自动贴装技术

自动贴装技术2024/3/29自动贴装技术内容1贴装元器件的工艺要求2自动贴装机贴装原理3如何提高自动贴装机的贴装质量4

如何提高自动贴装机的贴装效率5.贴片故障分析及排除方法自动贴装技术1.贴装元器件的工艺要求a各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求。b贴装好的元器件要完好无损。C贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.1mm。d元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。自动贴装技术

保证贴装质量的三要素：a元件正确b位置准确c压力（贴片高度）合适。自动贴装技术a元件正确——要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；自动贴装技术b位置准确——元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥；正确不正确自动贴装技术

对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等器件的自定位作用比较小，贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。如果贴装位置超出允许偏差范围，必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。否则再流焊后必须返修，会造成工时、材料浪费，甚至会影响产品可靠性。生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。手工贴装或手工拨正时要求贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正，以免焊膏图形粘连，造成桥接。

引脚宽度方向：P＞引脚宽度的3/4

引脚长度方向：引脚的跟部和趾部在焊盘上PP自动贴装技术BGA贴装要求BGA的焊球与相对应的焊盘一一对齐；焊球的中心与焊盘中心的最大偏移量小于1/2焊球直径。DD＜1/2焊球直径自动贴装技术c压力（贴片高度）——贴片压力（Z轴高度）要恰当合适贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移；贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连，再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造成贴片位置偏移，严重时还会损坏元器件。自动贴装技术贴片压力（吸嘴高度）自动贴装技术2.自动贴装机贴装原理2.1PCB基准校准原理2.2元器件贴片位置对中方式与对中原理自动贴装技术2.1PCB基准校准原理自动贴装机贴装时，元器件的贴装坐标是以PCB的某一个顶角（一般为左下角或右下角）为源点计算的。而PCB加工时多少存在一定的加工误差，因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。基准校准采用基准标志（Mark）和贴装机的光学对中系统进行。自动贴装技术基准标志①什么是基准标志？基准标志是一个特定的标记，属于电路图形的一部分。用来识别和修正电路图形偏移量，以此保证精确的贴装。②基准标志的类型——有两种类型：PCB基准标志和局部基准标志a)PCB基准标志：用来修正PCB之间的电路图形偏移量。b)局部基准标志：用来修正大的SMD的焊盘图形偏移量。③一个基准标志：测量直线运动方向（XY）的偏移量。两个基准标志：测量直线运动方向（XY）和旋转角度（T）的偏移量。自动贴装技术aPCBMarK的作用和PCB基准校准原理

PCBMarK是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCBMark照一个标准图像存入图像库中，并将PCBMarK的坐标录入贴片程序中。贴片时每上一块PCB，首先照PCBMark，与图像库中的标准图像比较：一是比较每块PCBMark图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为PCB的型号错误，会报警不工作；二是比较每块PCBMark的中心坐标与标准图像的坐标是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量（见图5中△X、△Y）修正每个贴装元器件的贴装位置。以保证精确地贴装元器件。

利用PCBMar修正PCB加工误差示意图自动贴装技术b局部Mark的作用多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠PCBMar不能满足定位要求，需要采用2—4个局部Mark单独定位，以保证单个器件的贴装精度。自动贴装技术2.2元器件贴片位置对中方式与对中原理元器件贴片位置对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光与视觉混合对中。

(1)机械对中原理（靠机械对中爪对中）

(2)激光对中原理（靠光学投影对中）

(3)视觉对中原理（靠CCD摄象，图像比较对中）自动贴装技术自动贴装技术

元器件贴片位置视觉对中原理

贴片前要给每种元器件照一个标准图像存入图像库中，贴片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图像比较：一是比较图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为该元器件的型号错误，会根据程序设置抛弃元器件若干次后报警停机；二是将引脚变形和共面性不合格的器件识别出来并送至程序指定的抛料位置；三是比较该元器件拾取后的中心坐标X、Y、转角T与标准图像是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量修正该元器件的贴装位置。

