SMT的工作原理及故障分析 毕业论文.doc
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1、 编号 毕业设计(论文)题 目:SMT故障分析学生姓名: 彭磊学 号:120301121107院(系):机电工程系专业班级:机电1211指导教师:幅度不大方便职 称:助理工程师 2015 年 2 月中文题目:SMT贴片机的工作原理及故障分析毕业设计(论文)共 36页(其中:外文文献及译文页) 图纸共张 完成日期 2015年2月 答辩日期 2015年3月摘要表面贴装技术(SMT)是当今国际上最热门的一种电子组装技术和工艺,曾被誉为电子组装技术历史上的一次革命,其中贴片技术则是SMT技术的重要支柱,同时又是一个设计制造一体化的设备,因此对贴片机工作原理掌握和维护尤为重要。本文根据企业生产实践的需要
2、,主要对FUJI-NXT 贴片机基本构造及原理进行分析,并通过一些实例讲述一些故障的引发原因、解决方法及预防措施。介绍了贴片机的基本构造及原理,列举了其中常见的故障及排除措施,说明了贴片机的日常保养方法。对贴片机工作原理的掌握,及时熟练地解决出现的故障以及后期的保养,使得贴片机在生产过程中更好的运行,延长设备使用寿命,并节省企业生产成本。关键词:机构功能;工作原理;故障解决;保养 I目录前言(或引言) 11贴片机 21.1贴片机简介 21.2贴片机的种类 21.3贴片机的技术参数 22 FUJI NXT贴片机的结构 42.1机架 42.2供料器 4 2.3 贴装工作头 52.3.1 H01贴装
3、工作头 62.3.2 H04贴装工作头 62.3.3 H08贴装工作头 62.3.4 H12(S)贴装工作头 62.4 吸嘴更换器 6 2.5基板搬运机构 72.5.1 双搬运轨道 72.5.2 单搬运轨道 72.6影像处理装置 72.6.1元件相机 72.6.2 定位点相机 82.7控制系统2.7.1 操作面板 82.7.2贴片机的CPU箱 82.7.3 贴片机伺服箱 82.7.4 基座CPU箱 83 FUJI NXT贴片机动作原理 94常见故障及解决方法 104.1卡板 104.2置件不良 134.3供料部故障 144.3.1 供料器 144.3.2 切刀 144.4真空问题 144.4.
4、1 真空系统漏气 144.4.2.吸嘴无真空 145 FUJI NXT贴片机的保养 165.1 日保养 165.1.1 机器外壳 165.1.2 废料箱盒 165.2 周保养 175.2.1 光源座 175.2.2 供料平台 185.2.3 贴装工作头H12(S) 185.2.4 吸嘴切换座 245.3 月保养 245.3.1 PCB 双搬运轨道 245.3.2 贴装工作头(H08,H04,H01) 275.3.3废料带切刀座 326结论 34 致谢 35参考文献 36苏州健雄职业技术学院毕业论文前言(或引言) 电子电路表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),
5、称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术,是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 进入21世纪以来,中国电子信息产品制造业每年都以20%以上的速度高速增长,规模从2004年起已连续三年居世界第二位。在中国电子信息产业快速发展的推动下,中国表面贴装技术(SMT)和生产线也得到了迅猛的发展,表面贴装生产线的关键设备自动贴片机在中国的保有量已位居世界前列。 而接下来介绍的主要为企业生产实
6、践需要的FUJI NXT全自动贴片机的工作原理以及对在生产中出现的故障进行分析解决。11贴片机 本章重点在于对贴片机进行介绍,进一步的了解贴片机。1.1贴片机简介 贴片机:又称“贴装机”、“表面贴装系统”(Surface Mount System),在生产线中,它配置在点胶机或丝网印刷机之后,是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确的放置PCB焊盘上的一种设备。在整个SMT生产线中,占据着主要地位。 贴片机的主要品牌有:SONY索尼(日本)、Assembleon安比昂、Siemens西门子(德国)、Panasonic松下(日本)、FUJI富士(日本)、YAMAHA雅马哈(日本)、JUKI(日本)、
