SMD贴装设备结构种种之比较

SMD贴装设备结构种种之比较

1．引言

SMT组装厂在投资判断新贴装设备的能力时，设备的制造成本（COP）及适应性是两个重要因素。目前，SMD贴装设备类型众多，令人迷惑。本文通过SMD贴装设备结构的特征，制造者能正确判断在特定生产环境的设备能力，并对不同类型贴装设备在各种应用要求的适应性进行比较。

2.贴片机的基本结构

2.1X-1，Y-1，Y-2结构

X-1，Y-1，Y-2三种结构十分类似，Y-2是两台Y-1简单安装在一个基座上。上述三种结构的贴片基本构件有：单个或双架空梁架上装有多个贴装头，现在大多数设备在吸持与贴装之间配置‘飞行对中’（On-the-fly）光学视觉检测系统。梁架的两边配置安装送料器件装载量不受限制的优点。

吸持与贴装操作同时进行，又节省为器件对准梁架的运动，提高了系统SMD的贴装产量。

PCB单向传动轴的运动与梁架伺服系统增强了贴装精度，Y-1建成通过式或T形结构，可与SMT流水线灵活组合。

这种结构的缺点有：相对长的梁架行程对贴装产量起到负面影响，中贴装过程中，PCB的运动对板上先巾SMD器件上施加一个加速度力。对小型尺寸器件贴装对准吸持，必需配置智能电动送料器。华夫盘送料器需要配置往复梭或行列检拾装置。设备占有生产场地面积较大。Y-2贴片机，需要两边进行操作。Y-1贴片机在同一个导轨上安装两个往复梭装置为避免碰撞及Y-2贴片机复杂的PCB装载都会给贴装时间带来损失。

2.2转塔结构

塔结构是高速贴片机（Chipshooting）最常见的一种贴片机结构。在理想条件下，这种结构贴片机的SMD贴装产量达到40cph.

设备通常配置12-24个贴装头，每个贴装有3-6个吸嘴，能在飞中（On-the-fly）更换。从运动的送料台上吸持器件，同时在转塔的相对面贴装器件。PCB固定在X/Y轴向运动将PCB对准需要贴装的位置。器件吸持检查，器件予旋转，视觉检查，对准最种旋转定向定位等操作都同时发生在器件吸持与器件贴装之间。有些转塔结构贴片机配置一种组合送料器库，能向贴装头送给铁装器件，同时，装载区快

速更换送料器。

转塔结构贴片产量的理论数据与实际存在很大差别。这是因为贴装产量受到转塔的移位与PCB运动双重影响，而后者在大多数情况是决定因素，PCB变换时间相对长，大约为3-5秒左右。大尺寸器件贴装也限制了贴装产量。

贴装精确度受到在贴装过程中，PCB的运动对板上先贴SMD器件上施加一个加速度力以及送料器装载台运动带来振动的影响。转塔结构贴片机不适用华夫盘送料盘。小尺寸器件吸持位置校准只能使用智能送料器才有可能。因送料器装载台的运动，转塔结构贴片机的占了空间较大。

2.3单梁结构-2，-2

这是一种最简单，低成本的贴片机结构，不适用于短周期开发型的SMT线。这种结构分别装有一个或两个机械手，设备安装占地面积小，贴装产量大约在10kcph.

首先，梁架结构机械手配置多个贴装头，以X/Y轴向平面运动，同时贴装头能以Θ角度转动，Z轴向高度升降。大多数单梁结构贴片机贴装头采用滚珠轴套组单导轨X轴向驱动（T驱动方式），或者为了高

精度贴装也采用双导轨线性伺服系统X轴向驱动（H驱动方式）。器件吸持校舍准由机械手与器件对准模块在器件吸持与贴装之间进行，器件对准模块安装在设备的两边。PCB传送系统安装设备的中央，PCB的固定采用边沿夹持或定位销。]

根据需要一种柔性结构设计，在器件吸持贴装同时，吸嘴在飞行中（On-the-fly）进行变换，适配不同摄像机及多个真空负压轴管。在送料器装载区装容大量不同规格的送料器及送料车，也可配装各种华夫盘或异型松料器，为提高贴装产量，提供成组吸持及补充送料器等功能。设备的贴装精度因PCB固定PCB及送料器得到改进、缺点是PCB变换时间相对较长，大约2-3秒。单梁结构贴片机可两边进行操作。单梁结构可增装第二个机械手，在设备上对第二PCB进行器件贴装，在不同的送料器组并行吸持器件，同时在不同的PCB上贴切装器件。

虽然这种配置能提高每平方米设备中用场地的贴装产量，但因两次贴装器件，许多供给的器件码被减少，PCB的两次夹持延长传送时间，在贴装过程中，加速度力对先贴器件位置的影响，贴装精度受到吸持及贴装的复杂性限制。

2.4双梁结构-1-2

双梁结构的机械手共享设备工作区PCB上同一空产间，一个机械手在吸持器件，同时另一个机械手在贴装器件，设备仅对贴装头的贴装工作量平衡及避免贴装头同步运动造成碰撞所付出很小的代价，几乎可达到双倍的贴装磁量，由于第二个机械手的运动操作会产生振动对贴装精度。双梁结构贴片机的优缺点与单梁结构相同，双梁结构的两个机械手共享一个设备基座，传送系统及控制系统，设备的贴装成本就减少。

双梁结构-2的PCB传送系统可分为两部分，每个部分能在X/Y轴向移动PCB的位置，PCB进入设备后被夹持固定，然后朝前后机械手方向移动，以尽可能减少器件吸持与贴装压制距离。因为两个机械手有其独立的茶花簪，两者的碰撞是不可能的。

这种结构能得到高达40kcph的贴装产量，具有单梁结构的优点，但存在PCB的传送系统的复杂性及费时较多，第二个机械手的运动操作振动降低器件贴装精度。

2.5集拾/贴装结构-1，-2

每台贴片机安装两个机械手，每个机械手装有一个旋转贴装轮，配置多个真空吸嘴的负压轴管吸嘴。当个机械手的旋转贴装轮依次吸持拾取器件时，另一个则贴装器件，由于多个吸持位置，在器件吸持与贴

装间的运动时间较长。在单梁或双梁结构贴片机的多个真空吸嘴也能实现时间共享。实际上，许多双梁结构贴片机，，在梁上装有多个贴装头，也可认为是一种集拾/贴装结构的贴片机系统。这种结构提供许多双梁结构的优点；共享一个设备基座，传送系统及控制系统，设备每平方米占有场地的贴装成本就减少。然而，避免碰撞及振动影响器件贴装精度。装有径向吸嘴的贴装信纸容易损坏，吸嘴更换只能一个一个进行。贴装轮的换位运动。在吸嘴顶端增加额外的加速度力，减少了贴装产量，贴装头的垂直高度也限制器件封装高度（最高为6mm）。由于真空吸嘴数量有限，实际贴装产量小于理信纸值。设备深度产生一些问题。

-2结构与-1结构贴片机相同，只是配置双份机械手装置，每对机械手可看成一台独立的SMD贴片机。

2.6多头吸持/贴装结构（MPP）

若干块PCB依次排列装载在传送系统上，并以相同的移位行程同步进行换位，贴装机械手安装在贴片机的长轴向，每个机械手配置单个吸嘴的贴装头，贴片机的前部安装一定数量的送料器，器件被吸持后，各机械手进行激光对准，移动器件到PCB上相对应的贴装位置。这种结构的贴片机采用多个贴装机械手并行操作。实现器件与贴装并行