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热门详解:LED贴片机的6个关键技术及5个发展趋势

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

现在,LED 照明产品的环保节能、高性价比特色现已被商场承受,一起各国政府纷繁出台相关方针,逐步筛选白炽灯,促进LED在室内照明中的运用,LED 光工业亦将成为了处理动力和环境问题的代名词,LED 照明商场快速开展。这样的快速开展必定涉及到LED 贴片机、LED 出产设备范畴的快速开展。

一、SMT贴片机

外表贴装技能( SMT) ,也能够称为外表拼装技能、外表贴片技能和贴片焊接技能等。它是一种将外表拼装元器材( SMD) 安装到印刷电路板( PCB) 上的板级电子拼装技能。现在,先进的电子产品,特别是在计算机及通讯类电子产品中,现已遍及选用外表贴装技能。图1 为SMT 制作的印制板。

1.1 SMT 的长处

SMT 是跟着电子工业的开展而诞生的,跟着电子技能、信息技能、计算机运用技能的开展而开展的。SMT 的敏捷遍及得益于它具有以下长处。

1) 元器材拼装密度高,电子产品体积小、分量轻。

2) 易于完结主动化,进步出产功率。

3) 高牢靠性。主动化的出产技能,确保了每个焊点的牢靠衔接,一起由于外表拼装元器材( SMD) 是无引线或者是短引线,又结实地贴装在PCB 外表上,因而其牢靠性高、抗震才能强。

4) 高频特性好。外表拼装元器材( SMD) 无引脚或段引脚,不只下降了散布特性形成的影响,而且在PCB 外表上贴焊结实,大大下降了寄生电容和引线间寄生电感,因而在很大程度上削减了电磁搅扰和射频搅扰,改善了高频特性。

5) 下降本钱。SMT 使PCB 布线密度添加、钻孔数目削减、面积变小、同功用的PCB 层数削减,这些都使PCB 的制作本钱下降。无引线或短引线SMC /SMD 节约了引线资料,省掉了剪线、打弯工序,削减了设备、人力费用。频率特性的进步削减了射频调试费用。电子产品体积缩小、分量减轻,下降了整机本钱。焊接牢靠性好,使得返修本钱下降。

1.2 SMT 根本工艺流程

(1)SMT 是一个体系工程技能,图2 为SMT 的根本工艺流程。

(2)一条典型的SMT 出产线如图3 所示。

由图2 和图3 能够大约知道:

1) 要组成SMT的出产线必定要有3 种重要设备: 印刷机点胶机、贴片机、回流焊炉波峰焊机,其间波峰焊这种工艺,跟着外表贴装技能的开展,特别是底部引线集成电路封装BGA QFN 的许多运用,其效果益发显得有些缺乏,所以现在干流的仍是回流焊这种工艺。

2) 无论是关于大型机厂商仍是中型机厂商,经典的能够引荐SMT 出产线一般由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 出产线发挥出最高的出产功率。可是现在状况正在发生着改动,许多贴片机出产商推出了多功用贴片机,使得SMT 出产线只由1 台贴片机组成成为或许。1 台多功用贴片机在坚持较高贴片速度的状况下,能够完结一切元件的贴装,削减了出资,遭到中小企业、科学院的喜爱。

1.3 最简略的贴片机模型

如图4 所示,最根本的贴片机由机架、电路板夹持安排、供料器(没有在图中画出) 、贴片头、吸嘴以及X、Y、Z 轴组成,其间Z 轴除了能够Z 向运动,还能够以θ方向滚动( 以便调整元器材违背焊盘的旋转视点) 。

1.4 LED 贴片机

泛义上讲LED 贴片机归于外表贴装技能( SMT) 贴片机中的一种,跟着LED 技能的开展,传统SMT 贴片机已不能满意LED 职业出产需求,此刻LED 贴片机便应运而生。

LED 贴片机是专门为LED 职业所规划定做的SMT 贴装设备,用来完结大批量的LED 电路板的拼装。设备要求精度不高,但要求速度快。LED 专用贴片机下降了贴片设备本钱,并进步出产功率。现在LED 贴片机的种类许多,可是无论是全主动高速贴片机仍是手动低速贴片机,它们的全体布局都是相似的。

