毕业论文贴片机的结构及发展趋势

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1、无锡机电高等职业技术学校毕 业 论 文题 目 贴片机的结构及发展趋势 学 校 无锡机电高等职业技术学校 年 级 0515 专 业 电子应用技术 姓 名 学 号 指导教师 职称 讲师 2009年 11月目录一、贴片机简介21什么是贴片机22贴片机的种类2二、贴片机的结构31.动臂式32.转塔式43.复合式54.大型平行系统5三、JUKI贴片机61JUKI由来62JUKI机结构及特点73.JUKI机生产流程74.JUKI机中的注意点10四、贴片机未来的发展趋势111.高效率双路输送结构112.高速、高精密、多功能、智能化113.多悬臂、多贴装头114.柔性连接、模块化11五、小结12六、参考文献1

2、3课题 贴片机的结构及发展趋势【摘要】贴片机是用来实现高速、高精度地贴放元器件的设备，是整个SMT、生产中最关键、最复杂的设备。目前，贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展。【关键词】贴片机、JUKI贴片机、贴片机发展趋势 一、贴片机简介中国大陆地区电子制造商从上世纪八十年代后期开始从国外引进贴片机制造，但那时规模不大，主要是一些电视机厂用于彩电调谐器生产，所以贴片机国内市场的真正繁荣实际上是从九十年代中期开始的。伴随着香港、台湾地区电子制造商逐渐将其生产线移向大陆，以及国际几大顶级EMS公司如伟创力、旭电、天泓、四海、捷普等也纷纷到中国投资设厂，再

3、加上中国本地OEM和EMS公司的崛起，使得中国贴片机产业迅速壮大。1什么是贴片机 贴片机：又称“贴装机”，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。2贴片机的种类（1）贴片机根据贴片速度的快慢，可以分为：低速贴片机、中速贴片机、高速贴片机、超高速贴片机。超高速贴片机的速度可以达到每小时贴96000个贴片元件，即1秒钟贴2667个贴片元件。当然，超高速贴片机的价格也非常昂贵，还必须配备相应的其它设备和技术，进行合理的工艺编捧，才能发挥它的超高速的特性。在实际应用中，中速贴片机应用的更加广泛一些。（2）贴片机根据贴装方式分，可以分

4、为顺序式贴片机，同时式贴片机手动式贴片机。顺序式贴片机它是按照顺序将元器件一个一个贴到PCB上，目前企业中使用的都是该类贴片机。 同时式贴片机使用放置圆柱式元件的专用料斗，一个动作就能将元件全部贴装到PCB相应的焊盘上。产品更换时，所有料斗全部更换，已很少使用。手动式贴片机手动贴片头安装在Y轴头部，X、Y、E定位可以靠人手的移动和旋转来校正位置，主要用于新产品开发，具有价廉的优点。二、贴片机的结构目前贴片机结构大致可分为四种结构：动臂式、转塔式、复合式和大型平行系统。1.动臂式动臂式（又称拱架式）机器是最传统的贴片机，具有较好的灵活性和精度，适用于大部分元件，高精度机器一般都是这种类型，但其速

5、度无法与复合式、转塔式和大型平行系统相比。不过元件排列越来越集中在有源部件上，比如有引线的QFP（Quad flat package，四边扁平封装器件）和BGA（Ball grid array，球栅阵列器件），安装精度对高产量有至关重要的作用。复合式、转塔式和大型平行系统一般不适用于这种类型的元件安装。拱架式机器分为单臂式和多臂式，单臂式是最早先发展起来的现在仍然使用的多功能贴片机。在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机可将工作效率成倍提高，如美国Universal公司的GSM2贴片机就有2个动臂安装头，可分别交替对两块PCB（Print Circuit Board，印刷线路板）同时进行安装。拱

