貼片機貼片工藝常見問題分析

李艷麗+喻波

摘 要：本文對貼片機的原理和工藝過程進行了介紹，并對典型的貼片機缺陷進行了相關研究，分析了貼片機貼片過程中的典型問題，具有一定的參考價值。

關鍵詞：貼片機；SMD；PCB

1 貼片機簡介

隨著電子工業的飛速發展，電子元器件的體積越來越小，表面貼裝元器件（SMD）逐漸成了電子器件的主流。

與之同時，表面組裝技術（ Surface Mount Technology，SMT）是現代電子產品的核心組件———PCB（ 印制電路板） 級電路模塊組裝制造、微電子組件/微系統制造的主要技術，已成為現代電子產品制造技術中必不可少的組成部分。以焊膏印刷機、貼片機、回流焊設備、波峰焊設備、AOI 檢測設備等為主要設備形成的SMT 產品組裝生產線，是典型的現代電子產品制造系統，其技術發展水平影響甚至決定了電子產品的制造水平和能力。

貼片機是SMT 產品組裝生產線中最重要的設備之一，貼片機是一種替代人工操作的高精度高速度的工業機械手，是綜合了光、機、電、氣結合的計算機化工業機器人，通過光學數字化定位準確將電子元器件安裝在設計圖紙所指定的位置上，保證了貼裝的準確性，達到高密度安裝的要求。

機器工作時貼片機的抓取頭在指定的供料器位置抓取元件，貼片機的X/Y/Z/R 四組精密機械軸承進行相互的配合運動。對抓取的器件進行識別。機器識別有二步程序，第一步：激光對器件高度（厚度）識別，檢驗與設定的參數是否一致，并進行是否貼裝或拋料判定處理；第二步：對器件平面完整性識別，拾取頭拾取器件后在對中的照相機下進行X/Y 相尺寸完整性的識別，決定進行貼裝或拋料處理。合格的元器件將安裝到指定位置上完成貼裝工作。

2 貼片機貼片過程中的常見問題

1）拋料

貼片機正常的工作過程是：貼片頭上的吸嘴到供料器的位置吸取表面貼裝元器件，然后貼片頭的光學系統對表面貼裝元器件進行掃描或照相，電腦將該表面貼裝元器件的信息和表面貼裝元器件庫中的信息進行比對，信息正確，貼片頭通過吸嘴將表面貼裝元器件吹放到已涂覆錫膏的PCB板的指定位置。如果在信息比對的過程中發生錯誤，貼片頭就會將表面貼裝元器件吹到廢料盒中，而不是PCB 上。這時貼片機會報警并停機，也就是發生了貼片機拋料現象。由于供料器的結構設計是連續供料的，所以只要貼片頭取一次料，一個表面貼裝元器件就會從包裝中被移除，無法恢復。因此，拋料既損耗了表面貼裝元器件，又大大降低了生產效率。

造成拋料的原因包括：吸嘴的原因、光學系統的原因、吸取位置的原因、真空度不足的原因、表面貼裝元件庫的原因、表貼元器件自身的原因。

a）吸嘴的原因

有些貼片機的吸嘴是由鋼管和尼龍盤組成的，這種吸嘴的鋼管最容易被撞擊，造成細鋼管和尼龍盤脫離；還有就是吸嘴在長期使用的過程中，吸嘴的端面

有了磨損，已經不是一個平面了，造成吸取過程中漏氣；再有就是吸嘴被異物堵住了，吸取不上表面貼裝元器件。這些吸嘴問題都會造成貼片機拋料。

b）光學系統的原因

如果表面貼裝元器件是CHIP元件，貼片機應該采取的是鐳射掃描系統。該系統距離運動部件比較近，很容易受到運動系統潤滑油的污染和干擾。如果表面貼裝元器件是大型芯片，貼片機應該采取的是照相識別系統，該元件照相機一般都是鏡頭沖上設計的，很容易受到灰塵和飛濺的潤滑油的污染。

c）吸取位置的原因

貼片頭取料時吸嘴不在料的中心位置，取料不正，有很大偏移。在進行電腦識別時，貼片機的誤差修正功能不足以彌補上述誤差，貼片機認為和元件庫的尺寸不一致，造成拋料。如果偏差太大，甚至會吸取不上表面貼裝元器件。

d）真空度不足的原因

真空不足，也就是感覺吸取力不夠。一些質量輕的表面貼裝元器件可以吸取，而質量重的表面貼裝元器件則吸不起來，造成拋料。這種情況大多時候是真空管路中的濾芯上雜質太多了，當然也不排除真空管路自己有破損的地方，造成真空度下降。另外即使真空度夠，有些比重特別大的元器件（如電感元件或鉭電容等）在取料時，也經常會有吸不動的情況。這些情況都會造成貼片機產生拋料故障。

e）表面貼裝元件庫的原因

貼裝程序中的元件庫存在問題。如果表面貼裝元器件是CHIP元件，同一種尺寸規格的貼裝元器件編程人員通常只做一個元件庫數據， 如0805做一個，0603做一個。但各種同尺寸規格的貼裝元器件有時是存在尺寸差異的，如0805電阻和0805電容的厚度就不同。有時候兩種0805電容的厚度也差別很大。在此情況下貼裝程序中調用的元件庫數據和貼裝元器件實物尺寸差別太大，造成貼片機拋料。

f）表貼元器件自身的原因

貼裝元器件自身的質量問題，也會給貼片機帶來拋料故障。該質量問題主要有，貼裝元器件的輪廓邊緣不整齊、貼裝元器件的尺寸誤差較大、貼裝CHIP元件的表面不平整、貼裝芯片的管腳氧化、貼裝芯片的管腳變形等。

2）元器件的抓取故障

元器件的抓取一般存在四個問題：拾取不到；拾取不牢；拾取不準；拾取不出來。

a） 拾取不到

原因如下：送料帶依靠送料器齒輪帶動送料帶送料，送料器齒輪的磨損使送料器送料不到位，這種情況也會拾取不到器件；吸嘴的大小必須與器件的大小相符合，否則會因真空不足而無法拾取器件。

b） 拾取不牢

原因如下：吸嘴不干凈有阻塞；氣路不通暢負壓能力不足，由于壓縮空氣不干凈引起真空過濾器受到阻塞；元器件表面不平整，吸嘴吸住后存在微漏氣現象造成吸不牢；降低抓取的速度，就會大大減少抓不牢問題；真空電磁閥故障。

c） 拾取不準

裝配器件的料帶與所裝配的器件不匹配，使得器件在連續送料的過程中在槽內發生擺動產生偏差，即使抓起來也會因測量的誤差而被當作拋料處理。這種情況要及時更換料帶以免造成浪費和誤工現象。這個現象一般出現在圓柱型器件中。d） 拾取不出來

包括兩種現象：料槽過于狹小器件在里面被緊緊的包裹住；料帶的覆蓋膜沒有被剝開，使得吸嘴不能抓到器件。第一種情況要更換器件料帶；第二種情況

要分析是料帶覆蓋膜的粘性過大還是回收料帶膜的齒輪咬合的不緊，一般通過調整料帶回收輪的咬合松緊度就可以解決。

參考文獻：

[1]LED封裝工藝常見異常淺析[J]. 謝勇. 現代顯示. 2009（11）