CN105407654A - 贴片机及其贴片方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种贴片机。所述贴片机包括移动相机和数据处理模块，所述移动相机与所述数据处理模块电连接，所述移动相机用于识别线路板上的基准点，所述数据处理模块用于分析所述基准点信息生成贴片坐标，所述移动相机包括镜头和光源，所述光源包括蓝色光源，所述光源用于照射所述线路板，所述镜头对位于所述线路板。本发明还提供一种应用所述贴片机的贴片方法，所述贴片方法采用所述贴片机的所述蓝色光源对线路板拼板进行元件贴装。与相关技术相比，本发明的贴片机对锡膏的识别能力强，所述贴片方法显著提高了贴片效率，并显著降低了贴片缺陷。

Description

贴片机及其贴片方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种贴片机及其贴片方法。

背景技术

表面贴装技术SMT(SurfaceMountedTechnology)作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域。SMT产品具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击、高频特性好、生产效率高等优点。SMT在电路板装联工艺中已占据了领先地位。

随着组装元件尺寸变小，组装密度越来越高。因锡膏印刷偏移导致的回流焊接后的假焊、树立不良增多。在元件贴装时以锡膏中心点作为元件贴装中心点，可减少锡膏印刷偏移导致的焊接不良，锡膏中心点与焊盘中心点存在偏移量，所述偏移量可在过炉工序中通过锡膏的表面张力自动矫正。

相关技术中，在印刷机与贴片机之间增加锡膏自动光学检查(AutomaticOpticInspection，AOI)设备，由AOI设备采集锡膏相对于焊盘的偏差后，再由贴片机识别焊盘的中心点并结合该偏差对贴片坐标进行补偿，此过程较为复杂；由于增加了AOI设备，也需要开发相应软件并开放AOI设备与贴片机之间的相应软件接口，技术难度大且成本高。

因此，有必要提供一种新的贴片机及其贴片方法解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可以识别锡膏作为基准点，且贴片效率高的贴片机及其贴片方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种贴片机，所述贴片机包括移动相机和数据处理模块，所述移动相机与所述数据处理模块电连接，所述移动相机用于识别线路板上的基准点，所述数据处理模块用于分析所述基准点信息生成贴片坐标，所述移动相机包括镜头和光源，所述光源包括蓝色光源，所述光源用于照射所述线路板，所述镜头对位于所述线路板。

优选的，所述蓝色光源为低角度蓝光。

优选的，所述光源还包括白色光源和切换开关，所述切换开关分别与所述蓝色光源和所述白色光源电连接，所述切换开关控制所述蓝色光源和所述白色光源的开启和关闭。

优选的，所述白色光源及所述蓝色光源均为发光二极管。

优选的，所述白色光源及所述蓝色光源环设于所述镜头。

本发明还提供一种应用于所述贴片机进行贴片的方法，包括如下步骤：

选择移动相机光源：选择所述贴片机中的蓝色光源作为移动相机光源；

采集基准点坐标：提供由多块线路板拼装而成的线路板拼板，选择位于所述线路板拼板两对角的锡膏作为基准锡膏，以所述蓝色光源照射所述线路板拼板，所述镜头对位于所述基准锡膏所在的位置，所述移动相机识别所述基准锡膏的中心点作为基准点，并将所述基准点的数据信息传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块自动生成锡膏坐标；

生成贴片坐标：所述数据处理模块计算预先存储的贴片位置与所述锡膏坐标的偏差值，并将所述偏差值补偿所述贴片位置，生成各元件的贴片坐标；

贴片：将各元件按照所述贴片坐标贴装至所述锡膏的中心点。

优选的，所述基准锡膏对应的元件最后贴装。

优选的，所述基准锡膏为圆形或矩形。

优选的，所述基准锡膏的尺寸大于等于0.8mm×0.8mm。

优选的，所述移动相机通过所述白色光源识别所述线路板拼板的焊盘作为基准焊盘，通过所述基准锡膏和所述基准焊盘生成各元件的贴片坐标。

与相关技术相比，本发明提供的所述贴片机的移动相机包括蓝色光源，贴片工艺中，所述线路板在蓝光照射下，所述移动相机可顺利识别所述基准锡膏作为基准点，且所述蓝光光源优选为低角度蓝色，可提高所述锡膏与所述焊盘之间的对比度；同时，所述贴片方法以位于所述线路板拼板的两个对角位置的所述基准锡膏为基准点，大大降低了基准点识别时间。所述贴片方法将元件贴于所述锡膏的中心点，所述锡膏的中心点与所述焊盘的中心点的偏差可以通过后续的过炉工序自动矫正，贴装原理简单，成本低，贴装效果好，缺陷率显著下降。

