圍繞元器件貼裝的復(fù)雜問題包括設(shè)備的使用、產(chǎn)量、產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間、占地空間限制、操作總成本以及新興前沿技術(shù)等等。本文主要探討影響元器件貼裝的各種設(shè)備的一些特性。

　　在過去的10年里，SMT貼裝機(jī)分為以下四種類型：
　　 * 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤式貼片機(jī)，其體積大、可靠性高，但適應(yīng)性很差；
　　 * 產(chǎn)量很高、適應(yīng)性差的多軸吸管式貼裝機(jī)；
　　 * 精密低速門吊型柔性貼裝機(jī)（SMC和異型）；
　　 * 堅(jiān)固的海量貼裝系統(tǒng)。

　　高產(chǎn)并不一定意味著適應(yīng)性差，而小型的、柔性的貼裝系統(tǒng)也并不一定意味著低產(chǎn)�；旌闲蛷S商提供的“最佳類型”的組裝線并不意味著實(shí)際組裝過程和結(jié)果最佳。今天，倒裝片和CSP等先進(jìn)技術(shù)正在變成板級(jí)電路組裝的主流技術(shù)，這就促使一些專業(yè)化導(dǎo)向的推廣專用設(shè)備的供應(yīng)商接觸原本毫不相干的業(yè)務(wù)范圍。設(shè)備的最終用戶也完全沒有必要一直使用專用裝配線的配置，僅僅因?yàn)樗�在最初采購時(shí)是如此配置好的，而且很難改變，或者改變費(fèi)用昂貴。高精度并不意味著低的節(jié)拍時(shí)間。究竟需要多高的精度來實(shí)現(xiàn)這類元器件的組裝特征以獲得可接受的產(chǎn)量呢？

　　實(shí)際上用戶總是受先進(jìn)封裝技術(shù)、影響后勤支撐和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)置的制造作業(yè)戰(zhàn)略，以及諸如操作總成本、由于一次通過率差引起的返修成本和與新產(chǎn)品的時(shí)間－市場因素相關(guān)的機(jī)會(huì)成本等因素的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)能計(jì)劃根本付之闕如，且應(yīng)用水平總是低于40％時(shí)，就必須做出調(diào)整了。

產(chǎn)量和質(zhì)量效應(yīng)

　轉(zhuǎn)盤式射片機(jī)存在的固有問題，與以機(jī)器設(shè)計(jì)基本原理為基礎(chǔ)的速度和精度有關(guān)。隨著器件尺寸的變化，轉(zhuǎn)盤速度進(jìn)而貼裝率必須改變，以便與不同元器件和喂料器的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。盡管圖1看上去令人費(fèi)解，實(shí)際情況可能還要糟糕。圖中表示出的一個(gè)使人迷惑的事實(shí)是，如果在轉(zhuǎn)盤上出現(xiàn)一個(gè)大的元器件，所有其它元器件的貼裝速度也必須慢下來；否則，貼裝的可靠性就會(huì)受到影響。實(shí)質(zhì)上，轉(zhuǎn)盤上的其他元器件都受最慢的元器件的處理速度控制。這種情況由于在大間隙機(jī)械傳動(dòng)的帶盤喂料器上要求的多檢索作業(yè)而進(jìn)一步加劇，如圖1中凹陷的低谷部位所示。記住以下這點(diǎn)也很重要，傳統(tǒng)射片機(jī)主要受帶盤或散裝元器件供料的限制，這是柔性貼裝的關(guān)鍵影響因素。
　　在選用任何一種細(xì)間距器件后，相配套的生產(chǎn)線的平衡就成了重要的問題。決定哪些元器件放在哪臺(tái)貼裝機(jī)上，要想獲得最優(yōu)化和平衡的生產(chǎn)線，關(guān)鍵的努力就在于此。假如結(jié)合更多品種，問題就更加嚴(yán)重�？傊�，貼裝速度由元器件尺寸決定，并且元器件尺寸和貼裝速度之間的關(guān)系不是線性的。這將使組裝線的平衡和最優(yōu)化變得更加復(fù)雜和艱難。

