设备的修理对设备供应商和设备使用者都是非常重要的。 7N^A"E
供应商一般侧重于设备故障的诊断，然后更换其所能提供的最小配件单元。而使用者则侧重于设备的及时修理，以保证不停机，然后购买最小的配件单元。往往供应商提供的最小单元配件是非常贵重的，如电路控制板，马达驱动器等，少则几千美元，多则上万美元，一般使用者是不会花大笔钱来储备这些昂贵配件。但是，一旦某个部件坏了，向供应商购买，时间一般较长，少则两星期，多则一个月，造成远水解近渴的问题。因此设备使用者只靠供应商是不够的，而且会付出很大的代价，他应该为其设备配备维修人员，并且鼓励他们自行修复坏的零部件。例如，下表中谈到，一个伺服马达控制器出问题，整台高速机不能动，整条生产线不能生产，马上找供应商购买需5000美金，而且无现货，至少要两星期；而经过维修人员检查发现只是控制器内的电源功率输出模块(GTR)已坏，GTR在本地市场可以买到，因此只花约一天时间，不到100美元，即解决问题，时间效益可想而知。 HE5y9?!
设备维修人员的素质非常重要，应具备机电一体化，自动控制，计算机等方面的知识。SMT设备是高度自动化控制设备，所采用的技术都是国际上较先进的，因此维修人员的另一个素质是接受新知识技术快。 W9:+y l{,
设备维修人员应有起码的工具：万用表，示波器，IC资料或可即时上网查阅有关资料，一般别指望随机器有各控制板、驱动板等电路原理图，只能靠自己分析，画出部分线路图，以对控制电路进行分析，找出问题。 @`(3$Ehgl
维修实例： 设备型号 F~<+KI(*u
问题 B5(Qyv ru
原因 .9 3*xQ
解决方法 cW,*FE;3%y
3T#*]@ O n
Universal HSP4782A/4791A E(5x@^CnY
PC与设备不通讯，其它正常 'J@ "B!8p
机器内CPU1上的RS232通讯IC被静电等破坏 5- aP`At
更换IC(供应商不提供IC配件，只能购买CPU1，US$10000.00) 5Z,r= )
Universal Gluer 4713C/D vD+b
PC与设备不通讯，其它正常 m~i/FQ%!
机器内CPU J11 上的RS232通讯IC被静电等破坏 N0g'G 76<(
更换IC i]j w*e1
Universal HSP4782A E>',O`_1
转塔马达不转，伺服马达驱动器显示过流 i uK7iQcF
驱动器内的电源功率输出模块(GTR)已坏 gxM I''X
更换共同GTR %O9R;$(
DEK255R.S.(丝印机) SC @0P Q
开机后，机器无任何动作。 Q <gAv
PC126马达驱动板上一对功率放大三极管已烧坏。 ='-&A"
更换三极管，用性能相近的替代。 &iPxi dz
DEK265GS(丝印机) a_\n u]y
导轨自动调宽不能完成初始化(可以动) 1B3]2%UC
该轴驱动板上的马达驱动IC(L297)和功率放大元件(L298N)已老化。 HP3S/\OKt
更换IC(L297，L298N) "6Lgi0T0r
DEK265GS TDrbo;<Y:
马达控制卡报警，不能装载MINT程序。 "uAK_}
控制卡其中之一电源12VDC，只有4VDC左右，保险器件已老化。 HY >yJ
更换保险器。 Hi]!9xvg
Vitronics SMD722 炉 +`RXF/XX5a
传送带速度不稳 g|<' l%i
直流调速马达的碳刷磨损，碳粉太多 Is2Zf l v
更换碳刷，清洁碳粉。 ~?q9X
Vitronics SMD722 炉 1f `ha
炉温不温定，有随机波动。 ;.7~8Y9 A
控制板上，温度模拟信号转换成数字信号，经IC(6N137)放大，产生了噪音信号。 u'f4!,vFM
更换IC(6N137) 4Rj `<.J/
Conceptronic HV102 炉 flG#_vV`)
温度显示正常，但锡膏不回流。 a|wut+P
加热器风扇不转，由于其中一马达已坏，并短路，开关#34，#35跳闸。 4|^6{rN
更换马达，复位开关。 R'_{(F<Q
Universal HSP 4791A D AH; 3
显示器(不是触摸屏)无图象。 u!~ = N
电源(PSU#2)的-12VDC没有，该电源供给CPU，图形识别卡，内存卡。 8EH]8@3b
用普通计算机电源暂时替代。 x97TL ;!
