贴片机 贴装速度的影响因素

贴装速度是贴装技术相对基本的特性之一,也是贴片设备性能指标中相对敏感、相对有代表性和相对容易对比的参数,很多情况下,它又是贴片机档次和水平的一个重要标志,在贴片机评价、选择和使用中都是举足轻重的性能指标。

贴装速度是指贴片机在单位时间贴装元件的能力,一般都用每小时贴装元件数或每个元件贴装周期来表示,如60000点/h或0.06s/元件。

通常,在贴片机的参数中,贴装速度只是理论速度,只是根据吸嘴的相对小取料时间,从取料位置到贴装位置相对短的移动距离和相对小贴装距离等理想状态计算出来的理论速度;而且只是元件贴装的理论时间,并不包括传送时间和准备时间等辅助时间

目前业界还没有准确的贴片机速度定义和测量方法,现在贴片机制造厂商采用一种理想的方法测量速度数据,不包括任何外加因素,即不考虑印制板的传送和定位时间,印制板的大小、元器件的种类和贴装位置等,只是将一定数量的一种元件(例如,120个片式元件或10个QFP封装的IC)按规则排列方式贴装到样板上,所示,然后计算每个元件平均时间,以每小时多少片或每片多少秒的数字给出“贴装速度”。

由于片式元件和IC封装的贴装速度差别很大,无论供应商以什么格式和单位给出的贴装速度,都是理论速度,也称为标称速度,只有相对比较的参考意义,与实际生产中每个班次能够贴装的元器件数量(实际贴装生产率)相去甚远

此外,在考察贴装速度和不同机器对比时也使用“循环速度”或“测试速度”这一指标。它是贴片机速度相对基本的度量参数,类似上述理论速度,只是实际上还没有安放零件,机器尚处于空转的工作模式。这一速度值由于不涉及元件拾取、定中心以及安放等带来的影响,因此较之等效的理论速度要快一些。虽对机器的机械驱动效率进行比较,循环速度是有用的指标,但对于使用者实际意义不大,因此现在贴片机参数中一般不提供。

实际影响贴装速度的因素

显然,在实际贴装生产中,不可能只有一种元件,也不可能只排列成规则的阵列,实际需要附加的时间和影响贴装速度的因素很多。在实际贴片生产中,需要考虑的时间如下所述。

①线路板传送和定位时间:贴装完成的线路板从工作台面传到下段机器或等待位置以及等待中的线路板从上段机器或等待位置传到机器工作台面。通常传送的实践需要2.5~5s,有些特殊装置可以达到1.4s。

②线路板基准点校正时间:由于线路板的传送、线路板的翘曲和贴装精度的要求等,用线路板上的基准点定位是相对好的方式。一般来说,一个基准点只能校正线路板XY方向的偏差:两个基准点可以校正线路板X、Y方向的偏差和角度的偏差;3个基准点可以校正线路板X、Y方向的偏差和角度的偏差,以及双面板在一面已经贴完回流之后引起的翘曲变形。

③吸嘴更换时间:由于在印制电路板上有各种不同的元件,需要不同的吸嘴,贴装头上的吸嘴往往不能吸取所有类型的元件,所以,一般平台式的机器设计有吸嘴自动更换的功能。

④元件送料及吸取时间:一般元件在吸取前就应该送料到位,但在同一料站上连续吸取时,如果下一颗物料送料的时间长于更换另一个吸料轴来吸料的时间,贴装头就需要等待元件送料的时间。元件吸取的时间包括吸嘴移动到元件上空、吸嘴在z轴的带动下到元件吸取位置接触到吸嘴、吸嘴的真空打开,以及吸嘴带着元件在Z轴的带动下回到移动高度所需要的时间。

⑤工作台移动时间:对于转塔式机器,是指X、Y工作台带动印制电路板从上一位置移动到现在将要贴装的位置的时间:对于平台式的机器,是指悬臂的X、Y驱动轴带动贴装头从上一位置移动到现在将要贴装的位置的时间。

⑥元件的识别时间:是指当元件通过元件识别照相机时,照相机摄取元件图像的时间。对于转塔式机器,由于转塔转动有一定的频率,而单个元件照相的时间小于元件取料和贴装的时间,所以对于转台式的机器元件的识别时间基本可以忽略不计。

⑦元件贴装时间:吸嘴带着元件到达贴装焊盘上方,吸嘴通过Z轴的带动下降到贴片高度并与焊盘上的锡膏相接触,吸嘴的真空关闭并离开贴片高度,吸嘴的吹气打开以保证元件不随着吸嘴的离开而带起来,吸嘴回到原始高度所需要的时间之和

⑧贴装头交替等待时间(多贴装头机器)。

总之,贴片机的实际贴装速度远低于其所标示的理论速度。根据线路板上贴片元件的数量不同、分布不同、种类不同、种类的多少不同以及贴片机特征和形式的不同,通常贴片机的实际贴装速度只有理论速度的60%~85%。

参考文献

1吴懿平,鲜飞电子组装技术武汉:华中科技大学出版社,2008

2王天曦,王豫明贴片工艺与设备北京:电子工业出版社,2008