PCBA科技 - SMT磁頭的組成和功能

從機器人概念的角度來看, 這個 SMT放置 head是一個智慧機械手. 通過程式控制, 它會自動糾正位置, 根據需要拾取部件, 並準確地將其放置在預設墊上，以完成3維往復運動. 它是貼片機最複雜和最關鍵的部分. 放置頭由吸嘴組成, 視覺校準系統, 感測器和其他部件.

有兩種類型的貼片頭：單頭和多頭，多頭貼片頭分為固定式和旋轉式。 早期單頭貼片機的吸盤噴嘴吸住部件後，使用機械定心機构實現部件定心，並向進料器發出訊號，使下一個部件進入吸盤位置。 然而，這種管道的安裝速度非常慢，通常需要1S才能放置晶片組件。 為了提高補丁速度，人們採用了新增補丁頭數量的方法，即使用多個補丁頭來提高補丁速度。 多頭貼片機已從單頭新增到3.到6個貼片頭，而不是使用機械對準，它已改進為多種形式的光學對準。 在工作期間拾取元件，然後在對齊後依次放置在PCB上。 在董事會的指定位置。 現時，這類機器的放置速度已達到每小時30000個部件的水准，並且這類機器的價格相對較低，可以組合使用。 也可以使用旋轉多頭結構。 現時，該方法的修補速度已達到每小時45000到50000塊。

（1）吸入噴嘴。 在放置頭的末端有一個由真空泵控制的放置工具，即吸嘴。 不同形狀和尺寸的部件通常用不同的噴嘴拾取和放置。 真空產生後，吸嘴的負壓將SMD部件從進料系統（散裝筒倉、管狀料斗、盤式紙帶或託盤包裝）中吸入。 吸油嘴在吸油膜時必須達到一定的真空度。 只有這樣才能判斷拾取的部件是否正常。 當部件側立或由於部件“筒”而無法吸出時，貼片機將發出報警信號。 當拾取噴嘴拾取元件並將其放置在PCB上時，通常使用兩種方法進行放置。 一種是基於構件的高度，即預先輸入構件的厚度。 當放置頭下降到此高度時，真空被釋放，組件被放置在墊上。 在這種方法中，由於元件或PCB的個體差異，可能會出現早期或晚期放置的現象，在嚴重的情况下，可能會導致元件位移或飛片缺陷。 另一種更先進的方法是基於元件和PCB接觸的暫態反應，在壓力感測器的作用下實現放置的軟著陸，囙此放置很容易，不容易引起位移和飛片缺陷。

The suction nozzle is a component that directly contacts the components. 為了適應不同部件的放置, 許多貼片機仍配備有更換吸嘴的裝置. 吸油嘴和吸油管之間還有一個彈性補償緩衝機制，以確保保護 SMT組件 在揀貨過程中.

吸嘴在高速運動過程中與部件接觸，磨損嚴重，囙此吸嘴的資料和結構越來越受到重視。 早期採用合金材料，後來改為碳纖維耐磨塑膠資料，更先進的噴嘴使用陶瓷材料和鑽石，使噴嘴更耐用。

隨著部件的小型化和與周圍部件的間隙减小, 吸嘴的結構也作了相應的調整. 在吸入噴嘴上開一個孔，以確保在拾取0603之類的小部件時保持平衡, 在不影響周圍組件的情况下撿起並放置, 便於安裝.

（2）視覺校準系統。 隨著電子產品對小、輕、薄和高可靠性的需求日益新增，只有精確放置細間距元件才能確保表面組裝的可靠性。 為了準確安裝細螺距部件，通常應考慮以下因素。

1、PCB定位誤差。 通常，PCB電路圖案並不總是對應於PCB機械定位的加工孔和PCB邊緣，這將導致安裝錯誤。 此外，PCB上的電路圖案變形、PCB的變形和翹曲等缺陷將導致安裝錯誤。

2、部件對中誤差。 部件本身的中心線並不總是對應於所有導線的中心線，囙此當放置系統使用機械定心爪使部件居中時，可能無法確保部件所有導線的中心線對齊。 此外，在包裝容器中，或當定心爪夾緊並定心時，元件引線可能存在彎曲、扭曲和重疊等缺陷，即引線失去共面性。 這些問題將導致放置錯誤和降低放置可靠性。 當元件引線偏離焊盤不超過引線寬度的25%時，表面安裝成功。 當導程間距較窄時，允許偏差較小。

3. 機器本身的運動誤差. 影響放置精度的機械因素有：放置頭的X-Y軸移動精度或 PCB定位 桌子, 部件定心機构的精度和放置精度. 視覺系統已成為高精度貼片機的重要組成部分.

機器的視覺系統由兩部分組成：視覺硬體和視覺軟件。 攝像機是視覺系統的影像傳感部件，通常使用固態攝像機。 固態相機的主要部件是集成電路，在集成電路晶片上製作了由許多小型精密光敏元件組成的CCD陣列。 每個光敏檢測元件輸出的電信號與觀察目標上相應位置發出的光的强度成比例，該電信號記錄為該點數的灰度值。 點數座標確定點在影像中的位置。 每個點數產生的類比電信號通過類比/數位轉換轉換為0到255之間的某個值，然後傳輸到電腦。 攝像機採集的大量資訊由微機處理，處理結果顯示在監視器上。 攝像機和微處理器、微處理器、執行器和顯示器通過通信電纜連接。

影響視覺系統精度的主要因素是攝像機的圖元數和光學放大率。 攝像機點數越多，精度越高； 影像的光學放大倍數越大，精度越高。 因為影像的光學放大率越大，對應於給定區域的影像元素越多，囙此精度越高。 然而，當放大時，更難找到相應的圖形，囙此精度降低了放置系統的放置率，囙此必須根據實際需要確定適當的攝像機光學放大率。