Universal HSP 4790A ,Mfnv._}EN
机器不能起动，两个显示器都无显示信号。 >CfKi0zs
CPU板的主电源PSU#1(5VDS)不工作，电源内的三线反馈冷却风扇不工作。 ZmD6LP=&
更换风扇，约花US$10.00，当时解决。若换电源，US$5000.00，至少半月。 Vv+X1
Universal HSP 4782A Je8Y%8{v
N2轴不能回零，需预热。 - kK: Oq;@
其驱动器内部电源稳压IC(7812)已老化。 1s?n"M
更换IC。约花US$1.00，当时解决。若换驱动器，US$2000.00，至少半月。 +o| #/*8
注：Universal(环球仪器) HSP 4782A/4791A 相当于SANYO(三洋) TCM-820/TCM-1000 Jb\\_Z{w f
需要说明一点，本文的目的不是鼓励用维修的方法来省购买配件的钱，即养住便宜的修理人员，省去昂贵配件的钱。应该看到修理可以即时解决问题，赢得宝贵的生产线时间，试想两条繁忙的高速生产线，其中一台机器出问题，那必定是整条生产线停产，因此修理有如救命。事实上，一个电器单元如果内部某个元件出问题，如老化，那么其它元件也可能会出问题，所以再购买配件也是必要的。当然也有例外，如上表中US$10000的CPU1上的RS232通信IC为静电所破坏(PC和机器的地线不一致)，或许没有必要破费。 OQTl^)+
有一个“傻瓜式”修理方法，即将怀疑的单元整体更换。厂主在购买设备时就要考虑到修理的方便，如果只买单台设备，主要考虑供应商的售后服务和配件供应能力，最好本地区有其配件仓储。如果购买多台设备，则最好选用同一品牌，同一机型，这样可方便修理时的对比，交换部件，快速准确地找出问题。否则会对此付出代价。 jZLXTL
SMT-PCB的設計原则 W] {n TU
一、SMT-PCB上元器件的布局 wZ;9dnh_
1、当电路板放到回流焊接炉的传送带上时﹐元器件的长轴应该与设备的传动方向垂直﹐这样可以防止在焊接过程中出现元器件在板上漂移或 “竖碑”的现象。 V#G.,'S1
2、PCB 上的元器件要均匀分布﹐特别要把大功率的器件分散开﹐避免电路工作时PCB 上局部过热产生应力﹐影响焊点的可靠性。 dJ!w$;!v2
3、双面贴装的元器件﹐两面上体积较大的器件要错开安裝位置﹐否則在焊接过程中会因为局部热容量增大而影响焊接效果。 Ww '}98
4、在波峰焊接面上不能放置PLCC/QFP 等四边有引脚的器件。 NId$eH4
5、安装在波峰焊接面上的SMT大器件﹐其长轴要和焊锡波峰流动的方向平行﹐这样可以减少电极间的焊锡桥接。 ^^"U<sN8WC
6、波峰焊接面上的大﹑小SMT元器件不能排成一条直线﹐要错开位置﹐这样可以防止焊接时因焊料波峰的 “阴影”效应造成的虛焊和漏焊。 !^T*{YaX
二、SMT-PCB上的焊盘 <n_?GP>Z
1、波峰焊接面上的SMT元器件﹐其较大元件之焊盘(如三极管﹑插座等)要适当加大﹐如SOT23 之焊盘可加長0.8-1mm﹐这样可以避免因元件的 “阴影效应”而产生的空焊。 &04~
2、焊盘的大小要根据元器件的尺寸确定﹐焊盘的宽度等于或略大于元器件的电极的宽度﹐焊接效果最好。 q>Qab$s_
3、在两个互相连接的元器件之间﹐要避免采用单个的大焊盘﹐因为大焊盘上的焊锡将把两元器件接向中间﹐正确的做法是把两元器件的焊盘分开﹐在两个焊盘中间用较细的导线连接﹐如果要求导线通过较大的电流可并联几根导线﹐导线上覆盖绿油。 m,^ZceN
4、SMT 元器件的焊盘上或在其附近不能有通孔﹐否則在REFLOW过程中﹐焊盘上的焊锡熔化后会沿着通孔流走﹐会产生虚焊﹐少錫﹐还可能流到板的另一面造成短路。 <>)_c4S?
