贴片机是如何贴装小元件

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点击量: 205431 来源: 深圳市维创达电子设备有限公司

  贴装细小元件的关键因素包括 贴片机 的定位系统,取料过程控制,贴片机的影像系统,和对贴片过程的控制。除了这些因素之外,还有一些不容忽视的地方,如送料器的精度,元件包装的误差和元件本身的误差,吸嘴的材料设计等等,都是在装配之前需要综合考虑的。下面我们来讨论贴片机贴装过程中各个环节的关键控制点。

  0201/01005元件的贴装控制

  1.贴片机的定位系统

  对于细小元件的贴装,要求驱动定位系统在所有驱动轴上都采用闭合环路控制,以保证取料和贴装的位置精度。现在很多贴片机都采用了可变磁阻马达(VRM)驱动系统,可以提高热稳定性,获得较高的加速度,还有高的精度,有的分辨率已达到1um。这些 技术 的应用给成功贴装细小元件提供了保障。值得注意的另外一点是,采用拱架式机构的贴片机的单悬臂横梁在贴片过程中的抖动,是往往容易被忽视的地方。

  2.取料过程的控制

  准确的取料是成功实现贴装的**步,在此过程中影响正确取料的因素有元器件之间的差异,包装的误差,送料器的精度,贴片机驱动定位系统的误差,贴片头z轴方向的压力控制,吸嘴材料和设计,以及在取料过程中对静电的控制。

  贴片机是如何贴装小元件 由于细小元件之间的细小差异会对取料和贴片过程产生显著的影响,要求贴片头在此过程中能自动感应其变化并采取相应的补偿措施,以消除对元件高度,厚度等的敏感性。采用的方法是在贴片头上安排压力感应器,防止过大的压力在此过程中将元件压碎,或取不到料。比较好的贴片机的贴片头z轴分辨率可达1um,压力感应器可以感应到24um的变形。

  传统的机械式送料器已不能满足日益变小的元件对于高精度的要求。细小元件要求精度更高的马达驱动的电子送料器,并要求其有良好的抗静电效果。送料器安装在贴片机上,在它们之间会存在间隙和位置误差,这种误差很小,在贴装较大器件如0603/0805等,完全可以被忽略。但是对于细小的0201和01005而言,其影响会很大。在拾取0201/01005这类元件时,很难同时取4颗或7颗元件,原因在于此,另外还有元件包装的误差。所以单颗拾取0201或01005比较稳妥,可以保证取料的可靠性

  为了消除包装,送料器等带来的误差,保证取料的一致性,需要贴片机在取料过程中具有动态的自动矫正取料位置的能力。在生产过程中,需要换线,需要换料,并且每只送料器的状态也不一样,所以元件*佳的取料位置也会变化。机器需要在此过程中敏感的捕捉到这种变化,并自动的找准调整吸料位置,保证吸料的准确性和可靠性。

  3.吸嘴的设计和保养

  贴装0201和01005元件需要更细的吸嘴,同时为了防止静电损坏元件及在取料过程中带走其它元件,细嘴的材料需要抗静电,所以要选用ESD材料。为了尽量降低吸料过程中元件侧立,保证足够的真空和元件被吸起之后的平衡,在吸嘴头部需要设计2个或3个孔。考虑到贴装密度小于0.25mm的情况,吸嘴头部要足够的细,它上面的孔也会比较细。对0201的吸嘴而言,*小的孔径会达0.127mm,而01005元件的吸嘴更细,达0.1mm。这不仅给制造带来了难度,也需提高这些吸嘴的清洁保养频度。对吸嘴的清洁保养的要求比其它类型的吸嘴要高,需要利用清洁溶剂和超声波来清洁。由于0201/01005很薄,01005元件厚度只有0.1mm,这增加了细嘴与锡膏接触的机会。增加清洁保养的频度成为必要。

  4.元件的影像对中

  确定元件的中心有两种方式,一种是采用数码像机,另一种是采用镭射(激光)。两种方法各有优缺点。采用数码像机可以检查出元件电气端的缺陷。但是它不能感测元件的厚度变化。对于z轴有压力感应及取料/贴片补偿功能的机器,不会产生严重的问题。采用镭射成像的方法可以检测元件的厚度,但对于元件电气端出现的缺陷则检查不出来。在实际贴装过程中,元器件两端电气端与锡膏重叠的区域的差异,深圳贴片机会影响焊接完成后的装配良率。

  5.贴片过程控制

  在贴片过程中的关键控制因素有基板平整的支撑,真空关闭转为吹气的控制,贴片压力的控制,贴片的精度和稳定性。

  基板进入贴片机后,传输导轨将基板两边夹住,同时支撑平台上升将板支撑住并继续上升到贴片高度。在此过程中由于外力的作用,容易导致基板变形,加上基板来料可能存在的变形,会严重影响贴片的质量。对基板平整的支撑变得非常重要。薄型基板的应用,更容易出现“弹簧床”效应。薄板随着贴片头的下压而下凹,并随着贴片压力的消失而恢复变形,这样反复,造成元件在基板上移动,而出现贴片缺陷。所以在支撑平台上需要安排支撑装置,保证基板在贴片过程中平整稳定。这种装置可以采用真空将基板吸住,也可采用具有吸能作用的特殊橡胶顶针,以消除在贴片过程中的震动并保证基板平整。

  贴片机是如何贴装小元件贴片压力是另一需要控制的关键因素。贴片压力控制不当,会导致元件损坏,锡膏压塌,元件下出现锡珠,还有可能导致元件位置偏移。贴装0201和01005元件合适的压力范围为150g - 300g。对于基板变形的情况,贴片轴必须能够感应少到25.4um的变形对应压力的变化,以补偿基板变形。

  贴片精度对0201/01005元件装配的影响

  精度可以很好的处理0201和01005元件的贴装。当然还必须保证锡膏的印刷精度,单一的偏差有时不会有很大的影响。但是贴片偏差和锡膏印刷偏差的综合影响必须加以控制。譬如,贴片偏差+50um,而印刷偏差为-50um,整个偏差达0.1mm,对0201和01005这类细小元件此偏差已非常大。 在PCB和印刷钢网设计的时候,需要考虑贴片机和印刷机的精度,以及PCB和钢网的制造误差,确定适当的“重叠区域”,以补偿可能出现的差异。总之,细小元件的装配良率受贴片机精度和锡膏印刷精度的综合影响。