED发光二极管与散射透镜，光源透镜组成光源模块。另一个模块为接收模块采用Line CCD及一组光学镜头组成接收模块。此两个模块分别装在贴片头主轴的两边，与主轴及其他组件组成贴片头。三星公司CP40L／LV贴片机每台有三个贴片头，因此有相应的三套非接触"对中"系统。
贴片头"对中"过程动作程序如下：
贴片头移动到供料位置，主轴下降，真空吸取元件一主轴提升(Z向移动)将元件提升到光源照射的水平面一光源的一部分平行光线被元件(图中所视元件为QFP元件)遮住，使线列式影像传感器得到一个影象--主轴作一35°～120°旋转--在转动过程中线列式影象传感器得到长短不同遮影而形成一条曲线--此曲线输入计算机与根据不同元件中心位置对准的预先输入的标准曲线作比较--计算出中心的偏差值(指x，y，θ值)--将此偏差值把原编制到计算机中位置的x，y，θ值作相应的修正--主轴到达正确的位置(即已作过修正的x，y，θ位置)--主轴下降贴片元件落在准确的位置上。这样，就完成了一个程序。
上述"对中"过程全部是在贴片头做x，y移动过程中完成的，由于"对中"过程全部是光电传输速度极快，因此，整个"对中"工作不会影响贴片速度。三星CP40L／LV贴片机贴片速度可达每小时16000片。
三星CP40L／LV贴片机的非接触"对中"系统用于片状元件"对中"时，对Z轴的高低精度要求不高，因为它只需有一个遮影即可，而片状元件是矩形体，高低有些误差也无妨。在用于QFP"对中"时，采用三种不同的方法测出不同高度，将会得到不同的效果，见图3、图4。

Z轴位置对准高度在第一种位置时，光束对准在QFP的壳体上(BLOCK ON BODY)(见图3上)。对准高度在第二种位置时，光束对准在QFP的引脚上(BLOCK ON LEAD)(见图3下)。对准高度在第三种位置时，光束全部对准在QFP的引脚上(细间距对准方法)(见图4)，此种方法适用于细间距QFP的"对中"。
对准方法#1
BLOCK一ON-BODY对准示意图
26mm

对准高度
对准方法#2
BLOCK一ON-LEAD对准示意图

对准高度
从图中可以看出在第一种位置时影象传感器上所得的遮影与片状元件所得遮影形状是一样的(只是QFP遮影长，片状元件遮影短)，因此，此种位置只能用于QFP引脚间距较大的元件。
而第三种位置时影象传感器上所得遮影是栅格形的(见图5)，可以对引脚进行检查，其中心偏差的修正精度最高，按设计要求可保证贴装0.5pitch的QFP元件。为了使影象传感器能得到一定高度的栅格形遮影，此对准方法要求QFP元件的引脚平面与器件底面的距离在O.25mm以上。第二种位置是处于第一种与第三种位置之间所得中心偏差的修正精度也处于中间。

三星CP40L／LV贴片机的这套"对中"系统是最先进最完善的一种，与当前其他公司所用的非接触"对中"系统比较，从硬件方面主要是所用光源不同，前者用LED高亮度发光二极管，而后者采用Laser光源。前者稳定、可靠、易维修。
从上面介绍情况看，为了保证实现"对中"系统的功能与精度，以贴片头主轴在z轴方向的移动与e的旋转角度都提出了，相当高的精度要求。三星CP40L／LV在贴片头的结构上做了多方面改进，一是采用了AC伺服电机，二是电机的轴与贴片机贴片头的主轴用直联结构，(一般均用皮带联接)。这样，使主轴的旋转角度精度提高到士0.01°，Z轴移动精度达到士0.02mm。
2.贴片机的控制与软件：三星CP40L／LV贴片机在设备上装有双CPU，分别用于控制与编程。这样就可以保证机器正在运行时，同时进行编程a三星贴片机的软件是应用Windows95编制机器的控制软件，这样使得操作工程师很容易熟悉贴片机的操作与编程，Windows95的优点多层窗口，人机对话等菜单均在三星贴片机上得到体现。
由于应用了Windows95可以通过Internet进行远距离传输，因此三星公司在维修服务中就能允诺客户进行远程售后服务，其远程今后服务过程遥控网络示范图见图6。图中左方为用户方，右方为客户服务中心。

根据售后服务统计资料表明，在客户初期使用阶段所遇到的问题，大多数是客户对贴片机的编程与计算机控制中不熟悉而产生的问题，因此可以通过远程控制进行售后服务，这种服务方式在大节省时间，节省人力，使客户可以完全放心，为解决硬件的远程售后服务，三星公司在中国已托日东电子设备公司建立了维修服务系统，准备了10万美元以上的备件，以确保客户得到满意的服务。
3. 在CP40LV贴片机上面装有高精度影象视觉单元：为了能贴更高要求的QFP、BGA或特殊的连接器，三星CP40LV贴片机还装置了一套高精度影象视学单元，它通过256灰度等级的摄象机，向上照射高精度QFP、BGA或特殊连接器。得到一个影象，可满足□32*32mm的0.3pitch的QFP元件或□42*42mm的BGA以及长度不超过42mm的插座。
4.精心设计用薄形送料器，三星CP40LV贴片机对送料器经过精心设计优化结构做成薄形送料器，使得它贴片容量可达104个8mm的送料器。元器件的进给采用气动控制。
5.机械结构合理，增减速度变化科学，使设备运行稳定：三星CP40LV贴片机机械传动用滚珠丝杠，主、被动驱动用同步轴连接，增减速采用"S"形变化，加上经过科学设计的基座结构合理，使得机器运行平稳，振动小。有客户曾在运行的机器导轨上，竖放一枚人民币而不会倒下，可足以反映机器振动的微小。
三星CP40LV贴片机还具备有与其他品牌中速机亦具有的功能，例如：自动换咀装置；压缩空气中断安全保护；前、后盖安全保护；PCB定位可任选用孔定位、边定位及标记上位；送料器浮翘检测装置；嵌置式送料器台车；摄象机示教编程；编程自动化；计算机生产管理等在此不作详细介绍。

录入时间:2007-10-05 来源：网络