在印制电路板上印好焊锡膏或贴片胶以后，用贴片机（也称贴装机）或人工的方式，将SMC/SMD准确地贴放到印制电路板表面相应位置上的过程，称为贴片（贴装）工序。目前在国内的电子产品制造企业里，主要采用自动贴片机进行自动贴片。

目前常见的贴片机以日本和欧美的品牌为主，主要有Fuji、Siemens、Universal、Sumsung、Philips、Panasonic、Yamaha、Casio、Sony等。根据贴装速度的快慢，可以分为高速机（通常贴装速度在5片/s以上）与中速机，一般高速贴片机主要用于贴装各种SMC元件和较小的SMD器件（最大约 25 mm × 30 mm）；而多功能贴片机（又称为泛用贴片机）能够贴装大尺寸（最大为60 mm × 60 mm）的SMD器件和连接器（最大长度可达150 mm）等异形元器件。

要保证贴片质量，应该考虑3个要素，即贴装元器件的正确性、贴装位置的准确性和贴装压力（贴片高度）的适度性。

1.贴片机的工作方式和类型

贴片机的结构与工作原理

按照贴装元器件的工作方式，贴片机有4种类型，即顺序式、同时式、流水作业式和顺序—同时式。它们在组装速度、精度和灵活性方面各有特色，要根据产品的品种、批量和生产规模进行选择。目前国内电子产品制造企业里，使用最多的是顺序式贴片机。流水作业式贴片机是指由多个贴装头组合而成的流水线式的机型，每个贴装头负责贴装一种或在印制电路板上某一部位的元器件，如图7−9（a）所示。这种机型适用于元器件数量较少的小型电路。顺序式贴片机如图7−9（b）所示，是由单个贴装头顺序地拾取各种片状元器件，固定在工作台上的印制电路板由计算机进行控制，在X−Y方向上的移动，使板上贴装元器件的位置恰位于贴装头的下面。同时式贴片机，也称多贴装头贴片机，是指它有多个贴装头，分别从供料系统中拾取不同的元器件，同时把它们贴放到电路基板的不同位置上，如图7−9（c）所示。顺序—同时式贴片机，则是顺序式和同时式两种机型功能的组合，如图7−9（d）所示。片状元器件的放置位置，可以通过印制电路板在X−Y方向上的移动或贴装头在X−Y方向上的移动来实现，也可以通过两者同时移动实施控制。

贴片机的工作方式和类型

图7−9　SMT元器件贴片机的类型

（a）流水作业式；（b）顺序式；（c）同时式；（d）顺序—同时式

在选购贴片机时，必须考虑其贴片速度、贴片精度、重复精度、送料方式和送料容量等指标，使它既符合当前产品的要求，又能适应近期发展的需要。例如，要求贴装一般的片状阻容元件和小型平面集成电路，则可以选购一台多贴装头的贴片机，速度快但精度要求不高；如果还要贴装引脚密度更高的PLCC/QFP器件，就应该选购一台具有视觉识别系统的贴装精度更高的泛用贴片机和一台用来贴装片状阻容元件的普通贴片机，配合起来使用。供料系统可以根据使用的贴片元器件的种类来选定，尽量采用盘状纸带式包装，以便提高贴片机的工作效率。如果企业生产SMT电子产品刚刚起步，应该选择一种由主机加上很多选件组成的中、小型贴片机系统。主机的基本性能好，价格不太高，可以根据需要选购多种附件，组成适应不同产品需要的多功能贴片机。

2.贴片机的主要结构

贴片机相当于机器人的机械手，能按照事先编制好的程序把元器件从包装中取出来，并贴放到印制电路板相应的位置上。贴片机的基本结构包括设备本体、片状元器件供给系统、印制电路板传送与定位装置、贴装头及其驱动定位装置、贴片工具（吸嘴）、计算机控制系统等。为适应高密度超大规模集成电路的贴装，比较先进的贴片机还具有光学检测与视觉对中系统，保证芯片能够高精度地准确定位。图7−10是贴片机实物。

