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中科院合肥物質(zhì)科學研究院制造技術研究所承擔的“LED貼片機”項目,突破了高速運動下定位、多軸協(xié)同運動控制以及自動拾取校正等核心關鍵技術,已進入小試階段。
該貼片機是受委托專為LED行業(yè)研發(fā),可滿足LED照明業(yè)者生產(chǎn)的彈性需求,適用生產(chǎn)產(chǎn)品有標準的600/1200的LED日光燈管(T8、T5),涵蓋所有LED相關產(chǎn)品如LED車燈、軟管、天井燈等。同時貼片機提供高彈性編程能力,以便操作者根據(jù)不同的BIN值的LED元件調(diào)整貼裝模式,確保終端產(chǎn)品的均光性。
此機器針對不同元件特性,采用材質(zhì)吸嘴,耐磨性高并附有彈片設計,減少貼裝時對LED表面沖擊力,也可貼裝一般RC或SOP電子元件,貼裝元件范圍為0805~24*18,貼裝速度達8000CPH,是一款具有高性價比的全自動貼片機。
通過項目的研發(fā),科技人員在精密設備設計制造、多軸協(xié)同控制及系統(tǒng)集成方面積累了寶貴經(jīng)驗,為高速高精密貼片機研發(fā)奠定了基礎。

貼片機原理
拱架型
元件送料器、基板(PCB)是固定的,貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動,將元件從送料器取出,經(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)整,然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標移動橫梁上,所以得名。
拱架型貼片機對元件位置與方向的調(diào)整方法:
1)、機械對中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向,這種方法能達到的精度有限,較晚的機型已再不采用。
2)、激光識別、X/Y坐標系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向,這種方法可實現(xiàn)飛行過程中的識別,但不能用于球柵列件BGA。
3)、相機識別、X/Y坐標系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向,一般相機固定,貼片頭飛行劃過相機上空,進行成像識別,比激光識別耽誤一點時間,但可識別任何元件,也有實現(xiàn)飛行過程中的識別的相機識別系統(tǒng),機械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。
這種形式由于貼片頭來回移動的距離長,所以速度受到限制。一般采用多個真空吸料嘴同時取料(多達上十個)和采用雙梁系統(tǒng)來提高速度,即一個梁上的貼片頭在取料的同時,另一個梁上的貼片頭貼放元件,速度幾乎比單梁系統(tǒng)快一倍。但是實際應用中,同時取料的條件較難達到,而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴,換吸料嘴有時間上的延誤。
這類機型的優(yōu)勢在于:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,可實現(xiàn)高精度,適于各種大小、形狀的元件,甚至異型元件,送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn),也可多臺機組合用于大批量生產(chǎn)。

IEEE 1149.1邊界掃描編程
為了提升PCB組件的密度和復雜性,使電路板和元器件的測試工作面臨著非常大的困難,尤其是對付空間受到限制的PCB組件。為了能夠有效的解決這一問題,一種邊界掃描測試協(xié)議(IEEE 1149.1)應運而生。
IEEE 1149.1測試標準能夠通過一臺智能化外部設備,對在組裝的電路板上的邏輯器件或者閃存器件進行編程。這種編程設備通過標準的測試訪問口(Test Access Port 簡稱TAP)與電路板形成連接界面。所有這些需要采用JTAG硬件控制裝置、JTAG軟件系統(tǒng)、與JTAG兼容的PCB電路板,和一個四線測試訪問口。
實現(xiàn)邊界掃描工作可以采用一種化的電路板上編程設備,或者采用另外一種選擇方案,利用由美國GenRad、Hewlett-Packard和Teradyne ATE testers等公司提供的一些工具,于是可以在ATE測試設備上實現(xiàn)IEEE 1149.1邊界掃描編程工作。
采用IEEE標準的優(yōu)點就在于,它可以對在同一塊PCB上由不同供應商提供的各種各樣的元器件進行編程。這樣就可以降低整個編程時間,簡化生產(chǎn)制造流程。

PCB的費用
對PIC的編程和測試需求有了令人矚目的增長。這是因為芯片供應商使用新的硅技術來創(chuàng)建具有速度和性能的元器件。認真仔細的程序設計必須考慮到傳輸線的有效性問題、信號線的阻抗情況、引針的插入,以及元器件的特性。如果不是這樣的話,問題可能會接二連三的發(fā)生,其中包括:接地反射(ground bounce)、交擾和在編程期間發(fā)生信號反射現(xiàn)象。
自動化高質(zhì)量的編程設備通過良好的設計,可以將這些問題降低到小的程度。為了能夠進行ATE編程,PCB設計師必須對付周邊的電路、電容、電阻、電感、信號交擾、Vcc和Gnd反射、以及針盤夾具。所有這一切將極大的影響到進行編程時的產(chǎn)量和質(zhì)量。因為增加了對電路板的空間需求,以及分立元器件(接線片、FET、電容器)和增加對電源供電能力的需求,從而終增加了PCB的成本。盡管每一塊電路板是不同的,PCB的價格一般會增加2%到10%。
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