如何在西门子贴片机上贴装12MM高的双边连接器

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如何在西门子贴片机上贴装12MM高的双边连接器

一、背景

    目前，SMT贴片封装的双边缘连接器在我司的产品上应用越来越广泛，且高度约为6MM的120、140pin的双边连接器已实现了机贴，但高度为12MM的双边连接器在西门子贴片机上仍无法贴装，只好手加，既影响效率又影响品质（过炉后容易连锡）。

二、西门子贴片机可贴装的最高元件标准

    西门子手册中规定：旋转头可贴装的最大元件高度为6MM，IC头可贴装的最大元件高度为：PCB厚度＋PCB翘起度＋元件高度≤14MM，忽略PCB翘起度，PCB厚度以2MM计算，则理论上IC头可贴装的元件最大高度应为12MM。而根据经过我们的实际试验，对于管式料，IC头可贴装的元件高度最大可达到14MM。但在软件中，最大 元件高度的设置受到供料器类型的限制， 对于不同的供料器，GF Editor中允许设置的最大元件高度不同：即对于管式料，元件高度最大可设为9.8MM；对于 16mm-S到72mm－S的带式飞达，可设为14mm；对于WPC，可设为15.5mm－Tray盘厚度。 对于12MM高的连接器，在软件中设置的高度为9.8MM，这对实际的贴装是没有影响的。 早期 12MM高的连接器 不能机贴不是因为元件高度过高，主要原因在于：取料不良，抛料频繁。

三、原因分析及解决方法：

1. 取料不良

    取料不良的原因在于现有的振动管式供料管不合适，管子宽度比元件宽度大而导致料在管里晃动的余地较大。

·  解决方法之一： 申购72MM飞达，编码为 00141097-02 ，但来料必须为带式料，这适合于大批量生产；

·  ·  解决方法之二： 申购专用振动送料槽，编码为 00 330296-01 。

    我司目前都是小批量的试制产品，且来料都是管式料，申购专用振动送料槽会比申购72MM飞达便宜得多，因此宜采用方法之二。
' K6 J/ M3 Q$ y5 ~$ X+ p7 L    我们现在的做法也类似于方法二，早期使用中试工艺加工的振动送料器，由于器件长度较大，不易导入空料管，操作员添料很困难，只好停机添料，即当用完一管料后，将机器停下来，将空料管取下，装上另一管料，继续生产，这对效率影响较大，后来我们想出一个既简单又方便的方法：即在来料的塑料包装管前面开一略比料的长度大的取料口，然后把塑料管子夹在一个比它稍大的15型振动管中，操作员加料时可直接往管中加料，和普通管料添料一样方便，既避免了抛料又提高了生产效率。

·  2. 抛料频繁

·      抛料频繁的原因在于：⑴高12MM的连接器相对于重很多，用现有的416吸嘴取料不稳定而导致相机识别误差过大 ⑵来料的封装特殊导致抛料

·  2.1 现有的吸嘴吸附面过小导致抛料

·  2.1.1原因

·  元件在吸取后在运动过程中的受力示意图如下：

·  ⑴在X、Y方向的运动元件受力示意图如图①

·  ⑵在D轴（旋转轴）转角度时的元件受力示意图如图②

·  

·  F1：真空吸力 F2：元件和吸嘴的摩擦力 ，F2＝цN＝ц（F1－G）

·  F3：旋转时的切向力 F4：X或Y方向运动时的受力 ，F4＝m×a G：重力，G＝mg

·      在正常情况下，对于图①有：F2≥F4，元件在吸嘴上保持平衡，如果F2＜F4则元件将在吸嘴上滑动。 F2≥F4即ц（F1－mg）≥ma，g是常量，其它几个是变量，摩擦系数ц跟吸嘴的吸附面和元件表面的粗糙度有关，跟吸嘴的吸附面和元件表面的粗糙度越大则ц越大，如果元件表面较为光滑，则元件容易在吸嘴上滑动，对于不同元件ц变化不大，这里也把它当做常量，则影响“元件在吸嘴上保持平衡”的有真空吸力F1、元件质量m和X或Y方向运动时的加速度a。这里重点从这三方面来讨论：

·  ⑴ 在贴片机供气气压和气路顺畅的前提下，真空吸力F1主要跟吸嘴的吸附面有关，吸附面越大则相应产生的真空吸力也越大；

·  ⑵ 元件质量越大，则F1－mg越小，ma越大，则越不利于“元件在吸嘴上保持平衡”；

·  ⑶ X或Y方向运动时的加速度a越大，越不利于“元件在吸嘴上保持平衡”。

·  对于图②可以得出同样的结论。

·  在来料不可改变，质量一定的情况下，我们可从⑴和⑶两个方面来考虑解决方法。

·  2.1.2解决方法

·  ·  ·  方法之一：申购专用特殊吸嘴，吸嘴编码00330015-01。用416吸嘴来吸取相对偏小，416吸嘴的吸附面积只有2×5m㎡，订购特殊吸嘴可使吸附面积增大到2×8 m㎡从而大大地增加了真空吸力。

·  ·  方法之二：在GF Editor中对元件的取放进行减速。

如下图所示，在GF中可以对元件的减速量进行设定，西门子可以通过软件中的设定实现无级调速。

·  

·  2.2来料的封装特殊导致抛料

·  2.2.1原因
    拾取片的颜色与物料引脚的颜色均为银白色，贴片机照相系统无法将拾取片边缘反射的底色过滤掉，照相系统实际成像如下图所示：

·  

·  这样，导致相机在照相识别时常常误把拾取片当作器件的一组引脚处理，产生引脚超差的识别错误，而使抛料频繁。

·  2.2.2解决方法

·      一般来说，给相机系统提供识别数据的GF（Package form 器件封装）都是按照实际外形来建立的，双边连接器原来建立的GF如下图所示：

·  

·      相应采取的识别模式为：Row＋Corner＋Lead 来测量引脚，如前面所述，由于白色拾取片的干扰使得中间部分的引脚测量超差而抛料频繁，若只用Corner来只测量边上的几个引脚，排除中间受干扰的部分引脚，这种方法也不行，原因是这种方法要求拾取位置较精确，若拾取有一些偏位则会测量时引脚也会超差而导致抛料。
+ @4 F1 ~. i% f8 F( u& p( k    根据照相系统的实际成像，经过我们的试验之后，我们采取了虚拟引脚法：即 把边上的两个白色塑料端子当成引脚（虚拟引脚），建立的GF如下图所示：

·  

·      只须用Lead模式对边上的两个虚拟引脚进行识别，取消对实际引脚的识别，只要取料良好（即使有些偏位也无影响），跟实际引脚相比，相机对虚拟引脚的识别容易得多，识别精度也可保证。这样既保证了贴片质量，也解决了抛料频繁的问题。 在生产中，只要加强来料品质的控制，实际引脚无变形，则完全可以保证生产品质。

·  ·  四、总结和建议

·      经过申购专用特殊吸嘴（编码00330015-01），改造振动供料管，采用虚拟引脚法，在GF中对元件的拾取贴放进行减速等措施之后，目前 12MM高的双边连接器 已经可以用西门子贴片机上贴装，贴装质量稳定。

·      为上料更方便，建议申购专用振动送料槽，编码为 00 330296-01；

·      如果大批量生产，建议要求供应商来带式料，且需申购72MM带式飞达，编码为 00141097-02 ；

·      如果要求取料更加稳定可靠，则需加大拾取片的面积，且需申购定做吸附面积更大的专用特殊吸嘴，这样也可提高取料贴放速度。

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