7、MIRAE(韩国)、SAMSUNG三星(韩国)、EVEST元利盛(中国台湾)、环球UNIVERSAL(美国)等。1.2贴片机的分类 贴片机按速度可分为:中速贴片机、高速贴片机、超高速贴片机。其贴装速度在40000片/h以上,采用旋转式多头系统。Assembleo-FCM型和FUJI-QP-132型贴片机均装有16个贴片头,其贴片速度分别达96000片/h和127000片/h。在实际应用中,中速贴片机的应用更加广泛。不同种类的贴片机各有优劣,通常取决于应用或工艺对系统的要求,在其速度和精度之间也存在一定的平衡。1.3贴片机的技术参数 各种不同速度、不同功能、不同结构的贴片机的技术参数基本相同,主
8、要有以下几种:(1) 贴装精度与能力(2) 照相机参数(3) 原件贴装范围(4) 贴装速度(5) 基板支持范围(6) 最大装料能力(7) 机器的电、气参数及环境要求(8) 机器的外观尺寸、重量及物理承重要求 前面两种参数决定贴装设备的主要功能,能贴什么样的元件;贴装速度决定贴装设备的产能;基板支持范围和最大装料能力决定能支持多大的线路板和最多能容纳多少品种的元件;后两个参数则决定机器的安装条件。表面贴装技术的优点是把元器件精确、快速地贴放到印制板的电路焊盘上,因此贴装精度和贴装速度是贴装设备最重要的两个参数。2 FUJI NXT 贴片机的结构 本章重点在于对FUJI NXT 贴片机基本结构进行
9、分析,研究其基本特征,进一步说明其工作原理及机构功能。2.1 机架 机架是机器的基础,所有的传动、定位、传送机构均牢固的固定在它上面,因此机架应有足够的机械强度和刚性。不同种类贴片机的结构和材料不同,目前普遍采用以下两种形式:整体铸造式和钢结构式机架。FUJI NXT贴片机采用整体铸造式机架,这种形式的机架整体性好,结构稳定性高,整个机架采用热处理和时效处理方式,工作时稳固,另一个重要的特点是铸造机架具有一定的抗震动能力。 图2-1贴片机机械结构2.2 供料器 供料器(Feeder)是按照每次运动供一颗料运动的,并带动同步棘轮运行,将元件按照一定的规律和顺序提供给工作头以便准确的吸取。其质量的
10、好坏直接影响着置件的精度,在贴片机中有着举足轻重的作用。 图2-2 供料器(Feeder)2.3贴装工作头 贴装工作头(Head)是贴片机关键部件,它通过吸取吸嘴间接从供料器上吸取元件,经过影像处理,在校正系统的控制下自动校正位置,将元件贴装到电路板上。 通过吸取元件大小的不同,可以分为H01、H04、H08、H12(S)、这几种型号。其中最常用的为H04和H12S型。 图2-3 贴装工作头2.3.1 H01工作头 这种类型的工作头只可安装一个吸嘴,可持有尺寸范围较广的部件。使用这种工作头时,必须同时搭载合适的吸嘴置放台。2.3.2 H04工作头 这种类型的工作头最多可安装4个吸嘴。适合于从小
11、型元件到中型元件贴装。使用这种工作头时,必须同时搭载合适的吸嘴置放台。2.3.3 H08工作头 这种类型的工作头最多可安装8个吸嘴。适合于小型元件的高速贴装。使用这种工作头时,必须同时搭载合适的吸嘴置放台。2.3.4 H12(S)吸嘴工作头 这种类型的工作头最多可安装12个吸嘴。适合于小型元件的高速贴装。使用这种工作头时,必须同时搭载合适的吸嘴置放台。并且,合适的吸嘴置放台的种类与H08吸嘴工作头通用。根据规格的不同有H12工作头和H12S工作头。2.4 吸嘴更换器 贴装工作头的更换吸嘴收存在吸嘴置放台上。吸嘴置放台被固定在更换吸嘴的主题上。吸嘴更换器主题为2种类型的吸嘴置放台公用,设置在贴片