PCB设计基本概念 zQvr!6i6?
1、“层(Layer) ”的概念 z!rmhUByX
与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同，Protel的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今，由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如，现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层（如软件中的Ground Dever和Power Dever），并常用大面积填充的办法来布线（如软件中的ExternaI P1a11e和Fill）。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。有了以上解释，就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自己添加器件库 fK)LG-(D
时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层（Mulii一Layer)的缘故。要提醒的是，一旦选定了所用印板的层数，务必关闭那些未被使用的层，免得惹事生非走弯路。 fL } <-z
2、过孔(Via） i6E~
为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过 .9Q Z]#3n
孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。 {9; -
3、丝印层（Overlay） 'jj7":29c
为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。 qn7 +AWR
4、SMD的特殊性 Bm1)Q= 9
Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 O)_H tw
5、网格状填充区（External Plane ）和填充区(Fill) !}8 W}+
正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 q$[ 5;j
6、焊盘( Pad） } R!X
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则： *J!dPJ=U
?Sew.t
PCB设计基本概念 [u3l-
[390J_
（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大； }[Ch?u9?
（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍； ! wCd)
（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0．2- 0．4毫米。 Cdt~e1`G
7、各类膜（Mask) (JsB Fz E
这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中 iD%KK23
类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 ^.Kl> 3`
{~T;X~_C
8、飞线，飞线有两重含义： pw7M:k7y
（1）自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元 W/ R9Y6|A
件来进行设计. FXz7=\
阐释Sigma与机器性能的关系-5 |6i]Oh J
工艺能力，还是对位能力？ O!*Mr$d
在对位阶段以后，机器设计、制造或安装等多个因素会影响印刷工艺的可重复性。例如，工作台升降机制的丝杠可能发生过热变形或者切割精度不当；而较旧的机器可能会有磨损或损伤。其它变数包括网板保存或电路板夹紧机制未必完全可靠。其它机器部件，如底盘等，可能刚性不够。在25 m/s典型额定速度下，印刷头从网板一端移动到另一端大致施加5 kg的垂直力，如果机器在这些方面有弱点，这个动作无疑会降低印刷过程的可重复性。图5说明了这种难题的情况。为了评估机器会否在目标工艺中产生所需的印刷效果，买家必须知道机器输出电路板总体能力的功能指数，已正确地在所声称的极限内显示出来。 V]Y< x?}
] ]wZ}PF*C
图5. 对位能力与全工艺能力比较 Ih3qKb"1IW
大功告成… iXw*rWmH
好了，您已向机器供应商查询了标准偏差和可重复性规范极限的问题，确定他们所声称的性能数据与整体工艺能力的关系，而不是单单一个方面的工艺，如对位等。您已利用最新发现对统计分析的精通能力，核实了制造商的声称；而您的新机器现正在生产线上运行。但是假如机器在进行目标工艺时不能达到您所预期的可重复性水平，您会怎么办？ t.&]BN]\
视乎机器的类型，不同的因素都可能单独或相互依赖地起作用，造成可重复性逐渐或突然下降。举例说，在丝网印刷机上，工具的选择和安装是非常重要的。假如网板底侧清洁不良，不久之后将造成孔眼堵塞。或者，更换焊膏供应商可以对现时的结果带来焕然一新的变化。 oLb=!da
