[發明專利]高速全自動貼片機陣列式貼裝頭

無效

• 申請號: 200610089487.0
• 申請日: 2006-06-29
• 公開（公告）號: CN101098618A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 劉強;吳文鏡;鄭妍;袁松梅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H05K13/04
• 分類號: H05K13/04;H05K3/32
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;張忠麟

(一)技術領域

本發明涉及SMT(Surface?Mount?Technology，表面貼裝技術)的貼片機領域，具體涉及一種電子表面貼裝的貼片機及其貼裝頭總成的技術領域。

(二)背景技術

表面貼裝技術(SMT)起源于50年代末，隨著半導體集成電路的發明而出現的厚薄膜混合集成電路。由于陶瓷基板質地堅硬，不便于打孔進行元器件插裝，開始采用片式元器件，于是出現了片式電容、片式電阻，有源元器件則采用裸片以絲焊或倒裝片等形式進行組裝。進入70年代后，混合集成電路的應用開始由軍用領域向工業及民用領域擴展，生產規模迅速擴大。70年代末80年代初，傳統的印制電路板由原來的通孔插接組裝，借鑒混合電路的工藝，逐步改為以表面安裝為主，這種組裝厚度薄、體積小、可靠性高及便于自動化生產的特點使其逐步成為電子組裝的主導技術。隨著電子產品向便攜式、小型化、網絡化和多媒體方向迅速發展，SMT在電子工業中正得到越來越廣泛的應用，并且在許多領域部分或全部取代了傳統電子裝聯技術。

貼片機是SMT生產線中最關鍵的設備，它往往占了整條生產線投資額的一半以上。目前貼片機大致可分為四種類型：動臂式、復合式、轉盤式和大型平行系統。不同種類的貼片機各有優劣，通常取決于應用或工藝對系統的要求，在其速度和精度之間也存在一定的平衡。盡管貼片機種類繁多，綜合起來可以簡要地概括為以下四部分組成：貼裝頭系統、供料系統、印刷電路板(PCB板)傳輸系統和管理控制系統。其中貼裝頭系統是貼片機的核心，它要完成芯片拾取到準確地貼裝PCB板上的全過程，決定著貼片機的結構及主要性能。

從貼裝頭要完成的功能方面看，貼裝頭應該包括Z軸運動系統、θ角控制系統、真空系統。其中Z軸運動系統完成芯片的上下貼裝運動，θ角控制系統完成芯片的偏置誤差校正，真空系統完成芯片的拾取與釋放。目前國內外相關技術主要可以分為如下幾類：一、Z軸采用齒輪/齒條的傳統傳動系統，執行機構簡單，但是控制精度難以提高；二、Z軸采用伺服電機/鋼絲/滾輪，將電機的旋轉運動轉化為Z軸的上下運動，此類系統裝配復雜，精度不高，若要實現單頭多吸嘴系統，結構將更加復雜；三、Z軸采用步進電機和同步帶傳動，將電機旋轉運動轉化為直線運動，單一吸嘴設計成一個模塊，包括兩個步進電機，一個負責Z軸運動，一個負責θ角控制，這樣的系統有一定的精度，并可以根據用戶需求自由組合吸嘴數量，但是這樣的傳動方式單模塊系統的體積與質量都已經很大，組合多吸嘴后成倍地增加了貼裝頭的轉動慣性，為了保證貼裝精度以及機器的使用壽命，相應地只能增加懸掛該貼裝頭，并驅動其平移的導軌框架的尺寸和重量，最終導致整機體積龐大笨重，成本也相應增加；四、此類是國外一些大公司經常采用的，即數字或模擬電子設備控制下的伺服電機帶動升降絲杠的傳動控制系統，該類系統采用先進的控制算法和相應精確的光、電、機執行設備，形成完整的控制回路，控制精度高，響應速度快，貼裝速率高，整機體積尺寸小，可靠性高，但這類技術解決方案下的整機價格高昂，單就是配套的升降絲杠，國內就很難制造出來，外購的價格高，此外，復雜的軟、硬件控制系統，不利于用戶的進一步應用開發。

目前，貼裝機正朝著高速、高精度、智能化、柔性制造系統(FMS)、多功能等方向發展。由于上述幾種類型的貼裝頭系統各自的缺點，在一定程度上限制了其發展及相關技術的普及。

(三)發明內容

針對現有技術的上述缺點，本發明所要解決的技術問題是要提供一種高效、經濟、結構布局合理、傳動環節簡潔、機械總成體積小、質量小、響應快的貼片機的陣列式貼裝頭。

為此，本發明的技術解決方案是一種貼片機的陣列式貼裝頭，該貼裝頭包括主框架、氣缸模組、滾珠花鍵模組、氣缸控制模塊、真空系統、θ角控制系統、整體Z軸運動系統，其特征在于：

所述的主框架是一個大平面，其上有相應的安裝螺紋孔、氣路通道、同步齒形帶通道；

所述的氣缸模組是一組微型帶磁性開關的精密方形執行氣缸，均勻緊密地分部在主框架上方，呈線性陣列分布，相鄰氣缸之間加有電磁屏蔽板，該氣缸的活塞桿是一種可以導氣的中空型活塞桿；

所述的滾珠花鍵模組為一組中空型微型滾珠花鍵，包括花鍵軸和套筒，它們均勻地分布在主框架上，對應于氣缸活塞軸心呈線性陣列布置，其軸線與所述的方形氣缸的軸線完全重合，每一個套筒兩端固聯有加長套筒，加長套筒配有固定軸承，且一端配有同步帶輪I，及復位彈簧；

所述的氣缸控制模塊包括一組二位五通閥、兩組速度控制閥和集成板，一個二位五通閥對應兩個速度控制閥安裝在一塊集成板上；