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贴片加工中可能遇到的五个问题

2020-06-12 16:03 次阅读

元器件往哪里放?

尺寸比较小的元器件,包括芯片类的,都是编带存储的。通过纸质或者塑料的料带,把元器件一颗一颗的按照相同的顺序嵌入到料带中,再卷成一卷一卷的。料带上有很多标准尺寸的孔,这些孔可以卡在物料输送器的齿轮上,齿轮带着物料一点一点的往前送。

物料输送器,叫做飞达。这个名字纯粹是音译的,Feeder。原意是喂食器、饲养员。很形象的表达出这个东西的作用:给贴片机喂物料的。

飞达整整齐齐的排列在贴片机两端,贴片机的机械手,按照程序设定,从飞达上拾取元器件,并摆放在电路板上。

对于大尺寸的元器件或者未编成卷带的散料,也可以放在托盘上,机械手也可以从托盘上拾取物料。

贴片加工中可能遇到的五个问题

机械手是怎么把这么小的元器件抓起来的?

实际上贴片机的机械手臂,并不是靠手指把元器件抓起来的,而是靠真空吸起来的。每一个手臂上有好多个吸嘴,每个吸嘴可以吸起来一个元器件。吸嘴多了,机械臂移动一次就可以吸取很多个元器件,并且摆放很多次,生产效率就会更高。

不同尺寸的元器件,吸嘴是不一样的,从高中物理可以看出来,相同的压强下,面积越大力越大,所以吸芯片和连接器这种比较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。

重量比较大的东西,移动的时候惯性也会比较大,所以贴片机会划分为几个区域,大元器件区域的机械手臂移动的比较慢,小元器件区域的移动的快很多。

从贴片机吸元器件这个原理上,不难理解,对于插针、顶针这样的尖头的元器件,物料出厂的时候都带有一个塑料的盖子,因为没有一个平面,是无法吸起来的。对于USB口这样的表面有小的开口的元器件,出厂的时候会贴有一小块高温胶纸,其目的也是防止吸嘴漏气了。

机械手怎么知道元器件该放在哪里?

生产资料里,会有坐标文件,标示每一个元器件在电路板上的坐标。上线贴片前,产线工程师会对着生产资料,把每个元器件的贴片信息录入到贴片机的操作软件里去。

这样贴片机就知道从哪一个飞达拿多少颗元器件,放在电路板的哪个位置了。

这个过程在工厂叫做编程,SMT工厂有专门的程序工程师负责录入这些信息,一个几百颗元器件的电路板的编程,需要花费大半天的时间。

如何对准电路板和元器件?

电路板是通过传送带送到贴片机里去的,元器件在料带里,也不是卡的严严实实的,是会晃动的。贴片机必须要能够判断电路板的精确位置,并把元器件精准的摆放到位。

贴片机,是通过机械臂上的摄像头来识别电路板和元器件的。每一个元器件被拿起来之后,都会被照一张相,通过对这张相片的图像识别,能够看的出来是否吸歪了,如果歪了,根据图像上歪的数据,系统会自动对贴片位置做一定的补偿,偏了的移动,歪了的旋转。同样,电路板上也会设计有几个mark点,一个圆形的焊盘,摄像头能够根据焊盘的位置,识别出电路板当前的位置,再根据元器件相对电路板的坐标,找到元器件所在的位置。

贴片加工中可能遇到的五个问题

回流焊/波峰焊

把所有的元器件都摆放好了,电路板就会被从贴片机中推出来,由人工目检,或者由AOI机器检查,看看是否有元器件贴歪了或者错了。如果没什么问题,就要过炉了。

过炉,通过一个炉子。锡膏得加热,才能熔化,熔化了才能把元器件固定起来。过炉就是通过回流焊的炉子,把整个电路板逐步加热,直至焊锡熔化,然后再逐步降温下来。整个过程通常会持续8分钟左右。目前回流焊的炉子,都是以热风加热为主。分成多个温度区,逐步加热,在焊锡熔点之上的时间并不长,最多也就几十秒钟。

讲到回流焊这个名字,几乎所有人都不知道什么是“回流”,并不是说里面的风会来回流动,更不是说焊锡从这里流到那里。回流焊来自“Reflow Soldering”,这个“回流”的真实含义是“把固体的锡膏,变回能够流动的液体”的意思。

过炉的过程中,锡膏会熔化,熔化了的锡膏呈现出液体的特征:吸附到能吸附的地方,并产生张力。经常会出现贴片的时候贴正了,过炉之后就歪了的情况。这种往往是焊盘之间产生的拉力不一样大造成的,例如有的焊盘大,有些焊盘小的芯片。这种需要通过控制锡量和锡膏形状来解决,或者采用过炉前点胶固定的方式。

还有一种针对插针式的焊接方式,波峰焊,在老式电路板和大尺寸简单电路板上依然有应用,专门焊接插针电路。波峰焊的波峰,是指焊锡熔化之后,通过设备的喷口把焊锡喷出来,像小喷泉一样,形成波浪形,把元器件的插针插入波峰中,就可以沾上焊锡,并在焊锡吸附力下把焊盘和插针焊接起来。

现在智能硬件领域,全板插接元器件的产品几乎没有,大部分都是全板SMT的,偶尔有局部大尺寸连接器可能需要通过波峰焊。

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