图7−10　贴片机

1）设备本体

贴片机的设备本体是用来安装和支撑贴片机的底座，一般采用质量大、振动小、有利于保证设备精度的铸铁件制造。

2）贴装头

贴装头也称吸放头，是贴片机上最复杂、最关键的部分，它相当于机械手，它的动作由拾取→贴放和移动→定位两种模式组成。第一，贴装头通过程序控制，完成三维的往复运动，实现从供料系统取料后移动到电路基板的指定位置上。第二，贴装头的端部有一个用真空泵控制的贴片工具（吸嘴）。不同形状、不同大小的元器件要采用不同的吸嘴拾放：一般元器件采用真空吸嘴，异形元件（如没有吸取平面的连接器等）用机械爪结构拾放。当换向阀门打开时，吸嘴的负压把SMT元器件从供料系统（散装料仓、管状料斗、盘状纸带或托盘包装）中吸上来；当换向阀门关闭时，吸嘴把元器件释放到电路基板上。贴装头通过上述两种模式的组合，完成拾取、贴放元器件的动作。贴装头还可以用来在印制电路板指定的位置上点胶，涂敷固定元器件的黏合剂。贴装头的X−Y定位系统一般用直流伺服电机驱动，通过机械丝杠传输力矩，磁尺和光栅定位的精度高于丝杠定位，但后者容易维护修理。

3）供料系统

表面贴装元器件的包装形式

适合于表面贴装元器件的供料装置有编带、管状、托盘和散装等几种形式。供料系统的工作状态，根据元器件的包装形式和贴片机的类型确定。贴装前，将各种类型的供料装置分别安装到相应的供料器支架上。随着贴装进程，装载着多种不同元器件的散装料仓水平旋转，把即将贴装的那种元器件转到料仓门的下方，便于贴装头拾取；纸带包装元器件的盘装编带随编带架（Feeder）垂直旋转，直立料管中的芯片靠自重逐片下移，托盘料斗在水平面上二维移动，为贴装头提供新的待取元件。

4）印制电路板定位系统

印制电路板定位系统可以简化为一个固定印制电路板的X−Y二维平面移动的工作台。在计算机控制系统的操纵下，印制电路板随工作台沿传送轨道移动到工作区域内并被精确定位，使贴装头能把元器件准确地释放到一定的位置上。精确定位的核心是“对中”，有机械对中、激光对中、激光加视觉混合对中以及全视觉对中方式。

5）计算机控制系统

计算机控制系统是指挥贴片机进行准确、有序操作的核心，目前大多数贴片机的计算机控制系统采用Windows界面。可以通过高级语言软件或硬件开关，在线或离线编制计算机程序并自动进行优化，控制贴片机的自动工作步骤。每个贴片元器件的精确位置，都要编程输入计算机。具有视觉检测系统的贴片机，也是通过计算机实现对印制电路板上贴片位置的图形识别。

3.贴片机的主要指标

衡量贴片机的3个重要指标是精度、贴片速度和适应性。

1）精度

精度是贴片机主要的技术指标之一。不同厂家制造的贴片机，使用不同的精度体系。精度与贴片机的“对中”方式有关，其中以全视觉对中的精度最高。一般来说，贴片的精度体系应该包含3个项目，即贴片精度、分辨率、重复精度，三者之间有一定的相关关系。

贴片精度是指元器件贴装后相对于印制电路板上标准位置的偏移量大小，被定义为元器件焊端偏离指定位置的综合误差的最大值。贴片精度由两种误差组成，即平移误差和旋转误差。平移误差主要因为X−Y定位系统不够精确；旋转误差主要因为元器件对中机构不够精确和贴装工具存在旋转误差。定量地说，贴装SMC要求精度达到±0.01 mm，贴装高密度、窄间距的SMD至少要求精度达到0.06 mm。