　　轉(zhuǎn)盤式射片機(jī)經(jīng)過較長時(shí)間的使用，由于零部件開始磨損，也會(huì)出現(xiàn)元器件拾取和貼裝精度問題。由于絲杠和凸輪表面開始磨合（或磨損），X－Y工作臺(tái)、轉(zhuǎn)盤貼裝頭、θ旋轉(zhuǎn)、帶盤絲杠之間的公差關(guān)系，基準(zhǔn)識(shí)別能力等等這些影響精度的因素相疊加，使得目標(biāo)貼裝或拾取點(diǎn)出現(xiàn)偏差。結(jié)果拾取和貼裝精度惡化（圖2）。這對于大的元器件可能不是什么問題，但當(dāng)貼裝0402、0201甚至01005無源元件時(shí)，它們就會(huì)帶來麻煩。

　　門吊式貼裝機(jī)則有其自身獨(dú)特的問題。盡管與轉(zhuǎn)盤式貼裝機(jī)不完全相同，還是產(chǎn)生了其專有的問題。為了獲得可能的最佳節(jié)拍時(shí)間，必須對它進(jìn)行設(shè)置以激勵(lì)“排隊(duì)拾取”的發(fā)生。換言之，喂料器和元器件必須準(zhǔn)確定位，以使拾取吸嘴的移動(dòng)間隔嚴(yán)格地與喂料器的間隔相一致。人們還必須推測這對優(yōu)化工藝的影響和機(jī)器僅靠簡單設(shè)置處理多種產(chǎn)品的內(nèi)在能力。隨著貼裝頭和吸嘴數(shù)目的增加，這一特點(diǎn)為工藝最佳化和生產(chǎn)線的平衡造成了更多困難。最后，喂料器的性能以及用于元器件光學(xué)對中的攝像機(jī)視場的數(shù)目對貼裝工藝將有一定影響。因此，對于同一種元器件經(jīng)常要求多個(gè)喂料器，以實(shí)現(xiàn)最佳性能，而這將減少單一元器件的喂料次數(shù)而大大增加用戶成本。

　　門吊式貼裝機(jī)的拾取精度受其機(jī)械結(jié)構(gòu)影響。雖然在慢速單一拾取方式中，貼裝機(jī)能獲得精細(xì)的結(jié)果，但當(dāng)產(chǎn)品傳送至貼裝平臺(tái)，傳統(tǒng)的門吊吸管式貼裝機(jī)的固有缺陷就變得明顯了。拾取精度變成了從喂料器定位開始的累積公差的函數(shù)。在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤式貼裝機(jī)中，它受喂料器架的移動(dòng)和公差的影響。在門吊式貼裝機(jī)中，由于采用生產(chǎn)速度聯(lián)動(dòng)的拾取方式，精確拾取受六個(gè)關(guān)鍵因素影響。首選兩個(gè)因素是帶卷位置的可重復(fù)性和喂料器定位的可重復(fù)性。

　　影響拾取精度的第三個(gè)關(guān)鍵因素是帶卷凹?xì)ぶ性�器件的位置。對于較大的元器件，如0603型，問題不大，而對于0402、0201或01005這類元件，公差會(huì)接近元件體寬度的50％，就要求采用不同的技術(shù)以確保正確的拾取。影響傳統(tǒng)門吊式貼裝機(jī)的拾取可靠性的第四個(gè)因素是軸本身偏轉(zhuǎn)。在貼裝頭中軸越多，該問題的處理難度就越大。

　　 影響拾取可靠性相關(guān)的第五個(gè)因素是貼裝頭對喂料器拾取中心線的平行度。影響拾取可靠性的最后一個(gè)關(guān)鍵因素與可在貼裝機(jī)上貼裝的特定元器件類型的限制有關(guān)。這一因素可以削減貼裝機(jī)上特定元器件的數(shù)目的60%，從而大大限制貼裝機(jī)的適應(yīng)性。