全主动LED 贴片机是由计算机操控,集光机电气为一体的高精度主动化设备,由机架、PCB 传送安排及承载安排、驱动及伺服定位体系、贴装头、供料器、光学辨认体系、传感器和计算机操控体系组成,其经过汲取-位移-定位-放置等一些功用,完结了把SMD 快速精确的贴装到PCB 板上。

1.5 LED 贴片机与传统贴片机的差异

LED 贴片机首要需满意3014、2835、3528 和5050、5630、5730 的灯珠贴装精度需求。相关于传统贴片机的加工精度,LED 贴片机要求比较低。可是LED 贴片机更重视的是功用,即机器运行的安稳性、速度、可操作性、尺度要求,因而要求了LED 贴片机有必要具有以下规划思路和硬性要求。

1) 智能化的手法愈加老练的运用到LED 专用贴片机上,各类具有优异功用的传感器能够在施行作业时充沛搜集数据给计算机处置,确保整个贴装进程的安稳性和牢靠性。一起和其他设备相同要依据科学的办法及技能规范,定时对LED贴片机进行保养,比如对机器和电路板外表积垢进行清洁拆洗,能够有用避免由于尘埃和积垢导致的机器内部散热不良,形成过热烧坏器材。LED 贴片机有好的安稳性才干最大功率的为企业发生效益,下降出产本钱。

2) LED 贴片机速度必定要快,最低18 000点/h 以上的贴装速度。

3) 具有简略易学人性化的操作办法能够极高地缩短人员培训时刻,而且在出产进程中有用下降误操,进步出产功率和产品质量。

4) LED 贴片机最低要能够贴装1 200 mm 长度的PCB,由于LED 很大一部分是替代传统光管照明,所以长度会大大超越传统PCB 尺度。除了这些以外,为了确保单个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 灯珠的一些参数的规模,不同的规模能够别离用不同的编号表明,这些参数包含电压、色温、亮度等,所以会有电压BIN、色温BIN、亮度BIN 这样的说法,能够用BIN 代表产品的类型) 。

1.6 国产LED 贴片机技能开展状况

作为第四代光源的巨大商场潜力,再加上政府方针的大力支持,国内LED 照明工业几乎是跨越式开展。从前期的LED 显示屏的火爆,到现在过渡到LED 商业照明、室内照明、野外照明、亮化工程等,LED 产品完结了从单一的火爆产品,过渡到LED 全范畴的运用和遍及。

LED 的开展带动了相关设备工业的火爆,回流焊、波峰焊、印刷机、LED 贴片机、LED 封装设备开展势头迅猛。现在国内LED 设备大部分是可贴装1.2 m 的灯板的小型贴片机,根本上都运用渠道式运动结构,结合双摆臂运动办法,完结LED 贴装。轨迹式LED 贴片机在国内比较少。这也是下一步,许多企业开展的一个方向。

现在国内LED 贴片机技能还处于一个初级阶段。研宣布来的产品,只能满意部分中小型企业的前期需求。我国是一个电子制作大国,需求不同层次的国产LED 贴片机。所以有必要依据实践状况优选机型,下降国产LED贴片机研发难度,快速进入电子配备职业。

二、LED 贴片机的最要害技能

2.1 精细机光电一体化技能

在LED 贴片机运作进程的,这项技能的表现:贴装头经过精准的机械运动将元器材从供料器中拣出并经过校准安排后,精确快速地把元器材安装到PCB 板上。

2.2 视觉技能

采纳不留步快速拍照定位技能,完结光学印象扑捉定位、飞翔对中。

2.3 磁悬浮技能

能处理高速度与贴片精度的运动操控技能磁悬浮直线电机驱动的运用,改善了原有伺服旋转式电机丝杆镙母存在速度低、噪音大的缺陷。直线电机运用的是磁悬浮技能,运动时无冲突,无阻力,速度高,运用寿命长。

2.4 高效智能化软件技能

跟着贴片机组成和结构日益复杂化和多元化,贴片机软件技能的重要性越来越得到表现。高效实时多任务并行处理操作体系、智能化贴装程序优化、主动确诊技能等必然会大大进步出产的功率和产品质量。