12、机内。 图2-4 吸嘴更换器2.5基板搬运机构 基板搬运机构的作用是将需要贴片的基板送到预定位置,支撑台上升将其夹紧,贴片完成后再将基板送至下道工序。2.5.1 双搬运轨道 双搬运轨道设置在模组内部,从前道工序处取入电路板运送到后道工序的机器中。该轨道有2条通道,每条通道都配备各自的电路板夹板。轨道的宽度,可根据生产的电路板进行自动调整。2.5.2 单搬运轨道 单搬运轨道从前道工序处取入电路板,再将完成的电路板运送到后道工序的机器中。该轨道有1条通道,每条通道都配备各自的电路板夹板。轨道的宽度,可根据生产的电路板进行自动调整。 图 2-5传送机构与支撑台2.6 影像处理装置 机器影像处理是影响
13、元件安装的第二个因素。在工作过程中首先对基板上的PCB的位置确认。当基板传送至贴片位置时,mark相机首先对基板上PCB上所设定的定位标志(mark点)进行识别,实现对基板上PCB位置的确认。2.6.1 元件相机 元件相机用来识别被吸嘴吸取的元件形状和大小。通过设置在相机上的光源单元处前光的照射,进行影像处理。2.6.2 定位点相机定位点相机设置在XY机械手上,用于识别定位的定位点。2.7 控制系统控制系统由电路控制和气路控制组成,主要由控制卡,各种传感器,各种阀和汽缸,伺服电机和编码器组成,是贴片机上最复杂,最核心的部分。2.7.1 操作面板 在操作面板上设有进行贴片机操作的按钮。另外也用于
14、显示机器发出的指示,机器的状态和影像处理画面。2.7.2 贴片机的CPU箱 放置用于控制贴片机的电路板,并且此CPU箱进行与基座CPU箱之间的通信。2.7.3 贴片机伺服箱 在各贴片机后面的下部,放置控制贴片机内伺服轴的伺服放大器、控制电路板等。2.7.4 基座CPU箱 放置用于控制机器的电路板,并且此CPU 箱进行与基座上搭载的贴片机之间的通信管理。 3贴片机动作原理 本章将在前一章研究贴片机机构的基础上,进一步研究贴片机工作原理,对其进行介绍说明。 贴片机在重要部件如贴装主轴、动/静镜头、吸嘴座、送料器上进行了Mark标识。机器视觉能自动求出这些Mark中心系统坐标,建立贴片机系统坐标系和
15、PCB、贴装元件坐标系之间的转换关系,计算得出贴片机的运动精确坐标;工作头根据导入的贴装元件的封装类型、元件编号等参数到相应的位置抓取吸嘴、吸取元件;静镜头依据视觉处理程序对吸取元件进行检测、识别与对中;对中完成后工作头将元件贴装到PCB板上预定的位置。这一系列元件识别、对中、检测和贴装的动作都是工控机根据相应指令获取相关的数据后指令控制系统自动完成。 贴片机的工作流程框图如图所示。 开始数据初始化自动学习PCBMARK进板 吸嘴选择送料器选择LED等控制视觉对中贴装元器件吸嘴放回吸嘴座出板生产结束 图3-1贴片机的工作流程图 4 常见故障及解决方法 本章将对日常出现的故障进行说明,并研究对应
16、的解决方法。4.1 卡板 卡板是设备日常运行中常出现的问题,发生卡板时先确认对应SensorR的AMP值显示是否正常。在有板的时候相应的AMP值为-100到-90,无板时为0到50。PH值是否正常(正常为90),Sensor是否松动,Sensor表面是否有异物。解决完以上问题并用附属软件再次校正其灵敏度后观察。若对应Sensor的AMP值还不在此范围内,确认Sensor发光端及光线与接收端是否处于同一水平线,Sensor和AMP是否有故障。 图4-1 轨道电路板通过确认 Sensor 图4-2 轨道电路板通过确认I/R Sensor AMP 发生卡板时如确认对应Sensor的AMP值显示正常,
17、必要时确认AMP延时是否正常。(一)用附属软件对电路板通过确认Sensor 灵敏度调整 图4-3 附属软件贴片机控制进入附属软件选择相应线体,点击进入,选择要校正的贴片机,点击Remote operation 进入,再点击Conveyor sensor sensitivity adjustment 点start 即可。(二)轨道电路板通过确认L/R Sensor AMP PH值调整 图4-4 轨道电路板通过确认L/R Sensor AMP(1) 确认ON 状态开关设定为“LO”(2) 按一下号码盘RUN闪烁,数字显示屏显示为AA(3) 转一下号码盘SET闪烁,数字显示屏显示为PH(4) 按一下
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