这些问题有些可以相当容易地找出和解决，有些可能需要通过比较科学的途径才能得到令人满意的方案。利用数据收集和SPC软件包可以协助机器所有者对机器性能进行历史性或实时分析，同样地，机器供应商也可在交付之前使用这种工具准确地检定机器的特性。像QC-CALC等工具拥有全面的报告功能，包括显示工艺能力、范围、排列图、相互关系和概率曲线图的图形工具，协助工艺工程师准确地找出错误发生的位置。您也可执行趋势分析，以及进行一或多个动作如指定sigma极限以外的点、自动启动以助您查找性能不良的原因。 |5 Ve a=F
记住机器参数和工艺参数之间存在差异。OEM会为您提供工作范围内的机器参数，而您会根据工艺参数设置机器。只要保持在极限范围内，您就可以生产良品。这和购买一辆拥有最高保证速度125 mph的汽车一样，但是你不能把车速开过 70 mph。而据进一步检查，维修部更会确定你从来没有把车速调离过头档！切勿对机器"超速"运行！ .SZ6K#
总结 3S(.(yG2
本文提供了在评估和操作工业设备时所需注意的多项要点： p;$g sV|
1. 留意到许多人士，包括机器制造商等，可能弄不清如何计算工艺或机器功能。 l`,@E%X F
2. 通过索取机器的标准偏差，测试由机器供应商发表的性能指数。将标准偏差分成制造商提供的上限或下限，从而得出机器的能力指数，以sigma计。 '66s<&
3. 找出所声称的性能数字是指整个工艺还是其中一部分，如空载基准对位。 (Z#SNl&
4. 视乎第3点的答案而定，这可能改变你对机器能力的看法。 o5#u SG'[
5. 注意您对其它元件的选择，如工具、机床设置和工艺参数等，这些因素也影响机器在车间运行的重复精度。 w'x E
6. 机器磨损或损伤也会降低可重复性。 F { 'HkG=
7. 利用统计工艺控制工具进行监视，可以评价可重复性，以及协助确认趋势、排解难题和不断优化工艺。 X<eP^ s&
SMT的理解 Df9{eO
SMT就是表面组装技术（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 [?c;@vt=
SMT有何特点： n? @iuCut
组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。 rcD] 9Nh
可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 4a%/3CT
高频特性好。减少了电磁和射频干扰。 bdB+PNmn(
易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。 ;d5h zee
为什么要用SMT： XcdJ,grT
电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小 Oil$D =
电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件 Y,L$wE* ^
产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 vg&)b*mWq
电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用 rDV^>7 :*
电子科技革命势在必行，追逐国际潮流 y4d) T
SMT组装系统(之一)-1 `UYK uk$7E
组装系统的计算机控制功能 OEuAbad'BI
1.贴片机的计算机控制功能采用全自动组装设备组成的SMT组装系统具有很强的计算机控制功能，这首先是由于各组成设备一般均有很强的计算机控制功能。以下以核心设备贴片机的基本计算机控制功能为例予以说明。 Bt<'v &
1)控制方式贴片机计算机控制系统一般均为单机独立配置，所配置控制系统有安装在贴装机中的，也有单独设置控制台的贴片机计算机控制系统由控制硬件和程序两部分组成，具有良好的人机界面与联机接口及其通信功能。 ~-B`,n
在SMT组装系统中，贴片机计算机控制有单机独立控制和多机联合控制(集散控制)等几种控制方式。当多机组成SMT组装系统，除了必要时可独立控制外，一般均与系统主控计算机连接进行联机控制，以协调整个组装系统的有序操作。当所组成的SMT组装系统下挂多条SMT生产线。或者组成设备比较复杂时，也可形成如图1所示三级控制系统，系统控制主机通过生产线控制计算机、或者局部工艺控制主机对多台贴片机的计算机控制系统进行联控。 ovjT1 4EY
qAH[Uv
图1采用中央计算机控制的组装系统 }]eT{SQ7
SMT组装系统(之一)-2 >Qr N
Pg2W[}X
2)主要控制功能 w 2L& b
图2为一种典型的高精度视觉贴片机计算机控制系统组成原理框图，它采用二级计算机控制系统，主要由贴片机主控计算机，视觉处理微机系统和贴片控制微机系统组成。这种贴片机有下述主要功能： {Y\X6VX
(1)通过贴片机主控计算机，实现与上位机和外界的通信连接和人机交互，储存和运行系统控制软件和自动编程软件，接受上位机下传程序或进行控制程序编制，对视觉处理微机系统和贴片控制微机系统进行控制，实现对贴片机整个系统的控制指挥。主控计算机操作系统采用DOS或Windows，真正实现在线人机窗口操作，功能强大，并具有联机编程或脱机编程、示教编程、在线自诊断贴片机出问题的准确位置和远程通信等功能。 c|Q|@,h
| 3rML*p?