元器件贴片位置光学对中原理示意图自动贴装技术3.如何提高自动贴装机的贴装质量(1)编程(2)制作Mark和元器件图像(3)贴装前准备(4)开机前必须进行安全检查，确保安全操作。(5)安装供料器(6)必须按照设备安全技术操作规程开机(7)首件贴装后必须严格检验(8)根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像(9)设置焊前检测工位或采用AOI(10)连续贴装生产时应注意的问题(11)检验时应注意的问题自动贴装技术(1)编程贴片程序编制得好不好，直接影响贴装精度和贴装效率。贴片程序由拾片程序和贴片程序两部分组成。拾片程序就是告诉机器到哪里去拾片、拾什么样封装的元件、元件的包装是什么样的等拾片信息。其内容包括：每一步的元件名、每一步拾片的X、Y和转角T的偏移量、供料器料站位置、供料器的类型、拾片高度、抛料位置、是否跳步。贴片程序就是告诉机器把元件贴到哪里、贴片的角度、贴片的高度等信息。其内容包括：每一步的元件名、说明、每一步的X、Y坐标和转角T、贴片的高度是否需要修正、用第几号贴片头贴片、采用几号吸嘴、是否同时贴片、是否跳步等，贴片程序中还包括PCB和局部Mark的X、Y坐标信息等。自动贴装技术贴片程序的编制内容①编辑PCB数据并注解程序 ——输入有关PCB的数据，象PCB尺寸和定位方式。注解对程序的说明。②编辑基准标志点（MARK）数据——记录图像和它中心点的坐标值。③编辑贴片数据（X、Y坐标和转角T）——输入元器件的贴片数据。④编辑拾取数据——输入元器件的拾取数据。除了托盘式供料器外，其余元器件不需要输入拾取坐标值。可通过数据库，输入与拾取相关的数据。自动贴装技术编制贴片程序必须掌握的基本知识坐标系统源点数据库(Library)编码(Code)教导用摄像机的工作范围每个贴装头的拾片工作范围贴装头之间距离自动贴装技术坐标系统ZPP(X、Y、Z=(8、5、15)X——面对贴装机，从源点向左为正方向，向右为负方向（以0.01mm的数值递增）Y——对于Y轴，指向贴装机后部为正，指向贴装机前面为负（以0.01mm的数值递增）Z——在Z轴上，向上为正，向下为负（以0.01mm的数值递增）YX坐标值和旋转角度分别由X，Y，Z和T值表示。这些值都以各自的坐标系统为基准标志，它们的大小取决于坐标系统的源点位置。自动贴装技术

T——以Z轴中心为源点的旋转角度。向下看时，顺时针旋转为负值，逆时针旋转为正值。（以0.01

的度数递增）

注：不同的机器，有不同的规定。YX-T+TZ自动贴装技术①PCB源点：位于PCB的右下角。贴装位置的坐标值取决于此点②贴装处的Z轴源点：位于PCB的上表面。源点PCB源点，贴装处的Z轴源点，拾取处的Z轴源点自动贴装技术③拾取处的Z轴源点：

a)对于编带供料器，位于供料器的基座上。

b)对于托盘供料器，位于Pallt板台的上表面。

托盘放在Pallt板台的上表面上。自动贴装技术数据库(Library)①什么是库？——库指的是供编程用的事先做好的数据库。编程时可从库里选择数据进行输入，使编程十分省力。也可以对库中的数据进行修改和添加新的数据。②进入库的方法——通过MainMenu>Program，来打开程序编辑器，选择库菜单，或通过MainMenu>Edit直接进入库。自动贴装技术③库的种类a)元件库 元件数据与图形库和吸嘴库相连。在元件库下还有：*图像库 每一种元件都有一个图象*吸嘴库 吸嘴尺寸，真空压力和其他数据。 b)托板库 托盘在托盘供料器架上的联系数据（第几层、和前后位置）。C)包装库 供料器的包装类型。（纸带、管装等）d)供料器库 供料器数据e)托盘库 托盘的数据自动贴装技术④用户数据库的产生a)从专家库中Copy单击MainMenu>Edit>CopyLibrary，在弹出的专家库选择需要的数据复制到用户库中b)库中没有的，可在用户库中登记。自动贴装技术编码(Code)①编码——是编程时用来联系各种库数据的元件名称。因此每一种元件都有一个编码，程序编辑器和库能通过编码联系起来。②对编码的规定系统认定字母相同，大小写不同的编码为不同的编码。例如：将“1608CHIP”和“1608chip”看做不同的编码。¥/：//*？“<>|不能用做编码最长14个字符自动贴装技术贴装头之间距离

（例如某贴装机为：同轴六头）相邻料站之间距离：15mm相邻贴装头之间的距离=两个料站之间距离=30mm自动贴装技术每个贴装头的拾片工作范围

（例如某贴装机为：同轴六头）贴装头 工作范围极限（右起）工作范围极限（左起） 1号 STNo.1

STNo.50 2号 STNo.3 STNo.52 3号 STNo.5 STNo.54 4号 STNo.7 STNo.56 5号 STNo.9 STNo.58 6号 STNo.11 STNo.60 自动贴装技术教导用摄像机的工作范围

