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貼片機(jī)是有貼裝頭、承載機(jī)構(gòu)和X-Y座標(biāo)傳動(dòng)的伺服系統(tǒng)三大部分組成。貼裝頭就是一只智能的機(jī)械手，通過程序控制，自動(dòng)校正位置，按要求拾取元器件，精確地貼放到預(yù)置的焊盤上，完成三維的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。它是貼片機(jī)上最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部分。貼片機(jī)貼裝頭是由吸嘴、視覺對(duì)位系統(tǒng)、傳感器等部件組成。正邦立式貼片機(jī)下面詳細(xì)為大家介紹一下。
貼片機(jī)貼裝頭的種類有單頭和多頭兩大類，多頭貼裝頭又分為固定式和旋轉(zhuǎn)式。早期的單頭貼片機(jī)的吸嘴吸取一個(gè)元器件后，通過機(jī)械對(duì)中機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)元器件對(duì)中并給進(jìn)料器一個(gè)信號(hào)，使下一個(gè)元器件進(jìn)入吸片位置。但這種方式貼片速度很慢，通常貼放一只片式元器件需要1S。為了提高貼片速度，人們采取增加貼裝頭數(shù)量的方法，即采用多個(gè)貼裝頭來提高貼片速度。多頭貼片機(jī)由單頭增加到了3～6個(gè)貼裝頭，不再使用機(jī)械對(duì)中，而改進(jìn)為多種形式的光學(xué)對(duì)中，工作時(shí)分別吸取元器件，對(duì)中后再依次貼放到PCB的指定位置上。目前，這類機(jī)型的貼片速度已達(dá)到每小時(shí)3萬個(gè)元器件的水準(zhǔn)，而且這類機(jī)器的價(jià)格較低，并可組合使用。也可以采用旋轉(zhuǎn)式多頭結(jié)構(gòu)，目前這種方式的貼片速度已達(dá)到每小時(shí)（4.5～5）萬只。
一、貼片機(jī)貼裝頭上吸嘴。
貼片機(jī)貼裝頭的端部有一個(gè)用真空泵控制的貼裝工具，即吸嘴。不同形狀、不同大小的元器件往往采用不同的吸嘴拾放。當(dāng)真空產(chǎn)生之后，吸嘴的負(fù)壓把SMD元器件從供料系統(tǒng)（散裝料倉(cāng)、管狀料斗、盤狀紙帶或托盤包裝）中吸上來，吸嘴在吸片時(shí)，必須達(dá)到一定的真空度方能判別拾起元器件是否正常。當(dāng)元器件側(cè)立或因元器件“卡帶”未能被吸起時(shí)，貼片機(jī)將會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。貼裝頭吸嘴拾起元器件并將貼放到PCB的瞬間，通常采用兩種方法進(jìn)行貼放。一是根據(jù)元器件的高度，即事先輸入元器件的厚度，當(dāng)貼片頭下降到此高度時(shí)，真空釋放并將元器件貼放到焊盤上。采用這種方法有時(shí)會(huì)因元器件或PCB的個(gè)體差異，出現(xiàn)貼放過早或過遲的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起元器件移位或飛片缺陷。另一種更先進(jìn)的方法是根據(jù)元器件與PCB接觸瞬間產(chǎn)生的反作用，在壓力傳感器的作用下實(shí)現(xiàn)貼放的軟著陸，故貼片輕松，不易出現(xiàn)移位與飛片缺陷。
吸嘴是直接接觸元器件的部件，為了適應(yīng)不同元器件的貼裝，很多貼片機(jī)還在配有一個(gè)更換吸嘴的裝置，吸嘴與吸管之間還有一個(gè)彈性補(bǔ)償?shù)木彌_機(jī)構(gòu)，保證在拾取過程中對(duì)貼片元器件的保護(hù)。
吸嘴在高速運(yùn)動(dòng)中與元器件接觸，其磨損非常嚴(yán)重，所以吸嘴的材料與結(jié)構(gòu)也越來越受到重視。早期采用合金材料，后又改為碳纖維耐磨塑料材料，更先進(jìn)的吸嘴則采用陶瓷材料及金剛石，使吸嘴更耐用。
隨著元器件的微型化，而且與周圍元器件的間隙也在減少，吸嘴的結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的調(diào)整。在吸嘴上開個(gè)孔以保證在吸取像0603等小元器件時(shí)保持平衡，吸起并貼放的同時(shí)又不影響周邊元器件，方便貼裝。
二、貼片機(jī)貼裝頭的視覺對(duì)位系統(tǒng)。
隨著電子產(chǎn)品對(duì)小、輕、薄和高可靠性的需求不斷提高，只有對(duì)細(xì)間距元器件的精確貼裝，才能確保表面組裝件貼裝的可靠性。要精確貼裝細(xì)間距元器件，一般要考慮以下幾個(gè)影響因素。
1、PCB定位誤差。在一般情況下，PCB上電路圖形并不總是與PCB機(jī)械定位的加工孔和PCB邊緣相對(duì)應(yīng)，這將會(huì)導(dǎo)致貼裝誤差。另外，PCB上電路圖型扭曲不直、PCB變形和翹曲等缺陷都會(huì)引起貼裝誤差。