图2高精度视觉贴片机计算机控制系统 LE=m%
(2)通过贴片控制微机系统，接受贴片机主控计算机指令，对贴片机各个驱动机构或装置进行程序控制，实现有序的贴片操作，并将运行结果上传。贴片控制微机系统可同时控制贴片机的多个贴装头，并具有示教编程功能。 hlQF"6
(3)通过视觉处理微机系统，对具有 PCB对中定位、SMC／SMD位置校正与质量检测等功能的贴片机视觉处理系统进行程序控制。 aB-]q'#s
3)软件功能高精度视觉贴片机软件系统一般为二级计算机控制系统，采用 DOS或Windows界面，也有采用UNIX操作系统的。主要由系统控制软件、自动编程软件、贴片控制软件和视觉处理软件等几部分组成。其主要组成功能模块如图3所示。 #L'r;8
#48Zub5!
M~bbc^B{-
SMT组装系统(之一)-3 0. 23;E
2.SMT组装系统的计算机控制功能 TAR*FUe78
SMT组装系统的计算机控制系统一般采用二级或三级控制方式。图4为一个采用三级控制方式的SMT组装系统计算机控制功能示意图，从图中可知SMT组装系统的基本控制内容和控制功能主要有： >2z-Ukk
(1)通过组装系统主控计算机，实现与外界的通信连接和人机交互，经过生产线控制计算机对下级设备计算机控制系统进行控制和协调，并对系统生产调度、物料供应与管理、质量监控与检测等子系统进行控制和管理。需要时，系统主控计算机可以下挂多个生产线计算机控制二级系统。这时主控计算机应具有CAD与贴装控制程序生成、工作
任务管理和各生产线任务分配与配置、各层次的系统通信和监控等功能。 k?xR0~j
tVwYFW*{>
图4 SMT组装系统控制功能示意图 ~ VpWW`L
(2)通过生产线计算机控制系统，对各组装设备配置的计算机控制系统和PCB传输装置进行控制和协调，实现对组装工艺过程的程序控制。具体功能有：与各组装设备计算机和系统主控计算机的通信；整条生产线的控制和协调；运行数据的接收、管理和编辑；与生产线有关配置的优化；生产／机器数据(PDA／MDA)的采集；故障处理及错误信息的输出等。 sOn~xC,6
(3)通过各组装设备配置的计算机控制系统和PCB传输装置控制系统，实现对各设备与装置具体操作动作的程序控制。 >d7hEkE
SMT组装系统(之一)-4 z{ /fIHJg
3.SMT组装系统的计算机控制系统典型例 n=$WB ^6`
飞利浦公司和西门子公司是SMT设备与控制系统知名生产企业，推出的SMT组装系统的计算机控制系统具有典型性和代表性。 v*N:* fvJ@
1)飞利浦公司SMT组装系统控制形式 BNS1']
飞利浦公司的SMT组装系统的一种典型控制形式如图5所示。 }+e(pC~
这种控制形式的特点是整个控制系统分为生产准备、生产评价和生产控制三个子系统，并形成系统级控制、生产(线)级控制和组装设备控制几个控制层次。各控制系统之间的控制信息传输采用了局域网(LAN)，设备级控制与生产线级控制之间采用串行通信接口。在整个系统中，根据需要可以扩展和下挂多个生产(线)级控制系统。 Nql &`K[`i
[`7c 2ca^
图5飞利浦系统控制信息流向图 @zs/X)+s
2)西门子公司SM了组装系统控制形式西门子公司SMT组装系统的一种典型控制系统组成形式如图6所示。 `H -g.&62
0E-"&Mx_
图6终端机、线控机、主机间的通信连接 %Q1ZZ[W2