2.5 模块化及体系集成技能

模块化及体系集成技能的意图是,针对LED贴片机的速度、精度和柔性这3 项根本要求,提出优化和改善的处理计划。柔性模块化技能着重设备的可移植性、彼此操作性、缩放性和可配备性,供给设备操控渠道对操控需求的可重构性和开放性,然后能够简捷、高效地结构和完结特定要求的外表贴装设备,进步拼装出产率。

2.6 电机运用轻量化规划概念

可大幅削减机器运动部分分量,由此而使机器运作时耗费的功率也大幅下降到只要一般贴片机的1 /4 耗费,耗电可达一般贴片机1 /4 以下;LED 贴片机对贴装精度要求不高,但要求速度较快。现在国内针对LED 的专业贴片机,有几家在做,依据速度不同可分为4 头、6 头、8 头设备,能够参阅泰姆瑞LED640、LED660 V 和LED680 V这几款LED 专用贴片机实践了解。中心那个数字代表贴片头数量的多少。数字越大,速度越高。LED 贴片机干流运用应该是可贴装大面积的PCB 板,要满意在线的要求,这样才干确保速度。

三、LED 贴片机的开展趋势

LED 贴片机在出产制作进程中扮演十分重要的人物,是今世干流电子拼装技能出产设备中出资最大、技能最先进、对SMT 出产线的出产才能和出产功率影响最大的设备。事实上,毛病最多、速度瓶颈很大程度上都是来自贴片这一工序,所以贴片机设备的开展最是有目共睹。现在具有贴片机的数量和先进程度,现已成为一个企业、区域或国家的电子制作才能的要害标志。下面临现阶段贴片机的开展趋势讲述如下。

3.1 LED 贴片机正朝更高精度的方向开展

贴片机精度是指贴片机X、Y 轴导航运动的机械精度和Z 轴旋转精度。贴片机选用精细的机电一体化技能操控机械运动将元器材从供料器中抓取出来并经过校准安排对中后精细牢靠的贴装到电路板上。为了出产出具有更高功用的产品,首要面临的一个严重应战便是更高或许地进步贴片机的贴装精度。下面从LED 的制程开端讲述具有更高精度的LED 贴片机或许会对LED未来的出产发生的革新性影响。

在一般的LED 封装技能中,晶片电极跟支架引脚的相连一般经过以金线互连的办法到达,但金线开裂一直是其间一个常见的失效原因。在LED 照明运用中金线的异常是导致死灯和光衰大这样常见问题的元凶巨恶。死灯大致可分为两种状况,一种是完全不亮,另一种则是热态不亮冷态亮,或呈现闪耀。不亮的首要原因是电性回路呈现开路,闪耀的原因是由于金线虚焊或接触不良。

跟着倒装焊技能的推出,两者的相连可经过更安稳的金属凸点焊球来衔接,节约本钱并大大进步了牢靠性及散热才能。LED 具有寿命长等长处,合作倒装焊技能比传统运用金线互连的封装技能更能发挥LED 的优势,LED 倒装焊接技能,完结了单芯片及多芯片模组的无金线、无固晶胶封装,具有高亮度、高光效、高牢靠性、低热阻、色彩一致性好等许多长处。

LED 无金线封装即业界俗称的“无封装”“免封装”。这种工艺是运用倒装芯片与线路板直接SMT 贴合,将SMD 封装制程省掉,直接将倒装芯片用SMT 法贴合到线路板上或承载体上,由于芯片面积远小于SMD 器材,所以这个工艺需求十分精细的规划。

未来的LED 贴片机在进步精度的根底条件上,直接运用到倒装无封装制程,这将是LED 制程的小革新,能够省去许多封装本钱,而且大大进步了出产本钱和缩短出产周期,使得LED 产品真真正正高功用低价格地进入通用照明商场。将LED 贴片机直接运用到LED 的制程,很有潜力成为未来技能的趋势。

