最简单的贴片作业就是用人手进行的手动作业,其实就是拾起一个元件,然后在放大镜的帮助下,再用镊子把它放到PCB上,最后手持烙铁进行焊接,这个元件的组装就大功告成了。
如果你只是偶尔组装PCB,可以说这个方法是非常好用的。而所需要考虑的其他事情,其实就是元件的尺寸(大元件还是小元件),元件的尺寸影响手工放置和焊接的时间。细间距元件则是另一回事了,如果需要放置这种元件,则需要更高的准确度和精确度,往往到了这个时候,人的因素起到非常大的作用。这样,贴片作业将变得极其繁琐而且相当费时。
由于各种PCB的尺寸和复杂程度不一样,为了能够更直观的进行比较,在谈到生产量时,是以每小时装贴的元件数量即CPH来计算SMT贴片生产量。这种计算方法可以帮助SMT加工厂家决确定需要什么级别的自动化机器。
1、手动系统
最简单的是手动组装系统,对于没有机器辅助装置的手工贴片,唯一的费用是适当的手工工具。最高档的机器,通常用是模块化机器,或者是专门定制的机器,这种机器不需要有人值守。在这种市场上的买家可能倾向于投资回报率(ROI)而不是初始成本。
对于产量少,但逐渐上升,需要逐步提高手工生产产量同时改善质量,并减少产品的返修或被退回的情况下,希望使用手动贴装系统,不过,操作人员放置元件的精确性受到操作人员能力的限制。使用有机器辅助装置的手动系统,就有以下好处:操作人员比较不会疲劳;贴片错误比较少;可以更好地进行控制;改善成品率,返修较少。
机器辅助手动系统可能配备X-Y工作台,装有真空拾取头或真空拾取笔;并有人机控制夹具,可以减轻操作人员的疲劳;除了X和Y轴定位,增加了旋转(θ)和高度(Z)的定位夹具。
有些机器有液态锡膏涂布器供选择,如果不使用模板印刷机,在把元件放置到PCB之前使用涂布器涂布锡膏。其他选用件包括:元件盘、液态锡膏涂布器、带式送料器、送料器导轨、视觉辅助工具以及基座。
在大多数情况下,购买机器辅助手动系统时,可以只购买必需的东西,选用件可以在以后需要时再添加。
2、半自动系统
由于市场上的自动化程度更高的贴装系统大家越来买得起,目前只有极少数半自动贴装机还在生产。最早从手动操作直接挑到全自动系统时,成本过高,这时出现了这些半自动的贴装机,提供一些功能来协助手动操作。
对于半自动化的机器,更正确的名称应是“强化手动操作”系统。半自动化贴片机通常包括一个有连接到视觉系统的计算机,视觉系统显示元件在组件上的位置,但放置元件的操作仍然是手动完成。对于小批量生产,这种类型机器可以帮助操作人员把超细间距元件放置得更精确,这种超细间距元件的放置很难用简单的机器辅助手动机器进行操作。
3、简单易用
大多数贴片机能够贴装的PCB尺寸相当广泛,贴片机的工作台设计成可以容纳最大尺寸16英寸x24英寸的PCB。这种机器很容易对元件进行控制,并且提高精度,很快可以学会。在大多数情况下,不必对机器操作人员进行培训。
不要忽视电气方面的要求。要保证你购买的机器能够在你的SMT加工生产环境中把插头插到插座上就立即开始工作,不必重新拉电线,或者使用转接器或变压器。
4、自动贴片机
全自动贴装机是电路组装操作中最复杂的部分,自动贴片机比手动机器或半自动贴片机更普遍,但是按贴片能力和成本,自动贴片机的种类又是最多的。在开始评估工艺时,要牢记两点,一是速度,每小时贴装的元件数量(CPH),二是机器的性能。这两点决定着你需要哪种类型的贴片机。
5、速度
在评估工艺时,机器的类型是首要因素。由于PCB的尺寸和复杂程度不一样,为了进行比较,我们在谈论机器的产量时,是按每小时贴装的元件数量,即CPH。
6、贴片机的性能
这是选择自动贴片机时要考虑的第二个决定性因素。在方面,其实只需要关注机器的精确度与可重复性,拾起放置的定心方法这两个方面的性能即可。
7、精确度与可重复性
作为生产机器,我们通常建议按精确度是±0.001英寸、最低细间距元件能力是12密尔、重复性好的基本要求来寻找机器。要清楚地意识到,便宜的机器很难达到这些标准。机器的定位系统有几种类型,不同类型的机器采用不同的定位方法,元件送料器也各不相同,所有这一切都将影响组装的质量和成品率。
8、元件定位系统
拾起每个元件后,在拾起工具中只需使用各种定心方法中的一种方法对元件定心,然后,必须把元件精确地放到PCB的X-Y位置上。最常用的三种元件放置定位方法:没有反馈系统的放置定位;使用旋转编码器放置定位;使用线性编码器放置定位。
9、贴装机的结构
选择贴装机时,要考虑它的结构。贴装机的结构决定它的贴装CPH的有效范围和机器的面积,包括机器能够容纳的元件送料器的数量。贴装机的两种结构:全焊钢架结构和用螺栓固定的框架。
10、锡膏和助焊剂的涂布
所有的贴片机都应该有涂布液体材料的系统。最常见的液体包括锡膏、粘合剂、润滑剂、环氧树脂、助焊剂、粘胶、密封胶等等。这是一个非常重要的功能,在制作样机组件或一次性PCB组装时,液体涂布系统非常有用,不需要为这种组装制作专用的印刷机机模板或网板箔,可以节约成本。
11、元件送料器
如果机器的任务是专门组装使用少量元件的组件,那么送料器的类型与数量是很容易确定的。不过,对于合同组装车间,这种情况不多,因此,这种车间不知道他们将组装的PCB是什么类型,也不知道下一个组装任务将需要组装多少种不同的元件。有些OEM组装的PCB的范围很大,如果他们打算使用同样的机器来组装样机PCB和几种不同的PCB,购买的机器必须有灵活性。