这种控制形式的系统由主控计算机、生产线控制计算机、设备终端计算机三级组成，生产线控制计算机与各设备终端计算机采用IEC总线相连，与系统主控计算机采用串行接口或局域网甽相连。该控制系统具有控制功能强、能实现多生产线优化组合控制等特点，适合一定规模的SMT生产车间或SMT生产工厂的应用。 ~O^O7!L
元件编程的自学功能-1 j ? hH9Q
元件编程的自学功能 Kdbr3`laI
复杂元件在线路板组装中只占很小的部分，但却占用大部分设置时间，因为操作人员和生产工程师必须对元件；据进行编程以输入机器中。 @}8jIM<X
从事样机生产或小规模产品系列生产的制造商，尤其是大型0EM厂商，会发现有着密集错综互连(如倒装片)的高度复杂的元件越来越常见。为保持产业竞争力，能够精]贴装这类复杂元件的生产机制是十分重要的。这些元件不仅是迄今最贵的元件，而且若需返工也是最耗时间的。另外返工会影响质量。 FXh @f "
精确对准和贴装，与快速准确地设置和转换同样重要有时精确处理线路板上的一个非标准的复杂元件时其困难]度可能使得生产陷于停顿。 Nf^Cq#?r
挑战 '+2CImQ
应用于航天、军事和电信等高可靠性领域的一种复M元件，就是如今越来越常见的陶瓷圆柱栅格阵列(CCGA)它需要密封封装、高密度互连及更高的板级可靠性。CCGA封装采用高温焊柱取代焊球，从而形成更高的间隔，便于进行更加灵活的互连，另外也显著增加了封装焊点的热疲劳寿命。如今，CCGA元件对机器操作人员提出了编程方面的普遍性挑战，正如高度复杂的、不均匀的 BGA、间距极小的CSP、大型 MCM、大型QFP及倒装片一样。这些元件不仅复杂、昂贵，而且常常相当脆，处理不当很容易被损坏(见图1)。 H<$F1,`)c)
QFP只在边上有引线，而 BGA和CCGA则在其阵列中有互连，从而所用线路板的空间更少。对这些复杂元件的需求将持续增长，因为许多应用越来越趋于小型化，由此器件可用的空间越来越小。 -Bqn60Kf_
在现有的生产环境下，这类元件常常在交付生产时并没有 CAD数据．既然没有封装数据，就必须迅速在机器上创建起来。然而，对不均匀的BGA进行手工编程很难，而且相当耗费时间，因为每个焊球在阵列中的坐标都需输入机器。小型元件甚至需要显微镜来辨识焊球／引线的细节。较大的元件也会遇到困难，因为其照明很难有效，常常造成沿周边的阴影效应。引线与背景之间的低对比度造成常用视觉系统对错误的虚假探测。对于有着几乎像镜子一样的底面的CCGA来说，正如下面显示其互连痕迹的微BGA的杂乱图像一样，这种情况特别突出(见图2)。 QnT T7gnO
一个有经验的操作人员或生产工程师对新元件编程约需3O分钟到数小时不等，视其复杂性而定。一般来说，这是在为新任务设置机器时进行的，会导致长时间的设置和机器停工。这要花费时间，也就是花费金钱，更不必说贴装错误会影响到整个线路板的质量，潜在成本更高。 E"?La+[2@
元件编程的自学功能-2 T+uwv{pdB
自学功能 D9-{Q*]
在处理精细、昂贵和复杂元件时减少时间和风险的方法，可以采用所谓的机器"自学"功能来大大加快对上述非标准的复杂元件的编程速度。这是一种为贴装工艺创建封装数据的行之有效的新方法。如果需要的话，这种解决方法甚至可用于"教会"机器为标准元件编程。 EW|8S>g/