6、架式机器的结构如图1所示。绝大多数贴片机厂商均推出了采用这一结构的高精度贴片机和中速贴片机，例如美国Universal公司的AC72、荷兰Assembleon公司的AQ-1、日本Hitachi公司的TIM-X、日本Fuji公司的QP-341E和XP系列、日本Panasonic公司的BM221、韩国Samsung公司的CP60系列、日本Yamaha公司的YV系列、日本Juki公司的KE系列。图12.转塔式转塔的概念是使用一组移动的送料器，转塔从这里吸取元件，然后把元件贴放在位于移动的工作台上的电路板上面，结构如图2所示。转塔式机器由于拾取元件和贴片动作同时进行，使得贴片速度大幅度提高。这种结构的

7、高速贴片机在我国的应用也很普遍，不但速度快，而且历经十余年的发展技术已非常成熟，如Universal公司的HSP4797机器贴装速度可达到0.07秒/片。但是这种机器由于机械结构所限，其贴装速度已达到一个极限值，不可能再大幅度提高。该机型的不足之处是只能处理带状料。 转塔式机器主要应用于大规模的计算机板卡、移动电话、家电等产品的生产上，这是因为在这些产品当中，阻容元件特别多、装配密度大，很适合采用这一机型进行生产。相当多的台资、港资电子组装企业以及国内电器生产商都采用这一机型，以满足高速组装的要求。生产转塔式机器的厂商主要有Panasonic、Hitachi、Fuji。图23.复合式复合式机器

8、是从拱架式机器发展而来，它集合了转塔式和拱架式的特点，在动臂上安装有转盘，像Siemens的Siplace80S25贴片机，有两个带有12个吸嘴的旋转头。Universal公司也推出了带有30个吸嘴的旋转头，称之为“闪电头”，两个这样的旋转头安装在Genesis贴片平台上，可实现每小时60000片贴片速度。从严格意义上来说，复合式机器仍属于动臂式结构。由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性，因此它的发展前景被看好，例如Siemens推出的HS60机器就安装有4个旋转头。图34.大型平行系统大规模平行系统（又称模组机）使用一系列小的单独的贴装单元（也称为模组）。每个单元有自己

9、的丝杆位置系统，安装有相机和贴装头。每个贴装头可吸取有限的带式送料器，贴装PCB的一部分，PCB以固定的间隔时间在机器内步步推进。单独地各个单元机器运行速度较慢。可是，它们连续的或平行的运行会有很高的产量。如Assembleon公司的AX-5机器可最多有20个贴装头，实现了每小时15万片的贴装速度，堪称业界第一，但就每个贴装头而言，贴装速度在每小时7500片左右，仍有大幅度提高的可能。这种机型也主要适用于规模化生产，例如手机。生产大规模平行系统式机器的厂商主要有Assembleon，Fuji公司也推出了采用类似结构的NXT型超高速贴片机，如图4，通过搭载可以更换的贴装工作头，同一台机器既可以是

10、高速机也可以是泛用机，几乎可以进行所有贴装元器件的贴装，从而使设备的初期投资及增加设备投资降低到最低程度。图4三、JUKI贴片机1JUKI由来 自06年5月将高速模块贴片机FX-3投入市场后，JUKI株式会社（总经理：中村和之 东证一部上市）又于JISSO PROTEC 2008（6/11-13）期间，面向全球市场又推出了优化机型高速贴片机KE-1070。 新产品KE-1070秉承了JUKI的3E(Easy操作性、Economy经济性、Expansion扩张性)模块理念，是在KE-2070(6吸嘴规格)的基础上开发设计的最新机种。较之量产生产线，此机型更适用于中等规模的生产线。2JUKI机结构

11、及特点JUKI机是高速贴片机，是属于动臂式结构的贴片机。它具有以下特点：（1）多功能激光贴装头LNC601(4吸嘴)（2）贴装速度13500CPH（3）元件尺寸0603芯片边长33.5mm的正方形元件（4）部品装着数最多80种（5）基板尺寸M（330乘以250mm）、L(410乘以260mm)JUKI机KE-1070与KE-2070M对照表机种名高速贴片机KE-1070 M（参考）高速贴片机KE-2070 M元件贴装速度(按照IPC9850标准)13,500CPH16,000CPH元件贴装种类(换算成8mm带)最多80种最多80种吸嘴46重量大约1,530kg大约1,530kg装置尺寸宽1,4

