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LED贴片机的6个关键技
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    【内容摘要:目前,LED照明产品的环保节能、高性价比特点已经被市场接受,同时各国政府纷纷出台相关政策,逐步淘汰白炽灯,促进LED在室内照明中的应用,LED光产业亦将成为了解决能源和环境问题的代名词,LE】
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目前,LED照明产品的环保节能、高性价比特点已经被市场接受,同时各国政府纷纷出台相关政策,逐步淘汰白炽灯,促进LED在室内照明中的应用,LED光产业亦将成为了解决能源和环境问题的代名词,LED照明市场快速发展。这样的快速发展必然涉及到LED贴片机、LED生产设备领域的快速发展。

SMT与贴片机
表面贴装技术(SMT),也可以称为表面组装技术、表面贴片技术和贴片焊接技术等。它是一种将表面组装元器件(SMD)安装到印刷电路板(PCB)上的板级电子组装技术。目前,先进的电子产品,特别是在计算机及通信类电子产品中,已经普遍采用表面贴装技术。图1为SMT制造的印制板。
1.1SMT的优点
SMT是随着电子工业的发展而诞生的,随着电子技术、信息技术、计算机应用技术的发展而发展的。SMT的迅速普及得益于它具有以下优点。
1)元器件组装密度高,电子产品体积小、重量轻。
2)易于实现自动化,提高生产效率。
3)高可靠性。自动化的生产技术,保证了每个焊点的可靠连接,同时由于表面组装元器件(SMD)是无引线或者是短引线,又牢固地贴装在PCB表面上,因此其可靠性高、抗震能力强。
4)高频特性好。表面组装元器件(SMD)无引脚或段引脚,不仅降低了分布特性造成的影响,而且在PCB表面上贴焊牢固,大大降低了寄生电容和引线间寄生电感,因此在很大程度上减少了电磁干扰和射频干扰,改善了高频特性。
5)降低成本。SMT使PCB布线密度增加、钻孔数目减少、面积变小、同功能的PCB层数减少,这些都使PCB的制造成本降低。无引线或短引线SMC/SMD节省了引线材料,省略了剪线、打弯工序,减少了设备、人力费用。频率特性的提高减少了射频调试费用。电子产品体积缩小、重量减轻,降低了整机成本。焊接可靠性好,使得返修成本降低。
1.2 SMT基本工艺流程
(1)SMT是一个系统工程技术,图2为SMT的基本工艺流程。
(2)一条典型的SMT生产线如图3所示。
由图2和图3可以大概知道:
1)要组成SMT的生产线必然要有3种重要设备:印刷机\点胶机、贴片机、回流焊炉\波峰焊机,其中波峰焊这种工艺,随着表面贴装技术的发展,特别是底部引线集成电路封装BGA\QFN的大量应用,其作用愈发显得有些不足,所以目前主流的还是回流焊这种工艺。
2)无论是对于大型机厂商还是中型机厂商,经典的可以推荐SMT生产线一般由2台贴片机组成,1台高速贴片机(片式元件贴片机)1台高精度贴片机(IC元件贴片机),这样各司其职,有利于整条SMT生产线发挥出最高的生产效率。但是现在情况正在发生着改变,很多贴片机生产商推出了多功能贴片机,使得SMT生产线只由1台贴片机组成成为可能。1台多功能贴片机在保持较高贴片速度的情况下,可以完成所有元件的贴装,减少了投资,受到中小企业、科学院的青睐。
1.3最简单的贴片机模型
如图4所示,最基本的贴片机由机架、电路板夹持机构、供料器(没有在图中画出)、贴片头、吸嘴以及X、Y、Z轴组成,其中Z轴除了可以Z向运动,还可以以θ方向转动(以便调整元器件偏离焊盘的旋转角度)。
1.4 LED贴片机
泛义上讲LED贴片机属于表面贴装技术(SMT)贴片机中的一种,随着LED技术的发展,传统SMT贴片机已不能满足LED行业生产需求,此时LED贴片机便应运而生。
LED贴片机是专门为LED行业所设计定做的SMT贴装设备,用来实现大批量的LED电路板的组装。设备要求精度不高,但要求速度快。LED专用贴片机降低了贴片设备成本,并提高生产效率。目前LED贴片机的种类很多,但是无论是全自动高速贴片机还是手动低速贴片机,它们的整体布局都是类似的。
全自动LED贴片机是由计算机控制,集光机电气为一体的高精度自动化设备,由机架、PCB传送机构及承载组织、驱动及伺服定位体系、贴装头、供料器、光学识别体系、传感器和计算机控制体系组成,其经过吸取-位移-定位-放置等一些功能,完成了把SMD快速准确的贴装到PCB板上。
