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贴片头

文章出处:深圳市龙合自动化设备有限公司发表时间:2018/8/29 10:04:10【


    贴片头是贴片机关键部件,它拾取元件后能在校正系统的控制下自动校正位置,并将元器件准确地贴放到指定的位置。贴片头的发展是贴片机进步的标志,贴片头已由早期的单头、机械对中发展到多头光学对中,下列为贴片头的种类形式:


单头
贴片头{ 固定式
多头  { 水平旋转式/转塔式
旋转式{垂直旋转/转盘式

1.固定单头
   早期单头贴片机是由吸嘴、定位爪、定位台和Z轴、θ角运动系统组成,并固定在X、Y传动机构上。当吸嘴吸取一个元件后,通过机械对中机构实现元件对中并给供料器一个信号(电信号或机械信号),使下一个元件进入吸片位置。但这种方式贴片速度很慢,通常贴放一只片式元件需1s。为了提高贴片速度,人们采取增加贴片头的数量的方法,即采用多个贴片头来增加贴片速度。


2.固定式多头
    这是通用型贴片机[泛用机]采用的结构,它在原单头的基础上进行了改进,即由单头增加到了3~6个贴片头。它们仍然固定在X,Y轴上,但不在使用机械对中,而改为多种样式的光学对中。工作时分别吸取元器件,对中后再依次贴放到PCB指定的位置上。目前这类机型的贴片速度已达3万个元件/小时的水准,而且这类机器价格较低,并可组合联用。
随着贴片头由机械式改为吸嘴式,其吸嘴的技术也相应提高。


(1)吸嘴的真空系统
吸嘴在吸片时,必须达到一定的真空度方能判别拾起元件是否正常,当元件侧立或因元件“卡带”未能被吸起时,贴片机将会发出报警信号。


(2)吸嘴的软着陆
    贴片头吸嘴拾起元件并将其贴放到PCB上的瞬间,通常是采取两种方法贴放,一是根据元件的高度,即事先输入元件的厚度,当贴片头下降到此高度时,真空释放并将元件贴放到焊盘上,采用这种方法有时会因元件厚度的超差,出现贴放过早或过迟现象,严重时会引起元件移位或“飞片”缺陷;另一种更先进的方法是,吸嘴会根据元件与PCB接触的瞬间产生的反作用力,在压力传感器的作用下实现贴放的软着陆,又称为Z轴的软着陆,故贴片轻松,不易出现移位与飞片缺陷。


(3)吸嘴的材料与结构
    随着元件的微型化,现已出现0.6mm×0.3mm的片式元件,而吸嘴又高速与元件接触,其磨损是非常严重的,特别是高速贴片机中,故吸嘴的材料与结构也越来越受到人们的重视。早期采用合金材料,以后又改为碳纤维耐磨塑料材料,更先进的吸嘴则采用陶瓷材料及金刚石,使吸嘴更耐用。
    吸嘴的结构也做了改进,特别是在0603元件的贴片中,为了保证吸起的可靠性,在吸嘴上设个孔,以保证吸取时的平衡。此外还考虑到,不仅是元件本身尺寸在减小,而且与周围元件的间隙也在减小,因此不仅要能吸起元件,而且要不影响周边元件故改进后的吸嘴即使元件之间的间隙为0.15mm也能方便贴装。


3旋转式多头

    高速贴片机多采用旋转式多头结构,目前这种方式的贴片速度已达到4.5~5万只/小时。每贴一个元件仅需0.08s左右的时间。
旋转式多头又分为水平旋转式/转塔式与垂直方向旋转/转盘式,现分别介绍如下。


(1)水平旋转/转塔式
这类机器多见松下、三洋和富士制造的贴片机,以松下MSR贴片机为例,原理如下。
    这类贴片机中有16个贴片头,每个头上有4~6个吸嘴,故可以吸放多种大小不同的元件。16个贴片头固定安装在转塔上,只做水平方向旋转,习惯上人们称为水平旋转式或转塔式。旋转头各位置做了明确分工。贴片头在1号位从送料器上吸起元器件,然后在运动过程中完成校正、测试,直至5号位完成贴片工序。由于贴片头是固定旋转,不能移动,元件的供给只能靠送料器在水平方向的运动将所需的贴放元件送到指定的位置。贴放位置则由PCB工作台的X,Y高速运动来实现。这类贴片机的高速度取决于旋转头的高速运行,在贴片头旋转的过程中,送料器以及PCB也在同步运行。


(2)垂直旋转/转盘式贴片头
    这类贴片头多见于西门子贴片机,旋转头上安装有12个吸嘴,工作时每个吸嘴均吸取元件,并在CCD处(固定安装)调整△θ,吸嘴中均安装有真空传感器和压力传感器。通常此类贴片机中安装两组或四组旋转头,其中一组头在贴片,而另一组则在吸取元件,然后交换功能,以达到高速贴片的目的。


4.组合式贴片头

    安必昂FCM型贴片机,由16个独立贴片头组合而成。16个头可以同时贴放元件,每小时可以贴放9.6万个片式元器件,但对于每个贴片头来说,每小时只贴6000个片式元件,仅相当于一台中速机的水平,因此工作时贴片精度高,故障率小,噪音低,对一个需贴装的产品来说,只要将所贴放的元件按照一定的程序分配到16个贴片头上,就能实现均衡组合,并可获得极高的速度。