12、00mm1,400mm长1,393mm1,393mm高1,500mm1,500mm3.JUKI机生产流程JUKI贴片机的生产流程是点胶贴片回流焊接。（1）点胶（如图5）图5点胶机打开点胶机后要选择相应的程序如下：FILEOPEN选择相应的程序；DISPLAY5CHANCE观看点胶机的顶针，前挡块，后挡块，调节轨道。1） 在开启点胶机的时候：需做以下步骤：a.使用生产条件管理表上规定的程序；b.温度管理值为41摄氏度c.生产反面有部品的基板时，应使用backup pin sheet（放板子的模块）决定 pin的位置；d.在机种切换、管状胶水更换后，要每隔一小时确认点胶量一次；每天清扫nozzle

13、（点胶头）一次；e.由于接着剂涂敷不良，擦拭胶水时要用带有酒精的擦拭纸擦拭；擦拭后，用放大镜确认有无完全擦拭干净，特别是部品孔有无胶水附着。2） 接着剂（胶水）管理的注意事项：a.不生产平时接着剂放置于冰箱保管；b.使用接着剂时要确认接着剂是否在使用期限内；c.接着剂从冰箱取出后要经过1小时以上才可使用；d.管状胶水安装nozzle要排出管内空气；e.接着剂用后的空管定点、集中收集定，量移交业务课；f.失效、废弃的接着剂定点、集中收集，定量移交业务。（2）贴片（如图6）打开贴片机后要选择相应的程序如下：FILEOPEN选择相应的程序 DISPLAY5CHANCE观看贴片机的顶针，前挡块，后挡块

14、，调节轨道。1）使用生产条件管理表上规定的程序；2）生产反面有部品的基板时，使用backup pin sheet决定pin的位置；每隔八个小时检查一次贴片率，低于百分之99的时候要检查原因；图6 贴片机（3）回流焊接（如图7）图7 回流焊炉1) 使用生产条件管理表上规定的程序；2) 按下START键，回流焊炉开始加热，测定炉温曲线，确认基准内后开始生产；3) 炉温稳定后，回流焊炉的测定值在回流焊条件设定的设定值+5摄氏度以内；4) 温度曲线按以下规定测定：a.连续生产每班测定温度曲线一次；b.切换机种前后各测温度曲线一次；c.停机生产前测温度曲线一次；d.每次测定的温度曲线表张贴在炉前，便于确

15、认。4.JUKI机中的注意点（1）注意：在点胶过程中，很容易出现漏胶现象，对此我们在观看首基板应格外的仔细。（2）注意：在贴片过程中，很容易出现部品贴反或因为一些料枪的原因而导致部品不能正确的贴在焊盘上，我们应多留心。（3）注意：在测炉温时应仔细观察程序是否选对，A2的程序适用于CN612的基板，而SD626则要选用B6程序，注意程序不可选错，而且一定要等到炉温稳定后才可以使基板过炉，否则会造成基板有不良现象发生。四、贴片机未来的发展趋势1.高效率双路输送结构新型贴片机为了更快地提高生产效率，减少工作时间，正朝高效率双路输送结构方向发展。双路输送贴片机在保留传统单路贴片机性能的基础上，将PCB

