国产SMT贴片机关键技术分析

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• Source: 达盟科技
• Date: 2022-02-23
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表面贴装技术的先进与否直接影响着生产的效率与质量。而SMT贴片机是SMT中最关键、最复杂的集光/机/电一体化的设备，一般情况下表面贴装设备占整条SMT生产线总投资额的60%以上，生产线的效率与质量主要取决于SMT贴片机的快与慢，好与坏。目前，我国SMT贴片机的生产技术正在逐步与国际先进水平接轨。关键技术主要包括：机械运动技术、工控机与信息处理技术、视觉检测与传感技术、自动化控制技术等。 下面广晟德贴片机与大家分享讲解一下这些国产SMT贴片机关键技术。
 

一、SMT贴片机机械运动技术

在SMT生产工作中，因为SMT贴片机高速运动，以及被抓放的元器件尺寸微小，所以主要执行部件要求微型化和高速化。SMT贴片机对机械运动部分的要求有以下几点：（1）微型、精密化、高精度机械零件设计制造与装配技术；（2）运动机械快速响应、低损耗、高效、精密定位机构复合传动技术；（3）高精度、智能化高速度贴片头技术，贴装头是SMT贴片机的执行机构。为了使SMT贴片机运行稳定并达到精度要求，SMT贴片机通常采用滚珠丝杠副传动。依据SMT贴片机的类型导轨可以选择整体式导轨或活动式导轨。新型的SMT设备正从传统的单路印制PCB输送向多路印制PCB的输送结构发展，贴装头在向多吸嘴结构和多吸嘴联动方向发展。

 

二、SMT贴片机工控机与信息处理技术

由于伺服控制对工控机系统的实时性要求严格，同时SMT设备需要具备多任务同步处理的能力，如在线编程、多任务界面以及实时工作等。因此，需要为SMT设备建立并行处理的实时多任务控制模型，其运行于实时多任务操作系统上，作为控制SMT的实现平台。信息处理包括信息的存取、交换、运算、判断和决策等，计算机是实现信息处理的主要工具。信息处理技术和计算机应用是促进贴片机发展及机电一体化技术的最活跃因素。SMT贴片机的控制都是由计算机来完成的，一般采取二级计算机控制：每一台贴片机都有自身的一套控制软件，达成对机械结构运动的操控；主控计算机采用软件实现编程和人机接口。随着计算机技术的蓬勃发展，windows操作系统已完全取代了DOS、OS2等平台，这使得贴片机的操作更加可视化、智能化。SMT贴片机的智能水平已得到了巨大提升。

 

三、SMT贴片机视觉检测与传感器技术

SMT贴片机视觉检测与传感器技术的研究方向是传感器及其信号检测装置，大力展开视觉检测与传感器技术的研究对发展机电一体化技术具有相当重要的意义。因为机器视觉在增强可检测性、提高检测精度等方面的先进性，所以随着机电自动化技术水平的提升，机器视觉在SMT元件、SMT产品质量检测等领域已经得到广泛应用。如今，基本所有高精度贴片机系统中都带有定位用的视觉子系统。利用这些子系统检测目标原始位置信息并进行处理，得到计算机需要的反馈信息，为精密的元件贴装提供准确的数据。视觉检测技术可以对元器件的抓取进行精确定位和校准。因为现在电子元器件对贴装精度的要求越来越高，所以在高精度微电子装备中使用的面向表面贴装技术的新型全视觉技术采用高精度、高速的图像处理与特征抽取方法。此外采取视觉技术还能对贴装IC进行图像识别，用于元器件分类、废料抛除等，提高贴装质量与效率。机器视觉检测技术包含有：（1）面向贴片的高速图像处理技术；（2）机器视觉高速识别技术；（3）照明技术等。一些先进的贴片机的机器视觉采用飞行检测技术实现电子元件的定位修正和缺陷检测。该项技术具有在元件拾取、定位和贴装过程中实时检测与定位的能力，使SMT贴片机在保证精度的条件下，达到提高贴装效率的目的。
 

贴装设备需要高可靠、高精度机电检测定位技术。为了让SMT贴片机的贴装头各机构能协同工作，贴装头安装着多种多样的传感器，它们宛如SMT贴片机的眼睛一样，时时刻刻监测机器的运行状况，并能高效地调整SMT贴片机的工作状态。传感器使用越多，预示着SMT贴片机的智能化水平越高。应用于SMT贴片机的传感器主要类型有位置传感器、负压传感器以及压力传感器等。（1）位置传感器是为了监测各种运动位置的极限位置；（2）负压传感器监测着负压的变化，当吸嘴吸不到或吸不住元件时，负压数据发生异常，传感器把异常信息反馈到计算机，系统就能及时报警；（3）压力传感器是为了让贴装头将元器件贴装到电路板上的时候可以调节贴装力度，避免力度过大损伤PCB或力度过小贴装不到位。

 

四、SMT贴片机自动化控制技术

自动化控制技术范围很广泛，它包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。又因为微型机的广泛应用，自动化控制技术更多地与计算机控制技术参合在一起，已成为机电一体化中相当重要的核心技术。自动化控制技术是整个贴装设备的核心。以SMT贴片机为例，由于元器件的贴装速度受到PCB尺寸、所用元器件和送料器（feeder）类型等的影响，因以选择控制技术时应该综合考虑到各种因素，并且优化贴装头的运动顺序与路径等，使其在整个电路板的总行程时间最短，以达到最高效目的。由于SMT贴片机对时间的严格要求以及IC引脚间距的细小化，PCB上IC的定位在高速的运动条件下（如直线速度最高达100km/h，加速度最达5～6g），定位精度需保持在0.1mm之内，与其同时元器件的贴装力度也需要严格控制，因此要达到速度、加速度、振动、冲击和贴装力度等指标要求，SMT贴片机需要建立以实现高精度、高效减振和高速为目标的运动控制模型和制定智能控制策略。