基于LabVIEW平台的SMT贴片机路径优化的说研究.pdf - 第15页
湖北工业大学硕士学位论文 ２．５贴片机的结构和特性 片式元器件贴装是ＳＭＴ产品组装生产中的关键工序，ＳＭＴ生产中的贴片技术通 常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴放到ＰＣＢ指定的位置上，这个过程英 文称之为“Ｐｉｃｋ ａｎｄ Ｐｌａｃｅ№ｈ，显然它是指吸取／拾取与放置两个动作。在ＳＭＴ初 期，由于片式元器件尺寸相对较大，人们用镊子等简单的工具就可以实现上述动 作，至今尚有少数工厂仍采用或部分采用人工放置元件的方法。但为了满足大生 产需…
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而且在ＰＣＢ表面贴焊牢固，因此大大降低了寄生电容和引线间的寄生电感，并在
很大程度上减少了电磁干扰和射频干扰，改善了高频性能。另外。由于片式元器
件的自身噪音小、去耦效果好、信号传输时的延时值小，所以在高频、高性能的
电子产品中ＳＭＴ可发挥良好的作用。
（３）可靠性高，抗振性能强
由于片式元器件小而轻，其端电极直接平贴在印制板上，消除了元器件与印
制板之间的二次互连，从而减少了因连接而引起的故障。另外，由于直接贴装具
有良好的耐机械冲击能力，抗震动能力强，自动化生产程度高。所以贴装可靠性
高，一般不良焊点率小于百万分之十，比通孔插元件波峰焊接技术低一个数量级，
用ＳＭＴ贴装的电子产品平均无故障时间（ＭＴＢＦ）为２５万小时，目前几乎有９０％的电子
产品采用ＳＭＴ工艺。
（４）降低成本
①印制板使用面积减小，面积为采用通孔技术面积的１／１２，若采用ＣＳＰ安装
则其面积还可大幅度下降：
②印制板上钻孔数量减少，节约返修费用：
③频率特性提高，减少了电路调试费用：
④片式元器件体积小、重量轻，减少了包装、运输和储存费用：
⑤片式之器件（ＳＭＣ／ＳＭＤ）发展快，成本迅速下降，一个片式电阻已同通孔电阻
价格相当，约０．３美分，合２分人民币。
一般，电子设备采用ＳＭＴ后，可使产品总成本降低３０％以上。
（５）便于自动化生产
目前穿孔安装印制板要实现完全自动化，还需扩大４０％原印制板面积，这样才
能使自动插件的插装头将元件插入，若没有足够的空间间隙，将碰坏零件。而自
动贴片机采用真空吸嘴吸放元件，真空吸嘴小于元件外形，可提高安装密度。
当然，ＳＭＴ技术也存在一些问题，如片式元器件的品种、规格至今还不齐全；
有些片式元器件的产量不大，故价格比通孔插装元器件要高；在国际上，目前尚
无片式元器件的统一标准。另外，ＳＭＴ采用的元器件是直接焊接在ＰＣＢ表面上的，
受热后由于元器件与印制板之间热膨胀系数（ＣＴＥ）不一致，易引起焊处开裂（随着
专用拆装设备及新型的低膨胀系数印制板的出现，它们已不再成为阻碍ＳＭＴ深入
发展的障碍）；采用ＳＭＴ的ＰＣＢ单位面积功能强，功率密度大，散热问题复杂：ＰＣＢ
布线密，间距小，容易造成信号交叉耦合。此外，还有塑封器件的吸潮问题等。
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２．５贴片机的结构和特性
片式元器件贴装是ＳＭＴ产品组装生产中的关键工序，ＳＭＴ生产中的贴片技术通
常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴放到ＰＣＢ指定的位置上，这个过程英
文称之为“Ｐｉｃｋ
ａｎｄ
Ｐｌａｃｅ№ｈ，显然它是指吸取／拾取与放置两个动作。在ＳＭＴ初