附图说明

图1为本发明的贴片机应用于元件贴片的线路板拼板的结构示意图；

图2为本发明的贴片机的结构示意图；

图3为本发明的贴片方法的流程示意图；

图4为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的识别图；

图5为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的积分曲线图；

图6为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的示教结果图；

图7为采用白光光源时移动相机对锡膏的识别图；

图8为采用白光光源时移动相机对锡膏的积分曲线图；

图9为采用白光光源时移动相机对锡膏的示教结果图；

图10为本发明的贴片方法与现有技术的贴片方法进行贴片后产品缺陷率的对照图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明的贴片机应用于元件贴片的线路板拼板的结构示意图，图2为本发明的贴片机的结构示意图。所述线路板拼板2由多块线路板21拼装而成。多块所述线路板21拼装成一体便于同时对多块线路板21进行印刷、贴片及过炉工序，节省生产时间。

在本实施例中，所述线路板拼板2由8块所述线路板21拼接而成。

可以理解为，拼装成所述线路板拼板2的所述线路板21数量不限，根据生产需要，任意数量的所述线路板21拼装成一体均包含在本发明的保护范围之内。

所述线路板拼板2被一夹具支撑，8块所述线路板21分别采用白色高温胶纸固定于所述夹具，所述白色高温贴纸成本低且可多次使用。

所述线路板21的固定方式并不仅限于采取所述白色高温贴纸粘贴，采取磁性夹具等其他固定方式均同理包含在本发明的保护范围之内。

所述线路板21包括焊盘211及锡膏213，所述锡膏213为多个且根据元件贴装的位置设于所述焊盘211上。

根据所述锡膏213在所述线路板拼板2的位置，将所述锡膏213分为位于所述线路板拼板2的对角位置的基准锡膏213a和位于其他位置的其他锡膏213b。

所述贴片机1包括用于识别基准点的移动相机11和数据处理模块12。所述移动相机11与所述数据处理模块12电连接，所述移动相机11将采集信息传输至所述数据处理模块12，所述数据处理模块12对接收到的信息进行分析处理。

所述移动相机11包括镜头111和光源113。在贴片工艺中，所述镜头111对位于所述线路板21。所述光源113用于照射所述线路板21，所述光源13环设于所述镜头111***，使所述镜头111周围光线均匀，所述镜头111的抓取识别过程抗干扰能力更强。

本实施例中，所述光源113包括白色光源1131、蓝色光源1133及切换开关1135。所述切换开关1135分别与所述白色光源1131和所述蓝色光源1133电连接，所述切换开关1135控制所述白色光源1131和所述蓝色光源1133的开启和关闭。

所述白色光源1131及所述蓝色光源1133均为发光二极管，使用者可以通过所述切换开关1135自由切换所述白色光源1131及所述蓝色光源1133作为所述移动相机11的光源。其中，所述蓝色光源1133可显著提高所述锡膏213与周围环境的对比度。

所述蓝色光源1133设为低角度的蓝光，可进一步提高所述锡膏213的对比度。

当然，所述贴片机1不设置所述白色光源1131也同理包含在本发明的保护范围内。

再请参阅图3，为本发明的贴片方法的流程示意图。所述贴片方法包括如下步骤：

步骤S1，选择移动相机光源：选择所述贴片机1中的所述蓝色光源1133作为所述移动相机11的光源；

具体的，选择所述贴片机1中的所述蓝色光源1133作为所述移动相机11的光源，其中所述蓝色光源1133为低角度蓝光，因此所述锡膏213与所述焊盘211的对比度大。

步骤S2，采集基准点坐标：提供所述线路板拼板2，选择位于所述线路板拼板2两对角的所述锡膏213作为所述基准锡膏213a，以所述蓝色光源1133照射所述线路板拼板2，所述镜头111对位于所述基准锡膏213a所在的位置，所述移动相机11识别所述基准锡膏213a的中心点作为基准点，并将所述基准点的数据信息传输至所述数据处理模块12，所述数据处理模块12自动生成锡膏坐标；

具体的，所述镜头111在所述蓝色光源1133照射下，对位于所述基准锡膏213a所在位置并自动识别位于所述线路板拼板2的两对角的所述基准锡膏213a的中心点作为基准点，所述贴片机1自动生成所述其他锡膏213b的锡膏坐标，由于对角的连接线是所述线路板拼板2上的最长连接线，因此采用两个所述基准锡膏213a作为基准点时，所述移动相机11的抓取精度最高。

