摘要

随著电子工业的飞速发展，贴片设备已被广泛应用於大规模电子组装生產上。对贴片机性能有著至关重要影响的两个因素是贴片机的结构和视觉系统，本文围绕这两个方面，就目前现状和未来发展进行了综述。

关键字：贴片机；视觉系统；柔性化

1. 前言

作為电子互联技术的主要组成部分和主体技术的表面组装技术，即SMT，是现代电子互联技术的主流。经过20多年的发展，目前，SMT已经成為现代电子產品的PCB电路元件级互联的主要技术手段。相关资料表明，发达国家的SMT应用普及率已超过75%，并进一步向高密度组装、立体组装等技术為代表的组装技术领域发展。组装技术的不断发展必将对组装工艺及相关设备的发展提出新的要求。如何缩短运行时间、加速转换时间，以及不断地引入具有大量引脚数量和精细间距的元器件成了当今贴装设备所面临的严峻挑战。正因為如此，选择合适的贴装设备以满足当今的应用需要是一项相当困难的决定。但这是一项非常重要的选择，因為电子產品装配的生產能力和多功能适应性对贴装设备的依赖性相当大。有关专家曾经指出在生產製造中所產生的要求返工的缺陷中高达50%的问题是起源於贴装过程中的生產问题。对贴片机性能有著至关重要的两个影响因素是贴片机的结构和视觉系统，本文重点围绕这两个方面进行介绍。

2. 贴片机常见结构

目前，贴片机的结构大致可分為四种：拱架式、复合式、转塔式和大型平行系统。

（1）拱架式

拱架式机器是最传统的贴片机，具有较好的灵活性和精度，适用於大部分元件，高精度机器一般都是这种类型，但其速度无法与复合式、转塔式和大型平行系统相比。不过，元件排列越来越集中在有源部件上，比如有引线的QFP（Quad flat package，四方扁平封装器件）和BGA（Ball grid array，球栅阵列器件），贴装精度对高產量起到至关重要的作用。复合式、转塔式和大型平行系统一般不适用於这种类型的元件贴装。拱架式机器分為单臂式和多臂式，单臂式是最早发展起来的现在仍然使用的多功能贴片机。在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机可使工作效率成倍提高，如日本松下公司的CM602贴片机就有四个动臂贴装头，可分别交替对两块PCB（Print Circuit Board，印製电路板）同时进行贴装，贴装速度高达每小时6万片。动臂式机器的结构如图1所示。绝大多数贴片机厂商均推出了採用这一结构的高精度贴片机和中速贴片机，例如Universal公司的AC72、松下公司的CM402/CM602、Assembleon公司的AQ-1、Hitachi公司的TIM-X、Fuji公司的QP-341E和XP系列、Panasonic公司的BM221、Samsung公司的CP60系列、Yamaha公司的YV系列、Juki公司的KE系列、 Mirae公司的MPS系列。

   
                     图1  动臂式机器的结构

（2）复合式

复合式机器是从动臂式机器发展而来，它集合了转塔式和动臂式的特点，在动臂上安装有转盘，像Siemens 的Siplace80S系列贴片机，有两个带有12个吸嘴的旋转头，如图2所示。Universal公司也推出了带有30个吸嘴的旋转头，称之為“闪电头”，两个这样的旋转头安装在Genesis贴片平臺上，可实现每小时60,000片贴片速度。从严格的意义上来说，复合式机器仍属於动臂式结构。由於复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性，因此，它的发展前景被看好，例如环球公司推出的最新GC120机器就安装有4个“闪电头”，贴装速度高达每小时120,000片。

 
                                          图2  复合式机器的结构

（3）转塔式

转塔的概念是使用一组移动的送料器，转塔从这里吸取元件，然后，把元件贴放在位於移动的工作臺上的电路板上面，其结构如图3所示。转塔式机器由於十取元件和贴片动作同时进行，使得贴片速度大幅度提高。这种结构的高速贴片机在我国的应用也很普遍，不但速度快，而且歷经十餘年的发展技术已非常成熟，如Fuji公司的CP842E机器贴装速度可达到0.068秒/片。但是，这种机器由於机械结构所限，其贴装速度已达到一个极限值，不可能再大幅度提高。该机型的不足之处是只能处理带状料。

转塔式机器主要应用於大规模的电脑板卡、移动电话、家电等產品的生產上，这是因為在这些產品中，阻容元件特别多、装配密度大，很适合採用这一机型进行生產。相当多的台资、港资电子组装企业以及国内电器生產商都採用这一机型，以满足高速组装的要求。生產转塔式机器的厂商主要有Panasonic、Hitachi、Fuji。

 
                                 图3  转塔式贴片机结构