（例如某贴装机为：同轴六头）前供料器从右起编号。号码是从1到60；后供料器从左起行编号，号码也是从1到60。在贴装头右边的主教摄像机和在贴装头左边的辅教摄像机都能够进行教导。但由于它们的安装位置不同，工作范围也不同。例如：两台摄像机都能移到的范围：STNo.15—43（前和后）主教摄像机的工作范围STNo.15—60辅教摄像机的工作范围STNo.44—60，仅能使用。教导机器处理最大PCB时，主教摄像机的摄影范围能覆盖整个PCB，辅教摄像机则不能。自动贴装技术贴装程序表自动贴装技术拾片程序表自动贴装技术元件库自动贴装技术

编程方法——编程有离线编程和在线编程两种方法。对于有CAD坐标文件的产品可采用离线编程，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。a离线编程离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制贴片程序的工作。离线编程可以节省在线编程时间，减少贴装机停机时间，提高设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。离线编程软件由两部分组成：CAD转换软件和自动编程并优化软件。离线编程的步骤：PCB程序数据编辑自动编程优化并编辑将数据输入设备在贴装机上对优化好的产品程序进行编辑校对检查并备份贴片程序。自动贴装技术b在线（自学）编程（又称为示教编程）在线编程是在贴装机上人工输入拾片和贴片程序的过程。拾片程序完全由人工编制并输入。贴片程序是通过教学摄象机对PCB上每个贴片元器件贴装位置的精确摄象，自动计算并记录元器件中心坐标（贴装位置），然后通过人工优化而成。自动贴装技术自学编程（示教编程）方法1.调节传送导轨的宽度2.安装顶针3.设置边定位，设置针定位4.LOADPCB5.制作Mark图像，输入Mark坐标6.从元件库中选择（或制作）元件图像5.示教输入元件贴片坐标自动贴装技术元件的X、Y坐标输入法：一点法如，两点法QFP的X、Y坐标输入法：两点法。四点法自动贴装技术Tray的输入法自动贴装技术编程注意事项aPCB尺寸、源点等数据要准确；b拾片与贴片以及各种库的元件名要统一；c凡是程序中涉及到的元器件，必须在元件库、包装库、供料器库、托盘库、托盘料架库、图像库建立并登记，各种元器件所需要的吸嘴型号也必须在吸嘴库中登记；d建立元件库时，元器件的类型、包装、尺寸等数据要准确；e在线编程时所输入元器件名称、位号、型号等必须与元件明细和装配图相符；编程过程中，应在同一块PCB上连续完成坐标的输入，重新上PCB或更换新PCB都有可能造成贴片坐标的误差。输入数据时应经常存盘，以免停电或误操作而丢失数据；自动贴装技术f在线编程时人工优化原则—换吸嘴的次数最少。—拾片、贴片路径最短。—多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。g对离线编程优化好的程序复制到贴装机后根据具体情况应作适当调整，例如：对排放不合理的多管式振动供料器根据器件体的长度进行重新分配，尽量把器件体长度比较接近的器件安排在同一个料架上。并将料站排放得紧凑一点，中间尽量不要有空闲的料站，这样可缩短拾元件的路程；把程序中外形尺寸较大的多引脚窄间距器件例如160条引脚以上的QFP，大尺寸的PLCC、BGA以及长插座等改为SinglePickup单个拾片方式,这样可提高贴装精度。自动贴装技术h无论离线编程或在线编程的程序，编程结束后都必须按工艺文件中元器件明细表进行校对检查，校对检查完全正确后才能进行生产。主要检查以下内容：——校对程序中每一步的元件名称、位号、型号规格是否正确。对不正确处按工艺文件进行修正；——检查贴装机每个供料器站上的元器件与拾片程序表是否一致；——将完全正确的产品程序拷贝到备份软盘中保存；自动贴装技术(2)制作Mark和元器件图像

