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高速贴片机常见故障与排除方法,贴片机故障

来自:深圳市仁创机电有限公司     日期:2011-6-19 21:18:34
 
1 引言

随着SMT(表面贴装技术)在电子产品中的广泛应用,SMT生产中的关键设备-贴片机也得到了相应的发展,但在贴片机的使用过程中,会不可避免地发生一些故障。如何排除这些故障,确保机器处于最佳运行状态,是贴片机日常使用管理过程中的一个主要任务,本文将以美国环球公司的HSP4796L高速转塔贴片机为例,介绍贴片机日常使用过程中的一些常见故障与排除方法。


HSP4796L以贴装片式元件为主,采用16个一组的旋转贴片头,每个贴片头上有5种吸嘴,双供料平台,每个供料平台上可安装最多80种元件(8mm),贴片速度0.10s/片,可贴装0201-20mm尺寸芯片等。
2 常见故障分析及排除
2.1 元件吸取错误
元器件由高速运动的贴片头,从包装编带中取出,贴装到印制板上的过程中,会产生未取到、吸取后失落等几种吸取不良的故障,这些故障会造成大量元件损耗,根据我们的经验,元件吸取不良通常是由以下几种原因造成:
(1)真空负压不足,当吸嘴取元件时,吸嘴处产生一定的负压,把元件吸附在吸嘴上,其判定吸嘴拾取元件是否异常一般采用负压检测方式,当负压传感器检测值在一定范围内时,机器认为吸取正常,反之认为吸取不良。在元件吸取时,真空负压应该在53.33kPa以上,这样才能有足够的真空量来吸取元件。若真空负压不足,将无法提供足够的吸力吸取元件,在使用中我们要经常检查真空负压,并定期清洗吸嘴,同时还要注意每个贴装头上的真空过滤芯的污染情况,其作用是对达到吸嘴的气源进行过滤,对污染发黑的要予以更换,以保证气流的畅通。
(2)吸嘴磨损,吸嘴变形、堵塞、破损造成气压不足,导致吸不起元件,所以要定期检查吸嘴的磨损程度,对严重的予以更换。
(3)供料器的影响,供料器进料不良(供料器齿轮损坏),料带孔没有卡在供料器的齿轮上,供料器下方有异物、卡簧磨损),压带盖板、弹簧及其他运行机构产生变形、锈损等,从而导致元件吸偏、立片或者吸不起器件,因此应定期检查,发现问题及时处理,以免造成器件的大量浪费。
(4)吸取高度的影响,理想的吸取高度是吸嘴生接触到元件表面时再往下压0.05mm,若下压的深度过大,则会造成元件被压进料槽里反而取不起料。若某元件的吸取情况不好,可适当将吸取高度向上略微调整一点,例如0.05mm。作者在实际工作过程中曾碰到过某一料台上的所有元件都出现吸取不好的情况,解决的方法是将系统参数中该料台的取料高度适当上移一点。
(5)来料问题,有些厂家生产的片式元件包装存在质量问题,如齿孔间距误差较大、纸带与塑料膜之间的粘力过大、料槽尺寸过小等都是造成元件取不起来的可能原因。
2.2 元件识别错误
HSP4796L的视觉检测系统由两部分组成,元件厚度检测系统和光学识别系统,所以在分析识别错误对应从这两方面入手。
(1)元件厚度检测错误,元件厚度检测是通过安装在机构上的线性传感器,对器件的侧面进行检测,并与元件库中设定的厚度值进行比较,可判断出元件的不良吸取状态(立片、侧吸、斜吸、漏吸等),当元件库中设定的厚度值与实测值超出允许的误差范围时,会出现厚度检测不良,导致元件损耗,因此正确设定元件库中元件厚度至关重要,同时还要经常对线性传感器进行清洁,以防止粘附其上的粉尘、杂物、油污等影响器件的厚度及吸取状态的检测。
(2)元件视觉检测错误,光学识别系统是固定安装在一个仰视CCD摄像系统,它是在贴装头的旋转过程中经摄像头识别元件外形轮廓而光学成像,同时把相对于摄像机的器件中心位置和旋转角度测量并记录下来,传递给传动控制系统,从而进行x、y坐标位置偏差与θ角度偏差的补偿,其优点在于精确性与可适用于各种规格形状器件的灵活性。它有背光识别方式和前光识别方式两种,前光识别以元件引线为识别依据,识别精度不受吸嘴大小的影响,可清晰地检测出器件的电极位置,即使引脚隐藏于元件外形内的器件PLCC、SOJ等也可准确贴装,而背光识别是以元件外形为识别依据,主要用来识别片式阻容元件和三极管等,识别精度会受吸嘴尺寸的影响。

