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摘 要：并行贴装现已成为30kcph以上"高混合"生产的实用方案。最新的并行贴装平台具有许多特点来增强灵活性，其中之一是新型基板输送系统，该系统可明显缩短产品转换的时间，即便是100kcph的生产线，转换时间也可减少到1分钟。由于转换时的停机时间是整体操作成本的重要因素，所以电路板传输系统对降低每个贴装单位成本起着一定的作用。
关键词：并行贴装；高混合生产；无托架输送系统
中图分类号：TP205 文献标识码：A 文章编号：1004- 4507（2004）06-0043-03
近十年来，并行贴装一直是超大批量 SMT 生产环境的首选贴片技术。由于这项技术对持续和可预计的超大批量生产颇具潜力，因此成为了以生产周期冗长见称的消费电子领域的行业标准。
"并行贴装"原理已得到充分的验证，如今，新一代技术从本质上提高了并行贴装的灵活性，使并行贴装成为30kcph以上，"高混合"生产的实用方案。现在，一个新兴的市场领域可以受益于电子产品制造业中最低的单位贴装成本。
最新的并行贴装平台具有许多特点来增强灵活性，其中之一是新型基板输送系统，该系统可明显缩短产品转换的时间，即便是100kcph的生产线，转换时间也可减少到1分钟。由于转换时的停机时间是整体操作成本的重要因素，所以电路板传输系统对降低每个贴装单位成本起着一定的作用。
1 电路板输送难题
过去，基板对位是在基板进入贴装设备时进行的。因基板规格而异的专用基板输送架具有锥形销，以保证基板精确地通过贴片机的每个贴片头，导致产品转换的时间延长。因此，并行贴装比较适合于超高产量、低混合型生产。
在新一代并行贴装平台上，基板中心定位已经让位给各个贴装头上的基板对位相机，由相机对基板通过贴片机时的每次位置变化进行检测。一旦发现偏差，局部智能装置可自动进行补偿，使基板输送系统重新设计成为可能。现在，基板以相同的方式在贴装系统中传输，却无需专用夹具。基板的宽度和厚度偏差可以自动修正，在生产前无须校准。
2 创新的输送技术
这种新型无托架输送系统目前正在申请专利，使用这种系统时，基板沿前进方向的一边被夹紧。图1展示系统操作方式，它由固定架及活动梁组成；活动梁沿机器的长度伸展并在X向进行往复运动。
基板由传动皮带送入进板区，由两边的承轨支持。由Z 轴升降结构抬起后，夹板装置的下单元使基板的上平面顶住夹板装置的上单元，从而夹紧基板。在基板移向第一个贴装位置的过程中夹爪紧抓不放，然后将基板放回到承轨上。随后，活动梁下降，并返回初始位置，如此重复进行。
每次轨道在步进时，升降结构处于升起状态，基板被沿X轴方向分布的夹板装置抓住，处于夹紧状态。该夹板装置的长度与机器长度相适应。在向前移动一段程控距离后，进入下一个机械手的工作区。于此同时，机器的进板模块持续把基板送入贴片机。
为了达到许多专用设计标准，系统采用了高水平的制造工艺。例如，爪钳宽度减小到3mm，这个宽度最有利于获得可靠的夹持力，而且贴装速度不会因为增大贴装头的行程而减小。爪钳的X 向尺寸小于基板的纵向长度，以保证每块基板在传送过程中至少卡在两个爪钳内，不管基板的厚度如何，总有一个爪钳夹紧基板。另外，考虑到同一批基板厚度的差异，爪钳的上单元还采用了弹簧式设计。
这款设计的另一个目标是制造一种适合于倒装芯片的输送系统。Z轴升降器利用一个窄刃与基板下侧相接触，占用最少的基板空间。为了尽量缩短循环时间，活动梁返回时可以在负Z轴方向和负X轴方向联动。然而，为了使器件能够装在基板下侧，这些运动需要限定一个Z 轴方向安全距离，每个基板的Z轴方向安全距离是可编程的 (见图2)。同样，活动梁在接近初始位置时沿正的Z轴方向移动到程序设定的安全距离。 许多基板不需要支撑销，但如果是大而薄的柔性板，它们可以在离线状态下装到下爪组件上，同样，这也不会影响运行时间。
图1展示系统操作方式，它由固定架及活动梁组成；活动梁沿机器的长度伸展并在X 向进行往复运动。
图2 为了尽量缩短循环时间，活动梁返回时可以在负Z 轴方向和负X轴方向联动。然而，为了使器件能够装在基板下侧，这些运动需要限定一个Z轴方向安全距离，每个基板的Z 轴方向安全距离是可编程的。
3 精度考虑问题
承轨对基板不施加任何可能导致基板移动的不必要压力，从而达到良好的定位精度。当基板停在贴装头的工作区内时，板对准系统便开始工作。考虑到器件具有不同的精度等级，板对准系统的工作模式有两种，即分布式和局部式。
分布式同现有的并行贴装极为相象，基板精确定位需要两个或三个基准特征或图形特征。如果某个贴装头的工作区内没有足够的基准特征，它可以从相邻机械手那里得到信息。分布操作的范围是一次转位循环，可达到的精度取决于机械手之间的系统校准结果和传送梁与机械手之间的校准结果。操作员只会看到这些校准工序，而且它们在几分钟内便会完成。分布模式的优点在于不需要在每个步进后识别基准特征，为节约宝贵的处理时间和提高产量创造了条件。
在局部模式下，每个贴装头独立确定基板在每次步进时的位置，因此，该模式的效用将依赖于相机的视野范围内是否有足够的基准特征或可识别的图形特征。尽管分布模式在典型生产环境下的许多贴装用途中已经证明是足够精确了，但是对于要求特别苛刻的器件而言，新平台还是通过局部式操作而提高了这些器件的贴装精度。值得指出的是，采用分布模式并不排斥某些元件采用局部模式，有助对每个贴装头取得精度和产量之间的平衡。
4 独特的平台
在同一个贴装平台上实现不同的精度等级体现了表面贴装工业的一场变革。针对每个贴装头进行基板对位和智能控制的创新方法，获三种以上经过验证的独特工艺技术支持，因此新平台能贴装各种器件，从0101、IC和高级封装件到异型组件，而且对产量进行优化。其模块化结构可实现30到100kcph范围内的产量伸缩调整。该平台更支持300 多种不同元器件，可以按系列进行设置 (family setup)，进一步减少了型号转换的时间。
新型并行贴装系统不再需要对不同的基板配备专用托架；无需重新配置送料器；无需根据转换关系对系统进行联机校准，因此取得了业内最高的转换速度，并且有助于在高产量、高混合的生产环境实现最低的单位贴装成本。 |