16、的输送、定位、检测、贴片等设计成双路结构。这种双路结构贴片机的工作方式可分为同步方式和异步方式。同步方式是将两块大小相同的PCB由双路轨道同步送入贴装区域进行贴装，异步方式则是将不同大小的PCB分别送于贴装区域。这两种工作方式均能缩短贴片机的无效工作时间，提高机器的生产效率。2.高速、高精密、多功能、智能化贴片机的贴装速度、精度与贴装功能一直是相互矛盾的，新型贴片机一直在努力朝高速、高精密、多功能方向发展。由于表面贴装元器件(SMC/SMD)的不断发展，其封装形式也在不断变化。新的封装如BGA、FC、CSP等，对贴片机的要求越来越高。美国和法国的贴片机为了提高贴装速度采用了“飞行检测”技术，贴

17、片头吸片后边运行边检测，以提高贴片机的贴装速度。德国Siemens公司在其新的贴片机上引入了智能化控制，使贴片机在保持较高的产能下有最低失误率，在机器上有FCVision模块和FluxDis-penser等以适应FC的贴装需要。日本Yamaha公司在新推出的YV88X机型中引入了双组旋转贴片头，不但提高了集成电路的贴装速度，而且保证了较好的贴装精度。3.多悬臂、多贴装头在传统拱架式贴片机中，仅含有一个悬臂和贴装头，这已不能满足现代生产对速度的需求，为此，人们在单悬臂贴片机基础上发展出了双悬臂贴片机，例如环球仪器的GSM2、Siemens的S25等，两个贴片头交替贴同一块PCB，在机器占地面积变

18、化不大的情况下，成倍提高了生产效率。为了进一步提高生产效率，人们又在双悬臂机器的基础上推出了四悬臂机器，例如Siemens的HS60、环球仪器的GC120、松下的CM602、日立的GHX-1等，都是目前市场上主流高速贴片机型。多悬臂机器已经取代转塔机的地位，成为今后高速贴片机发展的主流趋势。4.柔性连接、模块化新型贴片机为了增强适应性和使用效率朝柔性贴装系统和模块化结构发展。日本Fuji公司一改传统概念，将贴片机分为控制主机和功能模块机，根据用户的不同需求，由控制主机和功能模块机柔性组合来满足用户的需求。模块机有不同的功能，针对不同元器件的贴装要求，可以按不同的精度和速度进行贴装，以达到较高的

19、使用效率；当用户有新的要求时，可以根据需要增加新的功能模块机。由于可以根据未来需求灵活添加不同类型的贴装单元，满足未来柔性化生产需求，这种模块结构的机器是非常受客户欢迎的，当产品发生变化以后，能够及时提升设备的工作适应能力是非常重要的，因为新的封装和电路板带来了新的要求。在一台贴装设备上进行投资往往应该基于现在的考虑和对未来的需求进行估计。购买一台比目前所需功能多得多的设备常常能够避免未来可能错失的商业机会。在现有设备上进行升级比购买一台新设备从经济上来说要合算得多。模块化的另一个发展方向是功能模块组件，具体表现在：将贴片机的主机做成标准设备，并装备统一的标准的机座平台和通用的用户接口；将点胶

20、贴片的各种功能做成功能模块组件，用户可以根据需要在主机上装置所需的功能模块组件或更换新的组件，以实现用户需要的新的功能要求。例如美国环球仪器公司的贴片机，在从点胶到贴片的功能互换时，只需将点胶组件与贴片组件互换。这种设备适合多任务、多用户、投产周期短的加工企业。五、小结在尼吉康电子厂中，虽然只是待了短短的两个月，但却让我了解了很多关于贴片的知识，开阔了我的眼界。贴片机的发展永远都是电子制造行业中最令人关注的领域，目前电子技术的发展对贴装设备不断提出新的更高要求，反过来电子元器件贴装设备的新发展又有力地推动着电子组装业的发展，进而推动着电子技术的发展。目前随着贴装设备市场的不断成熟，从一个平台到另外一个平台的差异愈来愈小。六、参考文献1 王天曦 王豫明贴片工艺与设备电子工业出版社2 张文典实用表面组装技术电子工业出版社3 江苏SMT专委会表面贴装技术适用标准集江苏电子学会SMT专委会4 黄永定SMT 技术基础与设备电子工业出版社13