元件视觉检测错误的可能原因有:
1)吸嘴的影响,当采用背光识别时,若吸嘴外形大于器件轮廓时,图像中会有吸嘴的轮廓,如图3所示,识别系统会把吸嘴轮廓当作元件的一部分,从而影响到元件识别对中。解决方法要视具体的情况而定:
a、若吸嘴外径大于器件尺寸、则换用外径较小的吸嘴。
b、吸嘴位置偏差导致吸嘴外形伸出到器件轮廓,调整料位偏差。HSP4796L具有元件吸取位置自动校正的功能,通过连续测量某元件的吸取位置,计算出平均误差并自动产生修正值加以补偿,该修正值存放在Feeder(B)Offest中,在该数据库中存放有每个料位自动生成的修正值,将该元件所在料位偏差值清零即可解决问题。
2)元件库参数设置不当。这通常是由于换料时元件外形不一致造成,需要对识别参数重新检查设定,检查项目包括元件外形和尺寸等等,一个有效解决办法是让视觉系统"学习"一遍元件外形,系统将自对地产生类似CAD的综合描述,此方法快捷有效,另外若来料尺寸一致性不好,可适当增大容许误差(tolerance)。

3)光圈光源的影响,光圈光源的使用较长一段时间后光源强度会逐渐下降,因为光源强度与固态摄像转换的灰度值成正比,而采用灰度值大,数字化图像与人观察到的视图越接近,所以随着光源强度的减小,灰度值也相应减少,但机器内的灰度值不会随着光源强度的减小而减小,只有定期校正检测,灰度值才会与光源强度成正比,当光源强度削弱到无法识别元件时,就需要更换灯泡。
4)反光板的影响,反光板只是对背光才起作用,当反光板上有灰尘时,反射时摄像机的光源强度减小,灰度值也小,这样易出现识别不良,导致元件损耗,反光板是需要定期擦试的部件。
5)镜头上异物的影响,在光圈上面有个玻璃镜片,其作用是防止灰尘进入光圈内,影响光源强度,但如果在玻璃镜片上有灰尘、元件等异物,同样也影响光源强度,光源强度低,灰度值低。这样也容易导致识别不良发生,贴片机要注意镜头和各种镜片的清洁。
2.3 飞件
飞件指元件在贴片位置丢失,其产生的主要原因有以下几方面:
(1)元件厚度设置错误,若元件厚度较薄,但数据库中设置较厚,那么吸嘴在贴片时就会在元件还没达到焊盘位置时就将其放下,而固定PCB的x-y工作台又在高速运动,从而由于惯性作用导致飞件。所以要正确设置元件厚度。
(2)PCB厚度设置错误,若PCB实际厚度较薄,但数据库中设置较厚,那么在生产过程中支撑销将无法完全将PCB顶起,元件可能在还没达到焊盘位置时就被放下,从而导致飞件。
(3)PCB的原因,通常有这样的几个原因:
1)PCB本身问题,PCB翘曲超出设备允许误差,一般要求如表1。

2)支撑销放置问题。在做双面贴装PCB时,做第二面时,支撑销顶在PCB底部元件上,造成PCB向上翘曲,或者支撑销摆放不够均匀,PCB有的部分未顶到从而导致PCB无法完全被顶起。
3 结束语
对机器进行定期维护,更换不良器件,使之处于最佳工作状态,亦会减少生产时的故障,在生产过程中贴片机出现的故障还有许多,作者介绍只是一些较常见的,希望能起到一个抛砖引玉的作用,只要我们在碰到类似的问题时善于分析总结,找出其产生的根本原因,那么这些故障的排除,将不会是一件很难的事情。
 

 

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