拱架式贴片机结构与组成

元件

　　拱架式结构又称动臂式结构，也可以叫做平台式结构（Platform）或者过顶悬梁式结构（Overhead Gantry）。现在几乎所有的多功能贴片机和中速贴片机都采用这种结构。
　　这种结构一般采用一体式的基础框架（Base Frame），将贴装头横梁的X、Y定位系统安装在基础框架上，线路板识别相机（下视相机）安装在贴装头的旁边。线路板传送到机器中间的工作平台上固定，送料器安装在传送轨道的两边，在送料器旁安装有元件识别照相机（如图1所示）。

　　图1 拱架式结构
　　（1）X、Y定位系统
　　在较为经济的中速贴片机中，X、Y驱动系统采用电动机丝杠驱动，编码器反馈。一般多功能贴片机和部分较高精度的中速贴片机采用电动机丝杠驱动，线性光栅尺反馈；也有的较高精度的贴片机采用线性电动机驱动，线性光栅尺反馈。根据功能和速度的要求不同，可以采用不同的横梁数量，安装不同数量的贴装头（如图2所示）。

　　图2 拱架式结构的横梁和贴装头
　　①单横梁单头。横梁在基础框架上沿y轴运动，贴装头在横梁上沿X轴运动，线路板上基准点的识别及元件的吸取、识别、校正和贴装都由一个贴装头完成。
　　②单横梁双头。在单个横梁的两边都装有贴装头，前面的贴装头在前面的送料器吸取和贴装元器件，后面的贴装头在后面的送料器吸取和贴装元器件。一般，在单横梁两侧所安装的贴装头的功能、元件范围及精度不完全相同，以便整个机器由更高的灵活性和更大的元件范围。
　　③双横梁双头。机器的基础框架上装有两个横梁，每个横梁上分别装有一个贴装头。当线路板进入工作平台，前贴装头在进行基准带识别时，后贴装头可以先吸料；当前贴装头开始吸料时，后贴装头就可以现贴装元件。双横梁结构也可以安装两个功能不一样的贴装头，使得整个机器有更高的灵活性和更大的元件范围。
　　④有的拱架式贴片机采用横梁在机器的基础框架上沿X轴运动，贴装头在横梁上沿y轴运动。元件的识别相机安装在y横梁上，当贴装头的各吸嘴吸取完元件后，经过元件识别相机的上方时即可识别和校正。
　　⑤还有一种拱架式结构的贴片机，它的横梁为固定在机器的基础框架上，一个或两个贴装头在横梁上沿X方向运动，吸取和照相贴装元件，并在线路板上产生X轴的位移。线路板由传送板的装置送至工作台后，工作台沿y方向运动，控制线路板y轴的位移（如图3所示）。

　　图3 横梁为固定的结构
　　（2）贴装头系统
　　传统的拱架式结构的贴装头有单吸嘴结构和多吸嘴并列结构（如图4所示）。单吸嘴贴装头在一个贴装循环中只能贴装一个元件，相对贴装的精度较高。多吸嘴并列贴装头有着2到12个并列平行的吸嘴贴装轴（Spindle），在一个贴装循环中可以吸取、校正和贴装多个元件，从而可以提高贴装的速度。
　　在多吸嘴并列结构的贴装头中，吸嘴与吸嘴之间的距离和送料器各轨道之间的距离相同，在使用相同的送料器时，多个吸嘴能够同时下降到送料器的高度来同时吸料（GangPick），这样可以提高吸料的速度。
　　由于贴片元件的大小不一，而贴片头上贴装轴的数量有限，因此在拱架式贴片机上一般都有一个专门的吸嘴储藏机构（Nozzle Stocker），供贴装头在需要时进行吸嘴更换，以便贴装头采用合适的吸嘴来吸取和贴装元件。

　　图4 传统拱架式结构的贴装头
　　（3）元件识别系统
　　一般拱架式结构贴片机的元件识别相机安装在线路板传送轨道的旁边，贴片的步骤为：吸料→在固定照相机上识别校正→贴装（如图5所示），这也叫一个贴装循环（TaskBlock）。有的贴装头上配备有头上移动照相机（On the Head Camera），对于较小的物料可以实现吸料→在移动中同时照相校正→贴装，从而减少元件校正时间，提高了贴装速度。
　　元件在识别时可以采用不同的灯光和强度，如前光、侧光、背光等。拱架式结构的元件在上视相机识别时对于元件大小超过相机的一个视野的元器件可以采用多视野识别。

　　图5 贴装循环
　　（4）元件供料系统
　　拱架式结构贴片机可以接纳不同形式元件包装的送料器，如卷带装、管装、托盘装和散料盒装。有的卷带装送料器为电动送料器，不需要机械推动或者气动，送料器内置驱动电动机，并且可以调整送料器步进的跨距，可以减少备用送料器的数量。拱架式多功能贴片机还可以接纳立式插件元件送料器、铆钉送料器和晶圆盘的倒装芯片送料器等异型送料器。

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