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貼片加工中可能遇到的五個問題

姚小熊27 ? 來源:深圳市百千成電子有限公 ? 作者:深圳市百千成電子 ? 2020-06-12 16:03 ? 次閱讀
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元器件往哪里放?

尺寸比較小的元器件,包括芯片類的,都是編帶存儲的。通過紙質(zhì)或者塑料的料帶,把元器件一顆一顆的按照相同的順序嵌入到料帶中,再卷成一卷一卷的。料帶上有很多標(biāo)準(zhǔn)尺寸的孔,這些孔可以卡在物料輸送器的齒輪上,齒輪帶著物料一點一點的往前送。

物料輸送器,叫做飛達(dá)。這個名字純粹是音譯的,F(xiàn)eeder。原意是喂食器、飼養(yǎng)員。很形象的表達(dá)出這個東西的作用:給貼片機(jī)喂物料的。

飛達(dá)整整齊齊的排列在貼片機(jī)兩端,貼片機(jī)的機(jī)械手,按照程序設(shè)定,從飛達(dá)上拾取元器件,并擺放在電路板上。

對于大尺寸的元器件或者未編成卷帶的散料,也可以放在托盤上,機(jī)械手也可以從托盤上拾取物料。

機(jī)械手是怎么把這么小的元器件抓起來的?

實際上貼片機(jī)的機(jī)械手臂,并不是靠手指把元器件抓起來的,而是靠真空吸起來的。每一個手臂上有好多個吸嘴,每個吸嘴可以吸起來一個元器件。吸嘴多了,機(jī)械臂移動一次就可以吸取很多個元器件,并且擺放很多次,生產(chǎn)效率就會更高。

不同尺寸的元器件,吸嘴是不一樣的,從高中物理可以看出來,相同的壓強(qiáng)下,面積越大力越大,所以吸芯片和連接器這種比較沉重的物料的吸嘴就要大一些,吸阻容感的吸嘴就要小一些,吸0201的元器件需要用更小的吸嘴。

重量比較大的東西,移動的時候慣性也會比較大,所以貼片機(jī)會劃分為幾個區(qū)域,大元器件區(qū)域的機(jī)械手臂移動的比較慢,小元器件區(qū)域的移動的快很多。

從貼片機(jī)吸元器件這個原理上,不難理解,對于插針、頂針這樣的尖頭的元器件,物料出廠的時候都帶有一個塑料的蓋子,因為沒有一個平面,是無法吸起來的。對于USB口這樣的表面有小的開口的元器件,出廠的時候會貼有一小塊高溫膠紙,其目的也是防止吸嘴漏氣了。

機(jī)械手怎么知道元器件該放在哪里?

生產(chǎn)資料里,會有坐標(biāo)文件,標(biāo)示每一個元器件在電路板上的坐標(biāo)。上線貼片前,產(chǎn)線工程師會對著生產(chǎn)資料,把每個元器件的貼片信息錄入到貼片機(jī)的操作軟件里去。

這樣貼片機(jī)就知道從哪一個飛達(dá)拿多少顆元器件,放在電路板的哪個位置了。

這個過程在工廠叫做編程,SMT工廠有專門的程序工程師負(fù)責(zé)錄入這些信息,一個幾百顆元器件的電路板的編程,需要花費大半天的時間。

如何對準(zhǔn)電路板和元器件?

電路板是通過傳送帶送到貼片機(jī)里去的,元器件在料帶里,也不是卡的嚴(yán)嚴(yán)實實的,是會晃動的。貼片機(jī)必須要能夠判斷電路板的精確位置,并把元器件精準(zhǔn)的擺放到位。

貼片機(jī),是通過機(jī)械臂上的攝像頭來識別電路板和元器件的。每一個元器件被拿起來之后,都會被照一張相,通過對這張相片的圖像識別,能夠看的出來是否吸歪了,如果歪了,根據(jù)圖像上歪的數(shù)據(jù),系統(tǒng)會自動對貼片位置做一定的補(bǔ)償,偏了的移動,歪了的旋轉(zhuǎn)。同樣,電路板上也會設(shè)計有幾個mark點,一個圓形的焊盤,攝像頭能夠根據(jù)焊盤的位置,識別出電路板當(dāng)前的位置,再根據(jù)元器件相對電路板的坐標(biāo),找到元器件所在的位置。

回流焊/波峰焊

把所有的元器件都擺放好了,電路板就會被從貼片機(jī)中推出來,由人工目檢,或者由AOI機(jī)器檢查,看看是否有元器件貼歪了或者錯了。如果沒什么問題,就要過爐了。

過爐,通過一個爐子。錫膏得加熱,才能熔化,熔化了才能把元器件固定起來。過爐就是通過回流焊的爐子,把整個電路板逐步加熱,直至焊錫熔化,然后再逐步降溫下來。整個過程通常會持續(xù)8分鐘左右。目前回流焊的爐子,都是以熱風(fēng)加熱為主。分成多個溫度區(qū),逐步加熱,在焊錫熔點之上的時間并不長,最多也就幾十秒鐘。

講到回流焊這個名字,幾乎所有人都不知道什么是“回流”,并不是說里面的風(fēng)會來回流動,更不是說焊錫從這里流到那里?;亓骱竵碜浴癛eflow Soldering”,這個“回流”的真實含義是“把固體的錫膏,變回能夠流動的液體”的意思。

過爐的過程中,錫膏會熔化,熔化了的錫膏呈現(xiàn)出液體的特征:吸附到能吸附的地方,并產(chǎn)生張力。經(jīng)常會出現(xiàn)貼片的時候貼正了,過爐之后就歪了的情況。這種往往是焊盤之間產(chǎn)生的拉力不一樣大造成的,例如有的焊盤大,有些焊盤小的芯片。這種需要通過控制錫量和錫膏形狀來解決,或者采用過爐前點膠固定的方式。

還有一種針對插針式的焊接方式,波峰焊,在老式電路板和大尺寸簡單電路板上依然有應(yīng)用,專門焊接插針電路。波峰焊的波峰,是指焊錫熔化之后,通過設(shè)備的噴口把焊錫噴出來,像小噴泉一樣,形成波浪形,把元器件的插針插入波峰中,就可以沾上焊錫,并在焊錫吸附力下把焊盤和插針焊接起來。

現(xiàn)在智能硬件領(lǐng)域,全板插接元器件的產(chǎn)品幾乎沒有,大部分都是全板SMT的,偶爾有局部大尺寸連接器可能需要通過波峰焊。

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