1.5 LED贴片机与传统贴片机的区别
LED贴片机主要需满足3014、2835、3528和5050、5630、5730的灯珠贴装精度需求。相对于传统贴片机的加工精度,LED贴片机要求比较低。但是LED贴片机更注重的是性能,即机器运行的稳定性、速度、可操作性、尺寸要求,因此要求了LED贴片机必须具备以下设计思路和硬性要求。
1)智能化的手段更加成熟的运用到LED专用贴片机上,各类具有优秀性能的传感器能够在实施作业时充分收集数据给计算机处置,保障整个贴装过程的稳定性和可靠性。同时和其他设备一样要依据科学的方法及技术规范,定期对LED贴片机进行保养,比如对机器和电路板表面积垢进行清洁拆洗,可以有效防止由于灰尘和积垢导致的机器内部散热不良,造成过热烧坏器件。LED贴片机有好的稳定性才能最大效率的为企业产生效益,降低生产成本。
2)LED贴片机速度一定要快,最低18000点/h以上的贴装速度。
3)具有简单易学人性化的操作方法可以极高地缩短人员培训时间,并且在生产过程中有效降低误操,提高生产效率和产品质量。
4)LED贴片机最低要可以贴装1200mm长度的PCB,因为LED很大一部分是取代传统光管照明,所以长度会大大超过传统PCB尺寸。除了这些以外,为了保证单个LED灯板无色差,要求所要贴装的整批LED灯珠为同一色温BI(BIN一般代表的是LED灯珠的一些参数的范围,不同的范围可以分别用不同的编号表示,这些参数包括电压、色温、亮度等,所以会有电压BIN、色温BIN、亮度BIN这样的说法,可以用BIN代表产品的型号)。
1.6 国产LED贴片机技术发展状况
作为第四代光源的巨大市场潜力,再加上政府政策的大力支持,国内LED照明产业几乎是跨越式发展。从早期的LED显示屏的火爆,到目前过渡到LED商业照明、室内照明、户外照明、亮化工程等,LED产品实现了从单一的火爆产品,过渡到LED全领域的应用和普及。
LED的发展带动了相关设备产业的火爆,回流焊、波峰焊、印刷机、LED贴片机、LED封装设备发展势头迅猛。目前国内LED设备大部分是可贴装1.2m的灯板的小型贴片机,基本上都使用平台式运动结构,结合双摆臂运动方式,实现LED贴装。轨道式LED贴片机在国内比较少。这也是下一步,众多企业发展的一个方向。
目前国内LED贴片机技术还处于一个初级阶段。研发出来的产品,只能满足部分中小型企业的早期需求。我国是一个电子制造大国,需要不同档次的国产LED贴片机。所以必须根据实际情况优选机型,降低国产LED贴片机研制难度,快速进入电子装备行业。
LED贴片机的最关键技术
2.1 精密机光电一体化技术
在LED贴片机运作过程的,这项技术的体现:贴装头通过精准的机械运动将元器件从供料器中拣出并经过校准机构后,准确快速地把元器件安装到PCB板上。
2.2视觉技术
采取不停步快速拍摄定位技术,实现光学影像扑捉定位、飞行对中。
2.3磁悬浮技术
能解决高速度与贴片精度的运动控制技术磁悬浮直线电机驱动的应用,改进了原有伺服旋转式电机丝杆镙母存在速度低、噪音大的缺点。直线电机应用的是磁悬浮技术,运动时无摩擦,无阻力,速度高,使用寿命长。
2.4高效智能化软件技术
随着贴片机组成和结构日益复杂化和多元化,贴片机软件技术的重要性越来越得到体现。高效实时多任务并行处理操作系统、智能化贴装程序优化、自动诊断技术等势必会大大提高生产的效率和产品质量。
2.5模块化及系统集成技术
模块化及系统集成技术的目的是,针对LED贴片机的速度、精度和柔性这3项基本要求,提出优化和改进的解决方案。柔性模块化技术强调设备的可移植性、相互操作性、缩放性和可配置性,提供设备控制平台对控制需求的可重构性和开放性,从而能够简捷、高效地构造和完成特定要求的表面贴装设备,提高组装生产率。
2.6电机使用轻量化设计概念
可大幅减少机器运动部分重量,由此而使机器运作时消耗的功率也大幅降低到只有普通贴片机的1/4消耗,耗电可达普通贴片机1/4以下;LED贴片机对贴装精度要求不高,但要求速度较快。目前国内针对LED的专业贴片机,有几家在做,根据速度不同可分为4头、6头、8头设备,可以参考泰姆瑞LED640、LED660V和LED680V这几款LED专用贴片机实际了解。中间那个数字代表贴片头数量的多少。数字越大,速度越高。LED贴片机主流应用应该是可贴装大面积的PCB板,要满足在线的要求,这样才能保证速度。
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