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| 貼片機貼裝質量在線檢測研究和貼片機選型關鍵 |
| 發布者： 發布時間：2013/10/11 閱讀：109588次 |
貼片機廠家隨著表面組裝技術SMT中所使用的印制電路板導體圖形的細線化、SMT元器件微型化,以及SMT組件的高密度組裝、快速組裝發展趨勢,采用目檢或人工光學檢測的形式檢測SMT組裝質量已不能適應。
為此,自動光學檢測AOI技術作為SMT組裝質量檢測的主要技術手段,在SMT中應用越來越普遍。
本文在研究貼裝數據庫和視覺系統的基礎上，提出了在貼片機上集成光學自動檢測的思想，對其中出現的部分關鍵問題進行了闡述，進行了理論分析并提出了相應的解決方案，最后通過實驗，對結論進行了論證。
由于引腳元件的特殊性，在圖像獲取時采用了以引腳元件為中心建立取圖路徑，使用相機的快速重置功能進行快速采樣。
在圖像處理時，主要針對離焦模糊推導了使用維納濾波的點擴展函數，對圖像進行還原。
實驗表明，檢查精度和速度都有所提高。
圖像檢查主要使用了模板匹配法，文中給出了模板匹配法的理論基礎。
并使用Cognex公司提供的視覺庫對一幅圖像中的多個元件進行檢查，大大提高了檢查速度。
為進一步提高貼裝質量，使用統計過程控制（SPC）技術對AOI數據進行處理，采用移動指數加權平均多元控制圖和常規控制圖相結合的手段，對檢測數據進行全面監控，結合因果圖和排列圖，對異因加以排除。
最后通過對貼裝位置偏移的統計，對貼片機機器參數進行校正，實驗表明，該方法提高了過程能力指數，使貼裝過程更加穩定。
貼片機廠家選型時應注意幾個關鍵技術性問題
貼片機選型時應注意幾個關鍵技術問題。 隨著表面貼裝技術的迅速發展，貼片機在我國電子組裝行業中的應用越來越廣泛。面對型號眾多的貼片機，如何選型仍是一個復雜而艱難的工作，對貼片機選型時應注意幾個關鍵技術問題。
貼片機類型
目前貼片機大致可分為四種類型：動臂式、復合式、轉盤式和大型平行系統。不同種類的貼片機各有優劣，通常取決于應用或工藝對系統的要求，在其速度和精度之間也存在一定的平衡。
動臂式機器具有較好的靈活性和精度，適用于大部分元件，高精度機器一般都是這種類型，但其速度無法與復合式、轉盤式和大型平行系統相比。不過元件排列越來越集中在有源部件上，比如有引線的QFP和BGA陣列元件，安裝精度對高產量有至關重要的作用。復合式、轉盤式和大型平行系統一般不適用于這種類型的元件安裝。動臂式機器分為單臂式和多臂式，單臂式是最早先發展起來的現在仍然使用的多功能貼片機。在單臂式基礎上發展起來的多臂式貼片機可將工作效率成倍提高，如YAMAHA公司的YV112就含有兩個帶有12個吸嘴的動臂安裝頭，可同時對兩塊電路板進行安裝。
復合式機器是從動臂式機器發展而來，它集合了轉盤式和動臂式的特點，在動臂上安裝有轉盤，像Simens的Siplace80S系列貼片機，有兩個帶有12個吸嘴的轉盤。由于復合式機器可通過增加動臂數量來提高速度，具有較大靈活性，因此它的發展前景被看好，如Simens最新推出的HS50機器就安裝有4個這樣的旋轉頭，貼裝速度可達每小時5萬片。
轉盤式機器由于拾取元件和貼片動作同時進行，使得貼片速度大幅度提高，這種結構的高速貼片機在我國的應用最為普遍，不但速度較高，而且性能非常的穩定，如松下公司的MSH3機器貼裝速度可達到0.075秒／片。但是這種機器由于機械結構所限，其貼裝速度已達到一個極限值，不可能再大幅度提高。
大型平行系統由一系列的小型獨立組裝機組成。各自有絲杠定位系統機械手，機械手帶有攝像機和安裝頭。各安裝頭都從幾個帶式送料器拾取元件，并能為多塊電路板的多塊分區進行安裝，這些板通過機器定時轉換角度對準位置。如PHILIPS公司的FCM機器有16個安裝頭，實現了0.0375秒／片的貼裝速度，但就每個安裝頭而言，貼裝速度在0.6秒／片左右，仍有大幅度提高的可能。
復合式、轉盤式和大型平行系統屬于高速安裝系統，一般用于小型片狀元件安裝。轉盤式機器也被稱作"射片機"（Chip shooter），因為它通常用于組裝片式電阻電容。另外，此類機器具有高速"射出"的能力。因為無源元件，?quot;芯片"以及其他引線元件所需精度不高，射片機組裝可實現較高的產能。高速機器由于結構較普通動臂式機器復雜許多，因而價格也高出許多，在選擇設備時要考慮到這一點。
試驗表明，動臂式機器的安裝精度較好，安裝速度為每小時5000-20000個元件（cph）。復合式和轉盤式機器的組裝速度較高，一般為每小時20000-50000個。大型平行系統的組裝速度最快，可達每小時50000?100000個。
視覺系統
機器視覺系統是顯著影響元件安裝的第二個因素，機器需要知道電路板的準確位置并確定元件與板的相對位置才能保證自動組裝的精度。
成像通過使用視像系統完成。視像系統一般分為俯視、仰視、頭部或激光對齊，視位置或攝像機的類型而定。
（1）俯視攝像機在電路板上搜尋目標（稱作基準），以便在組裝前將電路板置于正確位置；
（2）仰視攝像機用于在固定位置檢測元件，一般采用CCD技術，在安裝之前，元件必須移過攝像機上方，以便做視像處理。粗看起來，好象有些耗時。但是，由于安裝頭必須移至送料器收集元件，如果攝像機安裝在拾取位置（從送料處）和安裝位置（板上）之間，視像的獲取和處理便可在安裝頭移動的過程中同時進行，從而縮短貼裝時間；
（3）頭部攝像機直接安裝在貼片頭上，一般采用Line-senso r技術，在拾取元件移到指定位置的過程中完成對元件的檢測，這種技術又稱為"飛行對中技術"，它可以大幅度提高貼裝效率；
（4）激光對齊是指從光源產生一適中的光束，照射在元件上，來測量元件投射的影響。這種方法可以測量元件的尺寸、形狀以及吸嘴中心軸的偏差。但對于有引腳的元件，如：SOIC、QFP和BGA則需要第三維的攝像機進行檢測。這樣每個元件的對中又需要增加數秒的時間。很顯然，這對整個貼片機系統的速度將產生很大影響。在三種元件對中方式（CCD、Line-sensor、激光）中，以CCD技術為最佳，目前的CCD硬件性能都具備相當的水平。在CCD硬件開發方面前些時候開發了"背光"（Back-Lighting）及"反射光"（Front-Lighting）技術，以及可編程的照明控制，以更好應付各種不同元件貼裝需要。
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