制作Mark图像Mark图像做得好不好，直接影响贴装精度和贴装效率，如果Mark图像做得虚，也就是说，Mark图像与Mark的实际图形差异较大时，贴片时会不认Mark而造成频繁停机，因此对制作Mark图像有以下要求：aMark图形尺寸要输入正确；bMark的寻找范围要适当，过大时会把PCB上Mark附近的图形划进来，造成与标准图像不一致，过小时会造成某些PCB由于加工尺寸误差较大而寻找不到Mark；c照图像时各光源的光亮度一定要恰当，显示OK以后还要仔细调整；d使图像黑白分明、边缘清晰；e照出来的图像尺寸与Mark图形的实际尺寸尽量接近。自动贴装技术制作Mark图像自动贴装技术制作元器件视觉图像元器件视觉图像做得好不好，直接影响贴装效率，如果元器件视觉图像做得虚（失真），也就是说，元器件视觉图像的尺寸与元器件的实际差异较大时，贴片时会不认元器件出现抛料弃件现象，从而造成频繁停机，因此对制作元器件视觉图像有以下要求：a元器件尺寸要输入正确；b元器件类型的图形方向与元器件的拾取方向一致；c失真系数要适当；d照图像时各光源的光亮度一定要恰当，显示OK以后还要仔细调整；e通过仔细调整灯光，使图像黑白分明、边缘清晰；f照出来的图像尺寸与元器件的实际尺寸尽量接近。g做完元器件视觉图像后应将吸嘴上的元器件放回原来位置，尤其是用固定摄象机照的元器件，否则元器件会掉在镜头内损坏镜头。hADA（自动数据处理）功能的应用—CCD照相后自动记录元件数据。自动贴装技术制作元器件视觉图像自动贴装技术制作QFP视觉图像自动贴装技术(3)贴装前准备

贴装前准备工作是非常重要的，一旦出了问题，无论在生产过程中或产品检验时查出问题，都会造成不同程度的损失。贴装前应特别做好以下准备：a根据产品工艺文件的贴装明细表领料（PCB、元器件）并进行核对。b对已经开启包装的PCB，根据开封时间的长短及是否受潮或污染等具体情况，进行清洗和烘烤处理。c对于有防潮要求的器件，检查是否受潮，对受潮器件进行去潮处理。开封后检查包装内附的湿度显示卡，当指示湿度＞10％（在23℃±5℃时读取）,说明器件已经受潮，在贴装前需对器件进行去潮处理。去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱，在125±1℃下烘烤12—48h。自动贴装技术(4)开机前必须检查以下内容，应确保安全操作。a检查压缩空气源的气压应达到设备要求，应达到6kg/cm2以上。b检查并确保导轨、贴装头移动范围内、自动更换吸嘴库周围、托盘架上没有任何障碍物。自动贴装技术(5)安装供料器安装编带供料器装料时，必须将元件的中心对准供料器的拾片中心。安装多管式振动供料器时，应把器件体长度接近的器件安排在同一个振动供料器上。安装供料器时必须按照要求安装到位，安装完毕，必须由检验人员检查，确保正确无误后才能进行试贴和生产。自动贴装技术(6)必须按照设备安全技术操作规程开机(7)首件贴装后必须检验检验项目：a各元件位号上元器件的规格、方向、极性是否与工艺文件（或表面组装样板）相符；b元器件有无损坏、引脚有无变形；c元器件的贴装位置偏离焊盘是否超出允许范围。自动贴装技术检验方法：检验方法要根据各单位的检测设备配置以及表面组装板的组装密度而定。普通间距元器件可用目视检验，高密度窄间距时可用放大镜、3~20倍显微镜、在线或离线自动光学检查设备（AOI）。自动贴装技术检验标准：按照本单位制定的企业标准或参照其它标准（例如IPC标准或SJ/T10670-1995SMT通用技术要求执行）注意：应根据焊膏印刷质量以及焊盘间距等具体情况可适当放宽或严格允许偏差范围。贴装时还要注意：元件焊端必须接触焊膏图形可调整印刷精度，也可以根据焊膏图形的偏移量调整贴片坐标自动贴装技术日本松下为了应对高密度贴装

开发了APC系统高密度贴装时，把印刷焊膏偏移量的信息传输给贴装机，贴装元件时对位中心是焊膏图形，而不是焊盘。贴装0402（公制）工艺中采用APC系统后，明显的减少了元件浮起和立碑现象。APC系统（AdvancedProcessContrl）——通过测定上一个工序的品质结果，来控制后一个工序的技术。应用APC贴装传统贴装自动贴装技术(8)根据首件试贴和检验结果调整程序或重做视觉图像如检查出元器件的规格、方向、极性错误，应按照工艺文件进行修正程序；

