PCBA技術 - SMTヘッドの構成と機能

ロボット概念の展望から, the SMT配置 頭はインテリジェントマニピュレータ. プログラム制御により, 自動的に位置を修正, 必要に応じてコンポーネントをピックアップ, そして、正確に、3 D往復運動を完了するためにプリセットパッドにそれらを置きます. それは、配置マシンの最も複雑で重要な部分です. 配置ヘッドは吸引ノズルで構成される, ビジョンアライメントシステム, センサ等.

パッチヘッドはシングルヘッドとマルチヘッドの2種類があり，マルチヘッドパッチヘッドは固定型と回転型に分けられる。初期のシングルヘッド設置機の吸引ノズルにより部品を吸引した後，メカニカルセンタリング機構を用いて部品のセンタリングを行い，次の成分を吸引位置にするためにフィーダに信号を与えた。しかし、このような実装速度は非常に遅く、チップ部品を配置するのに通常1秒かかる。パッチの速度を上げるために、パッチヘッドの数を増やす方法、すなわち複数のパッチヘッドを用いてパッチ速度を上げる方法を採用している。マルチヘッド配置機は、1つのヘッドから3〜6個の配置ヘッドまで増加し、機械的アライメントを使用する代わりに、光学的アライメントの様々な形態に改良されている。コンポーネントは仕事の間、拾われて、それからアライメントの後、順番にPCBに置かれます。指定されたボード上の位置。現在、この種の機械の配置速度は1時間当たり30000個のレベルに達し、このタイプのマシンの価格は比較的低いものであり、組合せで使用することができる。ロータリーマルチヘッド構造を使用することもできます。現在，この方法のパッチ速度は1時間当たり45000〜50000個に達している。

1）吸引ノズル。配置ヘッドの端部には、真空ポンプ、すなわち吸引ノズルによって制御される位置決めツールがある。さまざまな形とサイズのコンポーネントは、しばしば選ばれて、異なるノズルで置かれます。真空が発生した後、吸引ノズルの負圧は、供給システム（バルクサイロ、チューブラーホッパー、ディスク状のペーパーテープまたはトレーパッケージ）からSMD成分を吸引する。吸引ノズルは、フィルムを吸引する際、ある真空に到達しなければならない。その後、ピックアップされた構成要素が正常か否かを判断することができる。コンポーネントがその側に立っているか、コンポーネント「カートリッジ」のために吸い込まれることができないとき、配置マシンは警報信号を送ります。ピックアップノズルが部品をピックアップしてPCB上に配置した瞬間に、2つの方法が通常配置のために使用される。一つは、部品の高さ、すなわち予め部品の厚みを入力することである。配置ヘッドがこの高さまで低下すると、真空が解放され、部品がパッド上に配置される。この方法では、部品またはPCBの個々の違いにより、初期または後半の配置の現象が発生し、厳しい場合には、部品の変位やフライングチップの欠陥を引き起こす可能性がある。別のより高度な方法は、部品とPCBコンタクトの瞬間的な反応に基づく圧力センサの作用による配置のソフトランディングを実現することであるので、配置は容易であり、変位や飛びにくい欠陥を引き起こすことは容易ではない。

吸引ノズルは、部品に直接接触する構成要素である. 異なる構成要素の配置に適応するために, 多くの配置機械は、まだ、吸引ノズル18を交換する装置を備えている. また、吸着ノズルと吸引チューブとの間の弾性的な補償のための緩衝機構があり、保護のためにもある SMTコンポーネント ピッキング工程中.

吸引ノズルは高速移動中の部品に接触しており、その摩耗は非常に深刻であり、吸引ノズルの材料や構造がますます注目されている。初期の合金材料を採用して、後で炭素繊維耐摩耗性プラスチック材料に変わりました、より先進のノズルは、ノズルをより耐久性にするために、セラミック材料とダイヤモンドを使います。

部品の小型化と周囲部品とのギャップの低減により，吸着ノズルの構造を調整した。吸着ノズルに穴をあけて0603のような小さな成分を拾うときはバランスを確保し、吸着することができます。

2）視覚アラインメントシステム。電子製品の小型，軽量，薄型，高信頼性の要求が高まっているので，ファインピッチ部品の正確な配置のみが表面組立の信頼性を確保できる。ファインピッチ成分を正確にマウントするには、一般的に以下のような要因が考えられる。

1 . PCBの位置決めエラー。一般に、PCB回路パターンは、PCBの機械的位置決めの加工穴及びPCBエッジに必ずしも対応しておらず、これは実装誤差を引き起こす。さらに、PCB上の回路パターンの歪み、PCBの歪みおよび反りなどの欠陥は、実装エラーを引き起こす。

（2）部品のセンタリング誤差。部品自体の中心線は、必ずしもすべてのリード線の中心線に対応していないので、配置システムが機械中心の爪を部品を中心に使用する場合、構成要素の全てのリード線の中心線が整列されることを確実にすることができない。また、パッケージング容器において、あるいは、芯出し爪をクランプして中心とした場合には、折り曲げ、捩じり、重なり、すなわちリード線のような欠陥が生じる。これらの問題は配置誤差と配置信頼性の低下につながる。部品のリード線がリード線幅の25 %以下でパッドから外れたときに表面実装が成功する。リードピッチが狭い場合、許容偏差は小さくなる。

3. 機械自体の移動誤差. 配置精度に影響する機械的要因は、配置ヘッドのX−Y軸移動精度又は PCB位置決め テーブル, 部品センタリング機構の精度と配置精度. ビジョンシステムは高精度配置機の重要な部分となっている.

マシンのビジョンシステムは2つの部分：ビジョンハードウェアとビジョンソフトウェアから成ります。カメラは視覚系の撮像部品であり，一般に固体カメラが使用されている。固体カメラの主要部は集積回路であり，集積回路チップ上には多数の小型で精密な感光部品からなるccdアレイが作製されている。各受光素子によって出力される電気信号は、観察されたターゲット上の対応する位置から発せられる光の強度に比例し、この電気信号はこの画素のグレイ値として記録される。画素座標は、画像の点の位置を決定する。各画素によって生成されたアナログ電気信号は、アナログ／デジタル変換を介して0と255の間のある値に変換され、次いでコンピュータに送信される。カメラが取得した大量の情報をマイクロコンピュータで処理し、その結果をモニタに表示する。カメラおよびマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサ、アクチュエータおよびディスプレイは、通信ケーブルにより接続される。

視覚系の精度に影響する主な要因は，カメラの画素数と光学倍率である。カメラのより多くのピクセル、より高い精度；像の光学倍率が大きいほど精度が高い。像の光学倍率がより大きいので、与えられた領域に対応するより多くのイメージ要素、したがって、より高い精度。しかし、倍率の場合、対応する図形を見つけることが困難であるので、精度が配置システムの配置速度を低下させるので、実際のニーズに応じて適切なカメラ光学倍率を決定する必要がある。