2）贴片速度

有许多因素会影响贴片机的贴片速度，如印制电路板的设计质量、元器件供料器的数量和位置等。一般高速机的贴片速度高于5片/秒，目前最快的贴片速度已经达到20片/秒以上；高精度、多功能贴片机一般都是中速机，贴片速度为 2～3片/秒。贴片机的速度主要用以下几个指标来衡量。

（1）贴装周期。指完成一个贴装过程所用的时间，它包括从拾取元器件、元器件定位、检测、贴放和返回到拾取元器件的位置这一过程所用的时间。

（2）贴装率。指在1 h内完成的贴片周期。测算时，先测出贴片机在50 mm × 250 mm的印制电路板上贴装均匀分布的150只片状元器件的时间，然后计算出贴装一只元器件的平均时间，最后计算出 1 h贴装的元器件数量，即贴装率。目前高速贴片机的贴装率可达每小时数万片。

（3）生产量。理论上每班的生产量可以根据贴装率来计算，但由于实际的生产量会受到许多因素的影响，与理论值有较大的差距。影响生产量的因素有生产时停机、更换供料器或重新调整印制电路板位置的时间等因素。

3）适应性

（1）能贴装的元器件种类。贴装元器件种类广泛的贴片机，比仅能贴装SMC或少量SMD类型的贴片机的适应性好。决定贴装元器件类型的主要因素是贴片精度、贴装工具、定位机构与元器件的相容性，以及贴片机能够容纳供料器的数目和种类。一般地，高速贴片机主要可以贴装各种SMC元件和较小的SMD器件（最大约25 mm × 30 mm）；多功能贴片机可以贴装 1.0 mm × 0.5 mm～54 mm × 54 mm 的 SMD器件（目前可贴装的元器件尺寸已经达到最小0.6 mm × 0.3 mm、最大60 mm × 60 mm），还可以贴装连接器等异形元器件，连接器的最大长度可达150 mm以上。

（2）贴片机能够容纳供料器的数目和种类。贴片机上供料器的容纳量，通常用能装到贴片机上的 8 mm编带中的供料器的最多数目来衡量。一般高速贴片机的供料器位置多于 120个，多功能贴片机的供料器位置在60～120个之间。由于并不是所有元器件都能包装在8 mm编带中，所以贴片机的实际容量将随着元器件的类型而变化。

（3）贴装面积。由贴片机传送轨道以及贴装头的运动范围决定。一般可贴装的印制电路板尺寸，最小为50 mm × 50 mm，最大大于250 mm × 300 mm。

（4）贴片机的调整。当贴片机从组装一种类型的印制电路板转换到组装另一种类型的印制电路板时，需要进行贴片机的再编程、供料器的更换、印制电路板传送机构和定位工作台的调整、贴装头的调整和更换等工作。高档贴片机一般采用计算机编程方式进行调整，低档贴片机多采用人工方式进行调整。(www.daowen.com)

4.贴片工序对贴装元器件的要求

元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记，都应该符合产品装配图和明细表的要求。

被贴装元器件的焊端或引脚至少要有厚度的 1/2浸入焊膏，一般元器件贴片时，焊膏挤出量应小于0.2 mm；窄间距元器件的焊膏挤出量应小于0.1 mm。元器件的焊端或引脚都应该尽量和焊盘图形居中、对齐。再流焊时，熔融的焊料使元器件具有自对中（或“自定位”）效应，允许元器件的贴装位置有一定的偏差。

5.元器件贴装偏差与高度

（1）矩形元器件允许的贴装偏差范围。

如图 7−11所示，贴装矩形元器件的理想状态是，焊端居中位于焊盘上。但在贴装时可能发生横向移位（规定元器件的长度方向为“纵向”）、纵向移位或旋转偏移（图7−11），合格的标准是：（横向）焊端宽度的3/4以上在焊盘上，即D1大于焊端宽度的75%；（纵向）焊端与焊盘必须交叠，即D2大于0；（发生旋转偏移时）D3大于焊端宽度的75%；元器件焊端必须接触焊锡膏图形，即D4大于0。任意一项不符合上述标准的，即为不合格。