所述线路板拼板2是由整块钢网印刷而成，位于每块所述线路板21上的各个所述锡膏213之间的相对位置确定，以两个所述基准锡膏213a的中心点为基准点时，所述数据处理模块12可以顺利计算出所述其他锡膏213b的所述锡膏坐标与基准点的相对位置，保证元件顺利装贴至每个所述锡膏213的中心点。

选择所述基准锡膏213a的中心点作为基准点时，应注意以下事项：

1、选择贴片元件较稀疏的位置。

所述线路板拼板2有四个角，每个角存在多个所述锡膏213，所述移动相机11识别基准点时，需要对基准点周围的多个所述锡膏213进行对比和判断，因此识别时间势必增加；当基准点位于所述锡膏213较稀疏的位置时，所述移动相机11的判断对象数量减少，因此对基准点的识别和判断时间相应缩短，同时也能大大降低所述移动相机11对基准点的误判概率，降低整板贴片偏移质量缺陷的风险。

2、选择适当的锡膏作为基准点。

所述基准锡膏213a的形状应规则，优选形状为圆形或者矩形，便于确定所述基准锡膏213a的中心点作为基准点；同时，优选尺寸大于等于0.8mm×0.8mm的所述基准锡膏213a的中心点作为基准点，便于所述移动相机11识别，防止误判，也更有利于计算所述基准锡膏213a的中心点。

步骤S3，生成贴片坐标：所述数据处理模块12计算预先存储的贴片位置与所述锡膏坐标的偏差值，并将所述偏差值补偿所述贴片位置，生成各元件的贴片坐标；

具体的，以所述锡膏坐标为基准，计算出预先存储的各元件贴片坐标与所述锡膏坐标的偏差值，由所述偏差值补偿所述贴片坐标，使所述贴片坐标与所述锡膏坐标重合。

步骤S4，贴片：将各元件按照所述贴片坐标贴装至所述锡膏的中心点；

具体的，将各元件贴装至所述锡膏213的中心点，为了保证其他坐标可以参照基准点进行精准定位，因此所述基准锡膏213a对应的贴装元件应最后贴装。

本发明的贴片方法中采用所述蓝色光源1133作为所述移动相机11的识别光源时，所述锡膏213与所述焊盘211之间形成强烈的对比，所述移动相机11可以顺利识别所述锡膏213作为基准点。

请参阅图4，为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的识别图。所述锡膏213的亮度与所述焊盘211的对比度大，具备作为基准点的条件。

请参阅图5，为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的积分曲线图。图5中积分曲线呈抛物线状，其中抛物线的顶点为积分曲线的特征位置，特征位置明显。

请参阅图6，为本发明的贴片方法中采用蓝光光源时移动相机对锡膏的示教结果图。图6中示教的结果十分理想，所述移动相机11可快速准确地捕捉所述锡膏213作为基准点，因此在蓝光照射下，所述移动相机11有识别所述锡膏213作为基准点的能力。

所述锡膏213的中心点与所述焊盘211的中心点存在偏差，导致各元件贴装位置与设计位置存在偏移量，这种偏移量可经过炉工序的自矫正功能自动纠正。按照本发明提供的贴片方法进行贴片，偏移量纠正效果如表1所示：

表1焊盘中心与锡膏中心的偏移量统计表

过炉工序后，所述锡膏213的中心点与所述焊盘211的中心点之间的偏移量不超过0.08mm，低于各元件允许偏移量，因此更换基准点识别方式不会导致元件偏移量过大的缺陷。

按照本发明的贴片方法，改用所述基准锡膏213a作为基准点进行元件贴装后，采集元件样本进行偏移量不良品的统计，统计结果如表2所示：

表2锡膏偏移量不良品统计表

编号	封装形式	锡膏偏移量	样本数量	不良数量
					1	CHIP 1005	>0.15mm	100	0
2	排容1410	>0.15mm	100	0
					3	排容2014	>0.15mm	100	0
4	排阻1010	>0.15mm	100	0
					5	LED	>0.15mm	100	0
6	二极管	>0.15mm	100	0
					7	SOP 8	>0.15mm	100	0
8	QFN 28	>0.15mm	100	0
					9	CN 24	>0.15mm	100	0
10	CSP 18	>0.15mm	100	0

所述统计分析结果表明，在样本范围内，更换基准点不会造成偏移量过大的不良品。

与本发明提供的贴片方法进行比较，采用白色光源进行了一组锡膏识别效果对照测试，测试结果如图7至图9所示，其中，图7为采用白光光源时移动相机对锡膏的识别图，图8为采用白光光源时移动相机对锡膏的积分曲线图，图9为采用白光光源时移动相机对锡膏的示教结果图。

