|
不管位于哪个地方或采取什么样的商业模式，现代制造商一直特别看重在变动过程中迅速重新配置平台型贴装机的灵活性，以便能够对变动后的产品实现最优的贴装能力。但是，这一工作耗费时间长，要求专业知识，而这些时间和知识本可以更好地投入到生产线其它地方。在理想情况下，应能够在不需重新配置，不会影响精度、良品率或产能的情况下，贴装常用的各种元件。现在，平台型贴装设备上提供的新一代贴装头技术扩展了这些系统的能力，可以提供高速芯片贴装功能，实现理想情况。 在既定的SMT生产线模式中，按贴装能力被宽泛地划分成高速芯片贴装机和泛用机。平台型贴装机在生产线中通用性高，可以本着量入为出的原则实现经济的扩充能力。通过实现主要子元件接口标准化，包括贴装头、送料器和对准相机，贴装机厂商已经实现了这一点。通过在产品变动过程中更换上述项目，可以重新优化生产线贴装某类元件的能力。
此外，这两种元件有着不同的发展趋势：芯片系统(SoC)设计中使用的FPGA等器件必须提供更多的硅资源和更多的I/O，导致了更大的封装轮廓、更大面积的栅极阵列和数量更多的引线。而在另一端，最小的无源器件正转向01005格式。实践经验表明，一个贴装头并不能满足所有这些不同的需求。而正是这种推理，使得装配商不得不频繁地在贴装机和生产线之间插拔更换贴装头和模块，以便适应新产品，满足顶部/底部应用需求。
制造商可以重新配置生产线或生产设施，针对具有不同时间表和不同范围要求的小型和大型元件，提供不同的成套产品，优化生产线或生产设施。但是，不管这一工作执行速度有多快，重新配置都会占用宝贵的时间，需要专业知识和技能，而且为低效和错误带来机会。
现在这种情况可以改观了。现代传感系统、包括闭环控制算法的软件技术及伺服电机驱动和气动控制，使得大型设备的设计人员能够完成以前被视为完全不可行的功能。现在，可以创建一个完成所有这些功能的贴装头。这样的贴装头将消除冗长的变动过程，明显提高利用率，同时还可以减轻调度和优化的复杂程度。装配商不必再远离生产线贮存不用的模块，而是可以把它们放在手边。插拔更换的数量越少，机械磨损越少，贴装机损坏的可能性越低。每个生产设施都减少了对执行这些变动所需的资深人员或经过培训的人员的依赖程度。
首先，拾取装置必须适应能力非常强，能适应各种变化，如元件厚度和尺寸，以及送料器的变化(这是每个高负荷车间中都面临的事实)。对于小型元件而言，拾取后的元器件校准也非常重要，且极具挑战性。
多吸嘴贴装头轴驱动组装中采用的最新高精度伺服驱动器技术可以解决部分挑战。例如，美国环球仪器公司在新型Lightning闪电贴装头中提供的轴采用了拥有专利的闭环控制技术的高精度Z轴伺服驱动器，这使贴装系统能精确的知道在拾取过程中轴尖端什么时候与送料器中的元件接触，在贴装过程中元件什么时候与PCB接触。在生产开始以及在送料器补料/重新贴装过程中，机器自动调整每个送料器的高度，保证把轴驱动到最佳的拾取高度。这最大限度地降低了拾取过程中对元件的影响，进而使冲击力达到最小，使吸嘴寿命达到最大。贴装机自动适应元件变化及条带送料器和卷带送料器输入，保证一致的拾取性能。
为保持小型元件的拾取和贴装性能，在拾取过程中，吸嘴必须与元件精确对准。这对在元件上保持充足的真空吸力至关重要，并防止部件在吸嘴上移动。Lightning闪电贴装头系统对0402和0201元件提供了自动送料器校准功能，它使用机器的俯视光学照相机，在拾取前在送料器中找到元件。这在生产开始及在送料器补料过程中完成，保证吸嘴尖端在第一个次拾取时自动对准元件。在第一次拾取后，将调用自动拾取更新功能，根据实时的元件数据，对每种送料器和吸嘴组合不断调节拾取位置。这两种功能相结合，保证了吸嘴在拾取过程中自动对准元件，并针对带式输入变化自动进行调节。 此外，美国环球仪器公司专有阀使拾取和贴装元件的真空开关速度提高了lO倍。这可以全速贴装CSPs，WSP，μBGA和MELF等元件，同时它在每个轴内部采用单独生成真空的专利技术，拥有非常短、维护量非常少的真空通路，使贴装头几乎可以在长期内免维护运行。
精确贴装所有元件
在精确贴装元件方面，贴装边缘长度较大的元件要求相机有较大的视野，分辨率的要求略低。而在贴装小型被动元件时，特别是02Ol和最新的01005元件，则需要高分辨率，而视野却可以小得多。要想在一个贴装头上实现双重功能，显而易见的解决方案是提供一对相机，每个相机都实现视野和分辨率的最佳组合，满足这些不同的要求。现在，数码相机技术和高速图像识别软件与相应的高速数据传送技术(如FireWire)相结合，可以实现紧凑的双分辨率成像能力。例如，现在可以经济地适应各种封装类型，如从01005直到边缘长度长达44mm×44mm的大型半导体器件，而不会影响拾取和贴装周期。
保持产能
对非常大的元件和非常小的元件，在拾取后移动元件时，可以接受的最大加速度或移动速度等参数也有着很大的差异。因此，提高驱动速度时有一个范围限制，以便对SMD器件及大型精细间距半导体封装都保持很高的贴装速度。而降低时间周期的措施则可能会把重点放在减少定位稳定时间等问题上。美国环球仪器公司Lightning闪电贴装头中采用可变磁阻电动机(VR-Motor)专利技术，利用VRM非常短的稳定时间，在55ms内索引其轴。这有助于最大限度地提高贴装头的贴装占空比，从而明显有助于最大限度地降低整体时间周期，而不管拾取的元件有什么样的特点。与传统DC电动机相比，实现Lightning贴装头旋转Phi-Drive的VRM技术要求的移动部件较少，这提高了利用率，减少了维护工作。
利用率和维护
模块化轴可以迅速更换，在贴装机继续运行和生产的同时，进行离线维护。这与采用集成轴的贴装头形成了鲜明的对比，为完成维护，后者要求关机，从机器上拆下贴装头。公正地说，大多数现代贴装头的维护要求一般都很低。但是，模块化设计实现的迅速变动，使得客户能够在不中断生产的同时离线进行轴的维护。
结论
这些技术相结合，提供了一个能够从高速芯片贴装到QFP封装，处理当前常用的全系列元件的贴装头解决方案。结果，未来几代装配商将从更加灵活、自适应和精确的贴装头中受益，他们将提高利用率，大大降低变动时间，明显减少支持高速度、低成本、快速交货周期制造环境所需的反应时间。 |