（2）小封装晶体管（SOT）允许的贴装偏差范围。

允许有旋转偏差，但引脚必须全部在焊盘上。

（3）小封装集成电路（SOIC）允许的贴装偏差范围。

允许有平移或旋转偏差，但必须保证引脚宽度的3/4在焊盘上。

（4）四边扁平封装器件和超小型器件（QFP，包括PLCC器件）允许的贴装偏差范围。

要保证引脚宽度的3/4在焊盘上，允许有旋转偏差，但必须保证引脚长度的3/4在焊盘上。

（5）BGA器件允许的贴装偏差范围。

焊球中心与焊盘中心的最大偏移量小于焊球半径。

图7−11　元器件贴装偏差

（6）元器件贴片压力（贴装高度）。

元器件贴片压力要合适，如果压力过小，元器件焊端或引脚浮放在焊锡膏表面，这样焊锡膏就不能粘住元器件，在印制电路板传送和焊接过程中，未粘住的元器件可能移动位置。如果元器件贴装压力过大，焊膏挤出量过大，容易造成焊锡膏外溢，使焊接时产生桥接，同时也会造成元器件的滑动偏移，严重时会损坏元器件。

6.SMT工艺品质分析

SMT的工艺品质，主要是以元器件贴装的正确性、准确性、完好性以及焊接完成之后元器件焊点的外观与焊接可靠性来衡量的。

SMT的工艺品质与整个生产过程都有密切关联。例如，SMT生产工艺流程的设置、生产设备的状况、生产操作人员的技能与责任心、元器件的质量、印制电路板的设计与制造质量、锡膏与黏合剂等工艺材料的质量、生产环境（温湿度、尘埃、静电防护）等，都会影响SMT工艺品质的水平。

分析SMT的工艺品质，要用系统的眼光，可以采用图7−12所示的因果分析法（鱼刺图），按照人员、机器、物料、方法、环境等各个因素去系统、全面地检查分析。

图7−12　用因果分析法（鱼刺图）分析SMT工艺品质

人员：是否有操作异常，是否按照工艺规程作业，是否得到足够培训。

机器：机器设备（包括各种配件，如印制网板、上料架等）的运行是否有异常、各项参数设置是否合理、保养是否按照要求执行。

物料：来料（含元器件、印制电路板、锡膏、黏合剂等）是否有品质异常、储存与使用方法是否按规定执行。

方法：作业方法是否含糊、不够清晰甚至有错误。

环境：作业环境是否满足要求，温度、湿度、尘埃是否合乎规定，防潮湿、防静电是否按照要求执行。

7.SMT贴片常见的品质问题

SMT贴片常见的品质问题有漏件、翻件、侧件、偏位、损坏等。

（1）导致贴片漏件的主要因素。

元器件供料架送料不到位；元器件吸嘴的气路堵塞、吸嘴损坏、吸嘴高度不正确；设备的真空气路故障，发生堵塞；印制电路板进货不良，产生变形；印制电路板的焊盘上没有锡膏或锡膏过少；元器件质量问题，同一品种的厚度不一致；贴片机调用程序有错漏，或者编程时对元器件厚度参数的选择有误；人为因素不慎碰掉。

（2）导致SMC电阻器贴片时翻件、侧件的主要因素。

元器件供料架送料异常；贴装头的吸嘴高度不对；贴装头抓料的高度不对；元器件编带的装料孔尺寸过大，元器件因振动翻转；散料放入编带时的方向相反。

（3）导致元器件贴片偏位的主要因素。

贴片机编程时，元器件的X−Y轴坐标不正确；贴片吸嘴原因使吸料不稳。

（4）导致元器件贴片时损坏的主要因素。

定位顶针过高，使印制电路板的位置过高，元器件在贴装时被挤压；贴片机编程时，元器件的Z轴坐标不正确；贴装头的吸嘴弹簧被卡死。