3.2 LED 贴片机正朝高功率出产的方向开展

当今社会最重要的一个特色,便是竞赛。正是这种竞赛,激起人们尽力探究立异;正是这种竞赛,推进科技开展一日千里。在如火如荼的LED照明商场催动下,LED 贴片机的高功率作业必定成为其中心竞赛力的表现。高功率便是进步出产功率,削减作业时刻,添加产能,发明经济利益。在当时的根底上进步功率的首要办法有:加强LED 贴片机的主动化功用和改善设备结构和作业形式。

3.2.1 加强LED 贴片机的主动化功用

当今信息科学技能的开展和完善极大地促进了主动化的水平,由本来的主动操控、主动调理、主动补偿、主动区分等开展到自学习、自安排、自维护、自修正等更高的主动化水平成为或许。一起关于贴片机这种主动化数控设备,软件编程的功率对进步设备功率也至关重要,开宣布更强壮的软件功用体系,削减人工编程时刻,能够大大缩短无效作业时刻,进步出产功率。

3.2.2 改善设备结构和作业形式

贴片机在进步贴装速度方面逐步到达瓶颈时,改善LED 贴片机设备的结构不失是一种好的改善思路。例如,双路运送LED 贴片机在保存传统单路LED 贴片机功用的根底上,将PCB 的运送、定位、检测、贴片等规划成双路结构。这种双路结构能够同步办法和异步办法作业。同步办法是将2 块巨细相同的PCB 由双路轨迹同步送入贴装区域进行贴装,异步办法则是将不同巨细的PCB 别离送于贴装区域。这2 种作业办法均能进步机器的出产功率。再如贴片机的多悬臂、多贴装头结构,都是行之有用的办法。

3.3 LED 贴片机朝柔性化和模块化结构开展

年代的开展促进了人们的日子水平和认知,个性化的需求是未来商场的重要战略手法。电商元年的敞开给咱们更多的启示是,传统的实体店运营形式更多是向产品体会店的方向开展和改变。未来电子产品制作为满意商场的个性化需求即将面临种类多样、批量较少、周期变短等这样的应战,习惯这种趋势的有用办法是贴装设备的柔性化。

如,将LED 贴片机的主机做成规范设备,并配备一致的机座渠道和通用的用户接口,而将点胶贴片的各种功用做成功用模块组。模块组有不同的功用,针对不同元器材的贴装要求,能够按不同的精度和速度进行贴装,以到达较高的运用功率;当用户有新的要求时,能够依据需求添加新的功用模块机。

LED 贴片机的柔性便是实践出产中贴装的灵活性,它包含能够习惯不同的PCBA 产品、能够统筹贴装精度和速度、能够快速进行出产转化、能够升级换代。柔性化是能够最大化的运用现有资源发明出最好的经济效益的计划,所以软性化是一种理念的、动态的、相对的设备特性描绘。

3.4 LED 贴片机朝智能化的方向开展

跟着互联网技能的高速开展,移动智能终端的爆发式增加以及消费集体的年轻化,智能化是电子职业尤其是家电职业开展中的必定,智能化这一概念现已很频频的呈现在咱们的日子中,产品的智能化是最具有远景的未来商场。相同,在制作业里,制作配备的智能化是制作技能最具远景的开展。

智能化LED 贴片机具有以下的特色:人机一体化、自学习、自安排、自维护、自修正、超柔性等,极高的进步了脑力劳动主动化的水平,削减出产进程中的过错,然后进步功率进步产能。未来的LED 贴片机是在计算机智能技能的根底上使得他具有更高档的类人思维才能,对贴装进程进行全程剖析、判别、推理、构思和决议计划,而且能够经过搜集、存储、同享和承继人类专家们的智能高效快速地供给出最适合的柔性计划。LED 贴片机的精细化和智能化必然会对LED 未来出产和技能发生巨大的影响。

3.5 LED 贴片机朝绿色化的方向开展

近些年关于绿色化和环境维护的概念现已有了新的内在,所谓的环境维护是广义的,不只包含维护自然环境,还要维护社会环境和出产环境,更要维护出产者的身心环境。人类社会的开展必将走向人与人、人与机器、人与社会、人与自然界的调和,未来LED 贴片机从规划到收回再制作整个阶段,都有必要考虑对环境的影响,在规划之初就充沛考虑到尽最大或许进步资料运用率,使得用户出资效益最大化。

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