期，由于片式元器件尺寸相对较大，人们用镊子等简单的工具就可以实现上述动
作，至今尚有少数工厂仍采用或部分采用人工放置元件的方法。但为了满足大生
产需要，特别是随着ＳＭＣ／ＳＭＤ的精细化，人们越来越重视采用贴装机来实现高速、
高精度的贴装元器件。近３０年来，贴装机已由早期的低速度（１～１．５秒／片）和
低精度（机械对中）发展到高速（０．０８秒／片）和高精度（光学对中，贴片精度±
６０
ｕ
ｍ／４
ｏ）。高精度全自动贴装机是由计算机、光学、精密机械、滚珠丝杆、
直线导轨、线性马达、谐波驱动器以及真空系统和各种传感器构成的机电一体化
的高科技装备ｆ５ｌ。从某种意义上来说，贴片机技术已成为ＳＭＴ的支柱和深入发展
的重要标志。贴片机是整个ＳＭＴ生产中最关键、最复杂的设备，是决定ＳＭＴ产品
组装自动化程度、组装精度和生产效率的决定因素，也是人们在初次建立ＳＭＴ生
产线时最难选择的设备旧１。
目前，世界上生产贴片机的厂家有几十家，贴片的品种达几百个之多，但无
论是全自动贴片机还是手动贴片机，无论是高速贴片机还是中低速贴片机，它的
总体结构均有类似之处，图２．４是一种通用贴片机的内部结构示意图。
图２．４贴片机结构示意图
誓婚咫
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贴片机是计算机控制，集光学、电、气及机械为一体的高精度自动化设备，
其主要组成部分有机架，ＰＣＢ传送机构及支撑台，Ｘ，Ｙ与Ｚ／口伺服，定位系统，
光学识别系统，贴片头，喂料器，传感器和计算机控制系统。
２．５．１机架
机架是机器的基础，所有的传动、定位、传送机构均牢固地固定在它上面，
大部分型号的贴装机及其各种送料器也安置在上面，因此机架应有足够的机械强
度和刚性。目前贴装机有各种形式的机架，大致可分为两类。
（１）整体铸造式
整体铸造的机架的特点是整体性强，刚性好，整个机架铸造后采用时效处理，
机架的变形微小，工作时稳固。高档机多数采用此类结构。
（２）钢板烧焊式
这类机架由各种规格的钢板等烧焊而成，再经时效处理以减少应力变形。它
的整体性要比整体铸造低一些，但具有加工简单、成本较低的特点。在外观上可
见到焊缝。机器采用哪种结构的机架，取决于机器的整体设计和承重。通常机器
在运行过程中应平稳，轻松，无振动感，从某种意义上来讲机架起着关键作用。
２．５．２
Ｘ，Ｙ与Ｚ／口伺服、定位系统
（１）功能
Ｘ，Ｙ定位系统是贴片机的关键机构，也是评价贴片机精度的主要指标，它包
括Ｘ，Ｙ传动机构和Ｘ，Ｙ伺服系统。它的功能有两种，一种是支撑贴片头，即贴
片头安装在Ｘ导轨上，Ｘ导轨沿Ｙ方向运动从而实现在）（＿＿Ｙ方向贴片的全过程，
这类结构在通用型贴片机中多见：另一种功能是支撑ＰＣＢ承载平台并实现ＰＣＢ在Ｘ
－Ｙ方向移动，这类结构常见于塔式旋转头类的贴片机中。这类高速机中，其贴片
头仅做旋转运动，而依靠送料器的水平移动和ＰＣＢ承载平面的运动完成贴片过程。
上述两种Ｘ、Ｙ定位系统中，Ｘ导轨沿Ｙ方向运动，从运动的形式来看，属于连动
式结构，其特点是Ｘ导轨受Ｙ导轨支撑，并沿Ｙ轴运动，它属于动式导轨（ＭｏｖｉｎｇＲａｉｌ）
结构。
还有一类贴片机，贴片机的机头安装在Ｘ导轨上，并仅做Ｘ方向运动，而ＰＣＢ
的承载台仅做Ｙ方向运动，工作时两者配合完成贴片过程。其特点是Ｘ，Ｙ导轨均
与机座固定，它属于静式导轨（ＳｔａｔｉｅＲａｉｌ）结构。
（２）结构
Ｘ，Ｙ传动结构主要有两大类，一类是滚珠丝杠一直线导轨，另一类是同步齿
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