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。
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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。
1.1 SMT 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(2)一条典型的SMT 生产线
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
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18 000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1 200 mm 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BIN( 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1.2 m 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。