Tecnologia PCBA - La composizione e la funzione della testa SMT

Dal punto di vista del concetto di robot, la testa di posizionamento SMT è un manipolatore intelligente. Attraverso il controllo del programma, corregge automaticamente la posizione, preleva i componenti come richiesto e li posiziona accuratamente sui pad preimpostati per completare il movimento tridimensionale alternativo. È la parte più complessa e critica della macchina di posizionamento. La testa di posizionamento è composta da ugello di aspirazione, sistema di allineamento della visione, sensore e altri componenti.

Ci sono due tipi di teste di toppa: testa singola e testa multipla e teste di toppa multi-testa sono divise in tipi fissi e rotanti. Dopo che l'ugello di aspirazione della prima macchina di posizionamento a testa singola ha aspirato un componente, il meccanismo di centraggio meccanico è stato utilizzato per realizzare il centraggio del componente e dare un segnale all'alimentatore per far entrare il componente successivo nella posizione di aspirazione. Tuttavia, la velocità di montaggio in questo modo è molto lenta, e di solito ci vuole 1S per posizionare un componente chip. Al fine di aumentare la velocità di patching, le persone adottano il metodo di aumentare il numero di teste patch, cioè utilizzando più teste patch per aumentare la velocità di patching. La macchina di posizionamento multi-testa è aumentata da una singola testa a 3 a 6 teste di posizionamento, invece di utilizzare l'allineamento meccanico, è stata migliorata a una varietà di forme di allineamento ottico. I componenti vengono prelevati durante il lavoro e quindi posizionati sul PCB a loro volta dopo l'allineamento. Nella posizione designata del consiglio. Attualmente, la velocità di posizionamento di questo tipo di macchina ha raggiunto il livello di 30.000 componenti all'ora e il prezzo di questo tipo di macchina è relativamente basso e può essere utilizzato in combinazione. La struttura multi-testa rotante può anche essere utilizzata. Attualmente, la velocità di patch di questo metodo ha raggiunto 45.000 a 50.000 pezzi all'ora.

(1) Ugello di aspirazione. Alla fine della testa di posizionamento c'è uno strumento di posizionamento controllato da una pompa per vuoto, cioè un ugello di aspirazione. Componenti di diverse forme e dimensioni vengono spesso raccolti e posizionati con ugelli diversi. Dopo aver generato il vuoto, la pressione negativa dell'ugello di aspirazione aspira i componenti SMD dal sistema di alimentazione (silo sfuso, tramoggia tubolare, nastro di carta a forma di disco o imballaggio vassoio). L'ugello di aspirazione deve raggiungere un certo vuoto quando aspira il film. Solo allora si può giudicare se i componenti prelevati sono normali. Quando il componente si trova sul suo lato o non viene risucchiato a causa del componente "cartuccia", la macchina di posizionamento emette un segnale di allarme. Nel momento in cui l'ugello pick-up raccoglie i componenti e li posiziona sul PCB, vengono solitamente utilizzati due metodi per il posizionamento. Uno si basa sull'altezza del componente, cioè inserire lo spessore del componente in anticipo. Quando la testa di posizionamento scende a questa altezza, il vuoto viene rilasciato e il componente viene posizionato sul pad. In questo metodo, a causa delle differenze individuali dei componenti o PCB, può verificarsi il fenomeno del posizionamento precoce o tardivo e, in casi gravi, può causare lo spostamento dei componenti o difetti del chip volante. Un altro metodo più avanzato è quello di realizzare l'atterraggio morbido del posizionamento sotto l'azione del sensore di pressione basato sulla reazione istantanea del componente e del contatto PCB, quindi il posizionamento è facile e non è facile causare difetti di spostamento e chip volante.

L'ugello di aspirazione è un componente che contatta direttamente i componenti. Per adattarsi al posizionamento di diversi componenti, molte macchine di posizionamento sono ancora dotate di un dispositivo per la sostituzione dell'ugello di aspirazione. C'è anche un meccanismo tampone per la compensazione elastica tra l'ugello di aspirazione e il tubo di aspirazione per garantire la protezione dei componenti SMT durante il processo di picking.

L'ugello di aspirazione è a contatto con i componenti durante il movimento ad alta velocità e la sua usura è molto grave, quindi il materiale e la struttura dell'ugello di aspirazione stanno ricevendo sempre più attenzione. Adottando precocemente materiali in lega, successivamente cambiati in materiali plastici resistenti all'usura della fibra di carbonio, ugelli più avanzati utilizzano materiali ceramici e diamanti per rendere gli ugelli più durevoli.