这一过程先是用机器的视觉相机拍下元件的灰度图。接着计算机对图像进行分析以探测BGA或引线。然后软件使用"按栅格捕捉目标"功能将所测数据与标准栅格进行比对，之后可进行调整。图像结果呈现在屏幕上，每个探测到的引线／焊球均用红色标记显示和定位。如果出现焊球丢失、制造商提供的元件引线弯曲或焊球坐标点错误等等各种各样的缺陷，操作人员可借助软件用鼠标直接在屏幕上增加且／或去除引线/焊球（见图3） WJ MP6b,
其结果是基于标准间距的完美的元件CAD数据。这是非常重要的，因为用于"教会"机器编程的单个元件的微小调整并不会影响其后产生的该元件的C AD数据。 [~\V~l m
自学功能的第二步，是用视觉软件为事实上处于优化阶段的元件设置照明和视觉公差参数。通过不同角度对元件照明，并比较相机拍摄到的图像。然后选好最佳照明条件，自动清除产生阴影一类错误的潜在来源，同时自学功能还为元件自动确定质量参数。这样一来，所形成的封装数据就可与工厂里的其他机器共享，无需经过在每台机器中复制数据的过程．这可以节省时间，而分享数据也减少了错误发生的风险。整个自学程序自身只需要几分钟时间。 ,M:!:jqpX^
元件编程的自学功能-3 1;mITG8`7E
举例来说，操作人员碰到一个机器从未贴装过的不均匀的 BGA，不是手工输入阵列数据，完全可以通过自学功能来迅速"教会"机器为BGA编程一一如何对准和贴装BGA，采用何种照明或公差等等。事实上，间距越细，元件越小，其作用就越大，毕竟细间距是极其难以进行手工测量的(图4) G1m\3_
当每个元件被拾取用宋贴装时，视觉系统对它进行检测并与封装数据进行比较。有缺陷的元件，或不符合机器质量参数的元件，能够在贴装到线路板之前被辨识出来弃用。 gRMju6S?
缩短学习曲线 cB?^#wO
对于许多操作人员和生产工程师来说，由于碰到新元件几乎每天都要发生，自学功能有不少优势。每个元件的成本常常很高，故供应的额外元件数量是有限的。生产样机的转包商或OEM厂商可能只有两个成品，使得精确度更为重要。 A<~_R765
不仅设置时间减少了，而且新元件类型可在不装载任何特殊程序或中断生产运行的情况下随时编程入机。自学功能的学习曲线很短，减轻了生产工程师的工作量，让技术人员有精力从事更加复杂的工作。自学功能也消除了元件制图的必要，这是封装数据手工处羽必不可少的。相比操作人员手工处理这些数据，机器能够寸出最佳运行条件的更好的占小／最大值。最后一点，假使需要更换供应商，导致特定线路板上使用的元件有点不同，"再教会"机器对新供应商的元{进行编程也是轻而易举的。 86 T+I3
自学功能也提供了更高水平的质量保证，因为每个复杂元件都经过检测，并与机器中设置的公差进行了比较一一这对于航天、军事和医疗领域的应用十分重要，毕竟这些领域的要求异常苛刻。 r9P I,Qn
柔性 v[)e <i:
既然机器和进料器如今都需要具有柔性，为什么视觉系统编程如此之难?一台以最高速度运行的机器，却不得不在操作人员对元件编程时停工数小时，它的实际速度能多快呢? -+-?GVc
SMT制造商的一大趋势／转向更高混合的组装，需要对市场快速变化的需求做出迅速反应。这就需要具备组装各种各样产品的能力，其中很可能包含＼种各样的元件。机器能够贴装的元件种类越宽泛，机器使用的效率就越高。有了自学功能，表面贴装设备的生产能力可以得到最大程度的发挥，而停工时间和周转时间最少。
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