图7中，所述锡膏213的亮度与周围的暗色背景接近，因此白光照射下，所述移动相机11无法识别所述锡膏213作为基准点。

图8中，积分曲线呈无规则波动，因此无明显特征位置，示教后基准点的中心不在所述锡膏213的正中央。

图9中，所述锡膏213与周围环境对比度不强，所述移动相机11在白光下寻找基准点时，受到周围环境的干扰而无法找到正确的基准点，因此得出错误的偏移量，会导致元件装贴时出现整体偏移。

经上述测试分析得到，在白色光源照射下，所述移动相机11难以对所述锡膏213进行有效识别。

本发明提供的贴片方法，具有贴片后产品缺陷率低的特点。请参阅图10，为本发明的贴片方法与现有技术的贴片方法进行贴片后产品缺陷率的对照图。所述缺陷率指的是贴片元件经过炉工序后的偏移、竖立不良率。现有技术采用所述焊盘211为元件装贴基准点，贴片缺陷率为19％-46％，当采用所述锡膏213为元件装贴基准点时，贴片缺陷率为2％-19％，采用本发明的贴片方法后，贴片缺陷率降低11％-41％，产品质量提升效果显著。

本发明的贴片方法中，除了通过所述蓝色光源1133识别所述锡膏213作为基准点之外，所述移动相机还可以用所述白色光源1131识别出基准焊盘，通过所述基准锡膏213a和所述基准焊盘两者的结合，分别计算出锡膏坐标和焊盘坐标，并对比分析所述锡膏坐标和所述焊盘坐标之间的偏差值，以生成各元件的准确贴片坐标。

相关技术中，在每一块所述线路板21中均选择两个对角点为基准点，因此所述移动相机11需识别多个基准点，识别过程浪费大量时间。通常所述移动相机11识别基准点的速度约为0.6s/对，以本实施例中每块所述线路板拼板2包括8块所述线路板2为例，以传统方法识别基准点需要4.8s，而采用本发明中的方法识别基准点仅需0.6s，识别时间缩短87.5％，采用此方法后，所述贴片机1的CYCLETIME由原来的48s降低至43s，产能由584pcs/h提高至664pcs/h，提升幅度高达13.7％，在产能提升方面具有显著的进步。本发明提供的贴片方法，大大降低了基准点识别时间，从而提高了贴片工艺的工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种贴片机，包括移动相机和数据处理模块，所述移动相机与所述数据处理模块电连接，所述移动相机用于识别线路板上的基准点，所述数据处理模块用于分析所述基准点信息生成贴片坐标，其特征在于，所述移动相机包括镜头和光源，所述光源包括蓝色光源，所述光源用于照射所述线路板，所述镜头对位于所述线路板。

2.根据权利要求1所述的贴片机，其特征在于，所述蓝色光源为低角度蓝光。

3.根据权利要求1所述的贴片机，其特征在于，所述光源还包括白色光源和切换开关，所述切换开关分别与所述蓝色光源和所述白色光源电连接，所述切换开关控制所述蓝色光源和所述白色光源的开启和关闭。

4.根据权利要求3中任意一项所述的贴片机，其特征在于，所述白色光源及所述蓝色光源均为发光二极管。

5.根据权利要求4所述的贴片机，其特征在于，所述白色光源及所述蓝色光源环设于所述镜头。

6.一种应用权利要求1至5中任意一项所述的贴片机的贴片方法，其特征在于，包括如下步骤：

选择移动相机光源：选择所述贴片机中的蓝色光源作为移动相机光源；

采集基准点坐标：提供由多块线路板拼装而成的线路板拼板，选择位于所述线路板拼板两对角的锡膏作为基准锡膏，以所述蓝色光源照射所述线路板拼板，所述镜头对位于所述基准锡膏所在的位置，所述移动相机识别所述基准锡膏的中心点作为基准点，并将所述基准点的数据信息传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块自动生成锡膏坐标；

生成贴片坐标：所述数据处理模块计算预先存储的贴片位置与所述锡膏坐标的偏差值，并将所述偏差值补偿所述贴片位置，生成各元件的贴片坐标；

贴片：将各元件按照所述贴片坐标贴装至所述锡膏的中心点。

7.如权利要求6所述的贴片方法，其特征在于，所述基准锡膏对应的元件最后贴装。

8.如权利要求6所述的贴片方法，其特征在于，所述基准锡膏为圆形或矩形。

9.如权利要求6所述的贴片方法，其特征在于，所述基准锡膏的尺寸大于等于0.8mm×0.8mm。

10.如权利要求6所述的贴片方法，其特征在于，所述移动相机通过所述白色光源识别所述线路板拼板的焊盘作为基准焊盘，通过所述基准锡膏和所述基准焊盘生成各元件的贴片坐标。