Con la miniaturizzazione dei componenti e la riduzione del divario con i componenti circostanti, la struttura dell'ugello di aspirazione è stata regolata di conseguenza. Aprire un foro sull'ugello di aspirazione per garantire l'equilibrio durante il prelievo di piccoli componenti come 0603, raccoglierlo e posizionarlo senza intaccare i componenti circostanti, che è conveniente per il montaggio.

(2) Sistema di allineamento visivo. Con la crescente domanda di piccoli, leggeri, sottili e alta affidabilità dei prodotti elettronici, solo il posizionamento preciso di componenti a passo fine può garantire l'affidabilità del montaggio superficiale. Per montare con precisione componenti a passo fine, in genere devono essere presi in considerazione i seguenti fattori.

1. errore di posizionamento PCB. In generale, il modello del circuito PCB non sempre corrisponde ai fori di lavorazione e ai bordi PCB del posizionamento meccanico PCB, il che causerà errori di montaggio. Inoltre, difetti come la distorsione del modello del circuito sul PCB, la distorsione e la deformazione del PCB causeranno errori di montaggio.

2. L'errore di centraggio dei componenti. La linea centrale del componente stesso non sempre corrisponde alla linea centrale di tutti i cavi, quindi quando il sistema di posizionamento utilizza un artiglio meccanico di centraggio per centrare il componente, potrebbe non essere in grado di garantire che la linea centrale di tutti i cavi del componente sia allineata. Inoltre, nel contenitore di imballaggio, o quando l'artiglio di centraggio è bloccato e centrato, i cavi dei componenti possono avere difetti come flessione, torsione e sovrapposizione, cioè, i cavi perdono complanarità. Questi problemi porteranno a errori di posizionamento e minore affidabilità di posizionamento. Il montaggio a superficie ha successo quando il cavo del componente si discosta dal pad non più del 25% della larghezza del cavo. Quando il passo di piombo è stretto, la deviazione ammissibile è più piccola.

3. L'errore di movimento della macchina stessa. I fattori meccanici che influenzano l'accuratezza del posizionamento sono: l'accuratezza del movimento dell'asse X-Y della testa di posizionamento o della tavola di posizionamento PCB, l'accuratezza del meccanismo di centraggio dei componenti e l'accuratezza del posizionamento. Il sistema di visione è diventato una parte importante della macchina di posizionamento ad alta precisione.

Il sistema di visione della macchina è composto da due parti: hardware di visione e software di visione. La fotocamera è la componente di rilevamento dell'immagine del sistema di visione e viene generalmente utilizzata una fotocamera a stato solido. La parte principale di una telecamera a stato solido è un circuito integrato e un array CCD composto da molti componenti fotosensibili piccoli e precisi è fabbricato sul chip del circuito integrato. Il segnale elettrico emesso da ogni elemento di rilevamento fotosensibile è proporzionale all'intensità della luce emessa dalla posizione corrispondente sul bersaglio osservato e questo segnale elettrico viene registrato come valore grigio di questo pixel. Le coordinate pixel determinano la posizione del punto nell'immagine. Il segnale elettrico analogico generato da ogni pixel viene convertito in un certo valore compreso tra 0 e 255 attraverso la conversione analogico/digitale, e quindi trasmesso al computer. La grande quantità di informazioni acquisite dalla fotocamera viene elaborata dal microcomputer e il risultato dell'elaborazione viene visualizzato sul monitor. La telecamera e il microprocessore, il microprocessore, l'attuatore e il display sono collegati da un cavo di comunicazione.

I fattori principali che influenzano la precisione del sistema di visione sono il numero di pixel della fotocamera e l'ingrandimento ottico. Più pixel della fotocamera, maggiore è la precisione; Maggiore è l'ingrandimento ottico dell'immagine, maggiore è la precisione. Perché maggiore è l'ingrandimento ottico dell'immagine, più elementi dell'immagine corrispondenti a una data area, e quindi maggiore è la precisione. Tuttavia, quando si ingrandisce, è più difficile trovare la grafica corrispondente, quindi l'accuratezza riduce il tasso di posizionamento del sistema di posizionamento, quindi l'ingrandimento ottico appropriato della fotocamera deve essere determinato in base alle esigenze reali.