　　 雖然有以上缺陷，但門吊式貼裝機(jī)在通用性和貼裝精度方面，能夠提供優(yōu)良的性能。貼裝時(shí)電路板在Ｘ和Ｙ軸方向不移動(dòng)，這就使得大的細(xì)間距器件或裸芯片、微型ＢＧＡ或CSP型器件在貼裝周期位移的變化減至最小。在門吊式貼裝機(jī)上，這些特性可能會(huì)被由“排隊(duì)拾取”、多個(gè)攝像選擇、多貼裝頭選擇、要求多個(gè)喂料器類型以及其它選項(xiàng)所提出的貼裝機(jī)類型的最佳化和生產(chǎn)線的平衡所掩蓋。所有這些問題都必須認(rèn)真加以考慮，以便獲得最佳的生產(chǎn)量。這種情況由于上位機(jī)和下位機(jī)的軟件之間的不一致性，變得更加復(fù)雜。

　　組合式貼裝機(jī)綜合了轉(zhuǎn)盤式和門吊式貼裝機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。如果組合合理的話，這一類型的貼裝系統(tǒng)將不會(huì)呈現(xiàn)圖3所示的負(fù)面性能特征，能夠提供最高的拾取精度、特定元器件的喂料、最佳貼裝精度和控制、異形元器件組裝線的適應(yīng)性以及組件高質(zhì)量。另外，組合型貼裝系統(tǒng)具有模塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)并增加了功能部件，這樣能組裝全部類型的元器件，而不會(huì)出現(xiàn)性能降級(jí)。當(dāng)今高精度組合型貼裝系統(tǒng)單個(gè)模塊的節(jié)拍時(shí)間為10～60ＫＣph。這種貼裝機(jī)的每個(gè)模塊的可量測性，與其輕重量、在用戶工廠移動(dòng)的便利性和無需重新校準(zhǔn)諸特征相結(jié)合，使得工廠組裝能力的再組合變得非常容易。采用多功能喂料器進(jìn)一步提高了組裝線的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)多機(jī)組裝所要求的喂料器的總數(shù)減至最小，并最終降低了用戶成本（圖4）。

　　組合型貼裝機(jī)上的貼裝頭常稱為轉(zhuǎn)輪式貼裝頭，這里影響貼裝率的關(guān)鍵因素是貼裝頭轉(zhuǎn)輪的直徑，轉(zhuǎn)輪會(huì)把離心力施加到被貼的元器件上。轉(zhuǎn)輪的直徑越大，貼裝頭的旋轉(zhuǎn)就要越慢，以防止離心力的負(fù)面影響。因此，在傳統(tǒng)的較大型轉(zhuǎn)盤式射片機(jī)上，較大元器件的重量對貼裝離心力產(chǎn)生同樣的負(fù)面影響。尺寸因素會(huì)減少相關(guān)公差的機(jī)械放大作用，因此必須改善拾取和貼裝精度。這種貼裝機(jī)能從單喂料器上拾取“貼裝頭負(fù)載”范圍內(nèi)的多個(gè)元器件且不減速，在貼裝機(jī)上能裝多種類型的元器件，因?yàn)樗�有許多喂料器架位。

　　備用貼裝頭也可用于細(xì)間距貼裝和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，安裝相應(yīng)的組合式貼裝頭，例如抓手，定做的吸嘴，獲得最終的貼裝控制，而不會(huì)削弱組合型貼裝系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵是貼裝機(jī)所必需的貼裝元器件的能力，以及盡可能地實(shí)現(xiàn)最高程度的模塊重疊，貼裝范圍更為廣泛的元器件。

結(jié)論

　　元器件處理影響設(shè)備的利用、生產(chǎn)量、轉(zhuǎn)換時(shí)間占地空間的限制、操作總成本以及新興前沿技術(shù)的影響。當(dāng)前先進(jìn)的組合型貼裝系統(tǒng)是貼裝設(shè)備是值得考慮的有價(jià)值的解決方案。