2、元器件定心誤差。元器件本身的中心線并不總是與所有引線的中心線相對(duì)應(yīng)，所以貼裝系統(tǒng)利用機(jī)械定心爪給元器件定心時(shí)，不一定能確保對(duì)準(zhǔn)元器件所有引線的中心線。另外，在包裝容器中，或在定心爪夾持定心時(shí)，元器件引線有可能出現(xiàn)彎曲、扭曲和搭接等缺陷，即引線失去共面性。這些問題都會(huì)導(dǎo)致貼裝誤差和貼裝可靠性下降。表面貼裝在元器件引線偏離焊盤不超過引線寬度的25%時(shí)，貼裝是成功的，當(dāng)引線間距較窄時(shí)，可允許的偏離更小。
3、機(jī)器本身的運(yùn)動(dòng)誤差。影響貼片精度的機(jī)械因素有：貼片頭或PCB定位工作臺(tái)的X-Y軸運(yùn)動(dòng)精度、元器件定心機(jī)構(gòu)的精度及貼片精度，視覺系統(tǒng)就成為高精度貼片機(jī)的重要組成部分。
機(jī)器的視覺系統(tǒng)由視覺硬件和視覺軟件兩大部分組成。攝像機(jī)是視覺系統(tǒng)影像的傳感部件，一般采用固態(tài)攝像機(jī)。固態(tài)攝像機(jī)的主要部分是一塊集成電路，集成電路芯片上制作有許多細(xì)小精密光敏元器件組成的CCD陣列。每個(gè)光敏探測(cè)元器件輸出的電信號(hào)與被觀察目標(biāo)上相應(yīng)位置發(fā)射光的強(qiáng)度成正比，這一電信號(hào)即作為這一像元的灰度值被記錄下來。像元坐標(biāo)決定了該點(diǎn)在圖像中的位置。每個(gè)像元產(chǎn)生的模擬電信號(hào)經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換變成0～255之間的某一數(shù)值，并傳送到計(jì)算機(jī)。攝像機(jī)獲取的大量信息由微處理，處理結(jié)果由顯示器顯示。攝像機(jī)與微處理機(jī)、微處理機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)及顯示器之間由通信電纜連接。
影響視覺系統(tǒng)精度的因素主要是攝像機(jī)的像元數(shù)和光學(xué)放大倍數(shù)。攝像機(jī)的像元數(shù)越多，精度就越高；圖像的光學(xué)放大倍數(shù)越大，精度就越高。因?yàn)閳D像的光學(xué)放大倍數(shù)越大，對(duì)應(yīng)于給定面積的像元素就越多，因而精度就越高。但是，放大倍數(shù)時(shí)，找到對(duì)應(yīng)圖形就更加困難，因而精度降低貼裝系統(tǒng)的貼裝率，所以要根據(jù)實(shí)際需要確定合適的攝像機(jī)光學(xué)放大倍數(shù)。
三、貼片機(jī)貼裝頭傳感器
傳感器可進(jìn)行元件電器性能檢查，它們象貼片機(jī)的眼睛一樣，時(shí)刻監(jiān)視機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器運(yùn)用越多，表示多功能貼片機(jī)的智能化水平越高
1、壓力傳感器：多功能貼片機(jī)中，包括各種氣缸和真空發(fā)生器，均對(duì)空氣壓力有一定的要求，低于設(shè)備要求的壓力時(shí)，機(jī)器就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力傳感器始終監(jiān)視著壓力變化，一旦異常，即及時(shí)報(bào)警，提醒操作者及時(shí)處理。
2、位置傳感器：印制板的傳輸定位，包括PCB的計(jì)數(shù)，貼片頭和工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，輔助機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等，都對(duì)位置有嚴(yán)格要求，這些位置需要通過各種形式的位置傳感器來實(shí)現(xiàn)。
3、圖象傳感器：全自動(dòng)高速貼片機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，主要采用CCD圖象傳感器，它能采集各種所需的圖象信號(hào)，包括PCB位置、器件尺寸、并經(jīng)計(jì)算機(jī)分析處理，使貼片頭完成調(diào)整與貼片工作。
4、激光傳感器：激光已廣泛地應(yīng)用在貼片機(jī)中，它能幫助判斷器件引腳的共面性。當(dāng)被測(cè)器件運(yùn)行到激光傳感器的監(jiān)測(cè)位置時(shí)，激光發(fā)出的光束照射到IC引腳并反射到激光讀取器上，若反射回來的光束長(zhǎng)度同發(fā)射光束相同，則器件共面性合格，當(dāng)不相同時(shí)，則由于引腳上翹，使反射光光束變長(zhǎng)，激光傳感器從而識(shí)別出該器件引腳有缺陷。
5、區(qū)域傳感器：貼片機(jī)在工作時(shí)，為了貼片頭安全運(yùn)行，通常在貼片頭的運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)設(shè)有傳感器，運(yùn)用光電原理監(jiān)控運(yùn)行空間，以防外來物體帶來傷害。
