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表面贴装SMT贴片加工原理

发布时间:2020-01-10

          目前市场上一般SMT生产工艺包括焊膏印刷、贴片和回流焊三个步骤,所以要组成一条完整的SMT生产线,必然包括实施上述工艺步骤的设备:印刷机、贴片机和回流焊炉。特别是贴片机,往往会占到整条生产线投资的70%以上,所以贴片机的选择最为关键。


  1:贴片机

      目前生产贴片机的厂家众多,结构也各不相同,但按规模和速度大致可分为大型高速机(俗称“高档机”)和中型中速机(俗称“中档机”),其他还有小型贴片机和半自动/手动贴片机。一部大型机的价格一般为中型机的3倍至4倍。生产大型高速贴片机的厂商主要有Panasonic、Siemens、Fuji、Universal、Assembleon、Hitachi等;生产中型中速贴片机的厂商主要有Juki、Yamaha、Samsung、Mirae、Mydata等。其中Panasonic、Siemens、Fuji贴片机的市场占有率最高,号称贴片机市场的“三驾马车”。

  无论对于大型机厂商还是对中型机厂商来说,所推荐的SMT生产线一般由2台贴片机组成:一台片式Chip元件贴片机(俗称高速贴片机)和一台IC元件贴片机(俗称高精度贴片机),这样各司其责,有利于贴片机发挥出最高的贴片效率。但现在情况正发生着改变,由于很多商都推出了多功能贴片机,使SMT生产线只有一台贴片机成为可能。一台多功能贴片机在保持较高贴片速度的情况下,可以完成所有元件的贴装,减少了投资,这种贴片机颇受中小企业、科研院所的青睐。

                                         

   

结构:

   目前贴片机结构大致可分为四种类型:动臂式(又称“拱架式”)、复合式、转塔式和大型平行系统。

 动臂式机器是最传统的贴片机,具有较好的灵活性和精度,适用于大部分元件,高精度机器一般都是这种类型,但其速度无法与复合式、转塔式和大型平行系统相比。动臂式机器分为单臂式和多臂式,单臂式是最早发展起来的现在仍然使用的多功能贴片机。在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机可将工作效率成倍提高,如美国Universal公司的GSM2贴片机就有两个动臂安装头,可交替对一块PCB进行安装。动臂式机器的结构如图1所示。绝大多数贴片机厂商均推出了采用这一结构的高精度贴片机和中速贴片机,例如环球公司的GSM系列、Assembleon公司的ACM、Hitachi公司的TIM-X、Fuji公司的QP-341E和XP系列、Panasonic公司的BM221、Samsung公司的CP60系列、Yamaha公司的YV系列、Juki公司的KE系列、Mirae公司的MPS系列


2:.印刷机

    与贴片机的情况不同,印刷机的厂商要少许多,主要有美国的MPM、国的DEK、日本的Minami、Hitachi、德国的EKRA,特别是前两家,市场占有率较其他厂商高出许多。

     印刷机可分为半自动和全自动两种,半自动不能与其他SMT设备连接,需要人为干预(例如传送板子),但结构简单、价格便宜(仅相当于全自动机型的1/10~1/5),适合科研院所使用,典型机型有DEK的248。全自动印刷机可连进SMT生产线里,无须人为干预,自动化程度高,适用于规模化生产。如英国DEK公司的DEK265 INFINITY型印刷机就是一种具有伺服压力控制系统的全自动印刷机。印刷参数用计算机数字化设置,丝网和基板的标记可用其视觉系统自动识别对准,其印刷重复定位精度可达±0.004mm、印刷循环周期为8秒。其他较典型机型有MPM的UP3000系列、Minami的MK系列、EKRA的X5。

         

  

      需要指出,在传统的焊膏印刷过程中,影响印刷效果的最大变量之一是放置在模板上的焊膏品质不断地变化;焊膏中助焊剂的蒸发;焊剂中的低沸点溶剂的蒸发;锡球在开放的环境中氧化及焊膏在印刷暂停时可印性变差等。另外,随着焊膏的使用,刮刀推动的焊膏量减少,从而引起漏印,或者由于过多的焊膏粘在刮刀上而引起网孔不能完全填满。解决这个问题的办法是将焊膏放在一个容器里,采用自动焊膏涂敷系统,就可以保证焊膏适时适量地加到模板上。另外,使用带有涂敷系统的容器还可减少焊膏在操作者面前的暴露程度,并且使设备和其他工具尽量保持干净。目前MPM和DEK公司都开始采用这一新技术,MPM称之为“流变泵”,DEK称之为“ProFlow”。


3:回流焊炉

      回流焊接设备正向着高效、多功能、智能化发展,其中有具有独特的多喷口气流控制的回流焊炉、带氮气保护的回流焊炉、带局部强制冷却的回流焊炉、可以监测元器件温度的回流焊炉、带有双路输送装置的回流焊炉、带中心支撑装置的回流焊炉等。除了上述这些新型回流焊炉外,智能化再流炉也已经出现了,其调整运转由内置计算机控制,在Window视窗操作环境下可很方便使用键盘或光笔输入各种数据,又可迅速地从内存中取出或更换回流焊工艺曲线,节省调整时间,提高了生产效率。智能化回流焊炉的许多机构的运作,例如:回流炉自动启动和停止,在规定时间选定存储的回流焊工艺曲线,自动调整加热区设置,启动回流焊炉,到时关闭,链式传送带宽度自动调节,与加工印制板尺寸相匹配,通氮工艺与常规空气回流焊工艺变换等功能的自动设置都不必人工操作,全由计算机程序控制。智能化回流焊炉的出现,给SMT焊接工艺增添了新的活力。

    


     回流焊炉的主要厂家有美国BTU、Heller、德国ERSA、SEHO、荷兰的SOLTEC及日本ANTOM等公司。回流焊炉国内厂家也可制造,例如劲拓、创益等,尽管在功能性、稳定性、温控精度上与国外先进水平有些差距,但性能完全可以满足需求,价格也要便宜很多。