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SMT实用工艺基础-SMT生产线及其主要设备

作者:博维科技 时间:2018-08-01 14:22
6.1SMT生产线
SMT生产线按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生产线;按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。
全自动生产线是指整条生产线的设备都是全自动设备,通过自动上板机、缓冲连接和卸板机将所有生产设备连成一条自动线;半自动生产线是指主要生产设备没有连接起来或没有完全连接起来,印刷机是半自动的,需要人工印刷或人工装卸印制板。
大型生产线是指具有较大的生产能力,一条大型单面贴装生产线上的贴装机由一台多功能机和多台高速机组成;一条大型双面贴装生产线千一台翻板机可将两条单面贴装生产线连接一起。
中、小型SMT生产线主要适合研究所和中小型企业使用,满足多品种、中小批量或单一品种、中小批量的生产任务,可以是全自动线或半自动线。贴装机一般选用中、小型机,如果产量比较小,可采用一台速度较高的多功能机,如果有一定的生产量,可采用一台多功能机和一至两台高速机。
图6-1为中、小型SMT自动流水生产线设备配置示意图
 
图6-1 中、小型SMT自动流水生产线设备配置平面方框示意图
图中:
1――自动上板装置
2――高精密全自动印刷机
3――缓冲带(检查工位)
4――高速贴装机
5――高精度、多功能贴装机
6――缓冲带(检查工位)
7――热风或热风+远红外再流焊炉
8――自动卸板装置
说明:如果半自动印刷机,生产线不能连线。
6.2 SMT生产线主要设备
SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。
 一.印刷机
 印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的,其功能是将焊膏或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。
 用于SMT的印刷机大致分为三种档次:手动、自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据具体情况配置各种功能,以提高印刷精度。例如:视觉识别系统、干、湿和真空吸擦板功能、调整离板速度功能、工作台或刮刀45°角旋转功能(用于窄间距QFP器件),以及二维、三维测量系统等。
1.印刷机的基本结构
无论是那一种印刷机,都由以下几部分组成:
(1)夹持基板(PCB)的工作台
包括工作台面、真空或边夹持机构、工作台传输控制机构。
 (2)印刷头系统
 包括刮刀、刮刀固定机构、印刷头的传输控制系统等。
(3)丝网或模板以及丝网或模板的固定机构。
(4)为保证印刷精度而配置的其它选件。
包括视觉对中系统、擦板系统;二维、三维测量系统等。
2.印刷机的工作原理
焊膏和贴片胶都是触变流体,具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时,对焊膏产生一定的压力,推动焊膏在刮板前滚动,产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变,切变力使焊膏的粘性下降,有利于焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的粘度之间都存在一定的制约关系,因此,只有正确地控制这些参数,才能保证焊膏的印刷质量。
3.印刷机的主要技术指标    
       最大印刷面积:根据最大的PCB尺寸确定。
       印刷精度:根据印制板组装密度和器件的引脚间距或球距的最小尺寸确定,一般要求达到±0.025mm。
       印刷速度:根据产量要求确定。
二.贴装机
       贴装机相当于机器人的机械手,把元器件按照事先编制好的程序从它的包装中取出,并贴放到印制板相应的位置上。
 1.贴装机的的基本结构
 (1)底座——用来安装和支撑贴装机的全部部件,目前趋向采用铸铁件。铸铁件具有质量大、振动小的特点,有利于保证贴装精度。
 (2)供料器——供料器用来放置各种包装形式的元器件,有散装、编带、管装和托盘四种类型。贴装时将各种类型的供料器分别安装到相应的供料器架上。
 (3)印制电路板传输装置——目前大多数贴装机直接采用轨道传输,也有一些贴装机采用工作台传输,即把PCB固定在工作台上,工作台在传输轨道上运行。
 (4)贴装头—贴装头是贴装机上最复杂、最关键的部件,它相当于机械手,用来拾取和贴放元器件。
 (5)贴装头的x、Y定位传输装置——有机械丝杠传输(一般采用直流伺服电机驱动);磁尺和光栅传输。从理论上讲,磁尺和光栅传输的精度高于丝杠传输;但是在维护修理方面,丝杠传输比较容易。
 (6)贴装工具(吸嘴)——不同形状、大小的元器件要采用不同的吸嘴进行拾放,一般元器件采用真空吸嘴,对于异形元件(例如没有吸取平面的连接器等)也有采用机械爪结构的。
 (7)对中系统——有机械对中、激光对中、激光加视觉对中,以及全视觉对中系统。
 (8)计算机控制系统——计算机控制系统是贴装机所有操作的指挥中心,目前大多数贴装机的计算机控制系统采用Windows界面。
 2.贴装机的主要技术指标
 (1)贴装精度:贴装精度包括三个内容:贴装精度、分辨率和重复精度。
       贴装精度——是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。一般来讲,贴装Ch中元件要求达到±0.1mm,贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。
       分辨率——分辨率是贴装机运行时最小增量(例如丝杠的每个步进为0.01 mm,那么该贴装机的分辨率为0.1mm)的一种度量,衡量机器本身精度时,分辨率是重要指标。但是,实际贴装精度包括所有误差的总和,因此,描述贴装机性能时很少使用分辨率,一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。
       重复精度——重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。贴装精度、分辨率、重复精度之间有一定的相关关系。
(2)贴片速度:一般高速机贴装速度为0.2S/Chip元件以内,目前最高贴装速度为0.06S/Ch中元件;高精度、多功能机一般都是中速机,贴装速度为0.3-0.6S/Chip元件左右。
(3)对中方式:贴片的对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光和视觉混合对中等。其中,全视觉对中精度最高。
(4)贴装面积:由贴装机传输轨道以及贴装头运动范围决定,一般最小PCB尺寸为50x50mm,最大PCB尺寸应大于250x300mm。
(5)贴装功能:一般高速贴装机主要可以贴装各种Chip元件和较小的SMD器件(最大25x30mm左右);多功能机可以贴装从1.0x0.5mm(目前最小可贴装0.6x0.3mm)——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件,还可以贴装连接器等异形元器件,最大连接器的长度可达150mm。
(6)可贴装元件种类数:可贴装元件种类数是由贴装机供料器料站位置的数量决定的(以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量)。一般高速贴装机料站位置大于120个,多功能机制站位置在60—120之间。
(7)编程功能:是指在线和离线编程以及优化功能。
 三.再流焊炉
       再流焊炉是焊接表面组装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外炉加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉,以及红外加热风炉。
   1.再流焊炉的基本结构
       再流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置,以及计算机控制系统组成。
       再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。
    2.再流焊炉的主要技术指标
    (1)温度控制精度(指传感器灵敏度):应达到±0.1-0.2;
    (2)传输带横向温差:要求土5℃以下:
    (3)温度曲线测试功能:如果设备无此配置,应外购温度曲线采集器;
    (4)最高加热温度:一般为300-350℃,如果考虑无铅焊料或金属基板,应选择350℃以上。
    (5)加热区数量和长度:加热区数量越多、长度越长,越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择4-5温区,加热区长度1.8m左右即能满足要求。
(6)传送带宽度:应根据最大和最宽PCB尺寸确定

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