①若PCB的元器件贴装位置有偏移，用以下两种方法调整：a若PCB上的所有元器件的贴装位置都向同一方向偏移，这种情况应通过修正PCBMark的坐标值来解决。把PCBMark的坐标向元器件偏移方向移动，移动量与元器件贴装位置偏移量相等，应注意每个PCBMark的坐标都要等量修正。b若PCB上的个别元器件的贴装位置有偏移，可估计一个偏移量在程序表中直接修正个别元器件的贴片坐标值，也可以用自学编程的方法通过摄象机重新照出正确的坐标。自动贴装技术②如首件试贴时，贴片故障比较多要根据具体情况进行处理a拾片失败。如拾不到元器件可考虑按以下因素进行检查并处理：拾片高度不合适，由于元件厚度或Z轴高度设置错误，检查后按实际值修正；拾片坐标不合适，可能由于供料器的供料中心没有调整好，应重新调整供料器；—编带供料器的塑料薄膜没有撕开，一般都是由于卷带没有安装到位或卷带轮松紧不合适，应重新调整供料器；吸嘴堵塞、吸嘴表面不干净或吸嘴端面磨损、有裂纹，应清洗或更换吸嘴；吸嘴型号不合适，若孔径太大会造成漏气，若孔径太小会造成吸力不够，应根据元器件尺寸和重量选择吸嘴；气压不足或气路堵塞，检查气路是否漏气、增加气压或疏通气路。自动贴装技术b弃片或丢片频繁，可考虑按以下因素进行检查并处理：图像处理不正确，应重新照图像；元器件引脚变形；元件电极不平整，外形不规范；元器件本身的尺寸、形状与颜色不一致，对于管装和托盘包装的器件可将弃件集中起来，重新照图像；吸嘴型号不合适、真空吸力不足等原因造成贴片路途中飞片；吸嘴端面有焊膏或其它赃物，造成漏气；吸嘴端面有损伤或有裂纹，造成漏气。自动贴装技术(9)设置焊前检测工位或采用AOI在焊盘设计正确与焊膏的印刷质量有保证的前提下，贴装后、进入再流焊炉前设置人工检测工位或采用AOI，是减少和消除焊接缺陷、提高直通率的有效措施。（元器件、焊膏、PCB加工质量、再流焊温度曲线也要满足要求）自动贴装技术(10)连续贴装生产时应注意的问题应严格按照操作规程进行生产。a拿取PCB时不要用手触摸PCB表面，以防破坏印刷好的焊膏；b报警显示时，应立即按下警报关闭键，查看错误信息并进行处理；c贴装过程中补充元器件时一定要注意元器件的型号、规格、极性和方向，要制定检查确认机制；d贴装过程中，要随时注意废料槽中的弃料是否堆积过高，并及时进行清理，使弃料不能高于槽口，以免损坏贴装头；自动贴装技术(11)检验时应注意的问题

a)首件自检合格后送专检，专检合格后再批量贴装。b)检验方法与检验标准同首件检验。c)有窄间距(引线中心距0.65mm以下)时，必须全检。d)无窄间距时，可按取样规则抽检。e)如检查出贴装错误或位置偏移，应及时反馈到贴装工序进行修正。自动贴装技术4.

如何提高自动贴装机的贴装效率(1)首先要按照DMF要求进行PCB设计a）Mark设置要规范；b）PCB的外形、尺寸、孔定位、边定位的设置要正确，必须符合贴装机的要求；c）小尺寸的PCB要加工拼板。可以减少停机和传输时间。(2)优化贴片程序

优化原则：—换吸嘴的次数最少。—拾片、贴片路程最短。—多头贴装机还应考虑每次同时拾片数量最多。自动贴装技术(3)多品种小批量时采用离线编程(4)换料和补充元件可采取的措施a）可更换的小车；b）粘带粘接器；c）提前装好备用的供料器；d）托盘料架可多设置几层相同的元件；e）用量多的元件可设置多个料站位置，不仅可以延长补充元件的时间，同轴多头贴装机还可以增加同时拾片的机会。自动贴装技术(5)元器件备料时可根据用料的多少选择包装形式。用料多的器件尽量选用编带包装。(6)按照安全操作规程操作机器，注意设备的维护保养。自动贴装技术5.贴片故障分析及排除方法贴装机运行的正常与否，直接影响贴装质量和产量。要使机器正常运转，必须全面了解机器的构造、特点，掌握机器容易发生各种故障的表现形式、产生故障的原因以及排除故障的方法。只有及时发现问题，查出原因，并及时纠正解决，排除故障。才能使机器发挥其应有的贴装效率。自动