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貼片機(jī)行業(yè)背景
對(duì)于PIC器件來(lái)說(shuō)，以往普遍采用DIP、PLCC或者SOIC的封裝形式。然而，隨著人們對(duì)緊湊型、高性能產(chǎn)品的需求增加，要求引入更為的PIC器件。現(xiàn)如今的閃存器件可以采用SOP、TSOP、VSOP、BGA和微小型BGA封裝形式。高性能的微型控制器、CPLD器件和FPGA器件一直到可以采用QFP、BGA和微型BGA封裝形式，其所擁有的引腳數(shù)量范圍從44條一直可以達(dá)到超過(guò)800條以上。
由于非常多的引腳數(shù)量和很小的外形尺寸，這些元器件中的大部分僅能夠采用微細(xì)間距的封裝形式。微細(xì)間距的元器件所擁有的引腳非常脆弱，間距只有0.508（20 mils）或者說(shuō)間隙幾乎沒有。這樣人們就將目光瞄向了使用PIC器件來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。 具有高密度和高性能的PIC器件價(jià)格是很昂貴的，要求采用高質(zhì)量的編程設(shè)備，需要擁有非常優(yōu)異的過(guò)程控制，以求將元器件的廢棄程度降低到小的程度。
在采用手工編制程序的操作過(guò)程中，微細(xì)間距元器件實(shí)際上肯定會(huì)遭遇到來(lái)自共面性和其它形式的引腳損傷因素的威脅。如果說(shuō)引腳受到了損傷的話，那么將可能導(dǎo)致焊接點(diǎn)可靠性出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)提升生產(chǎn)制造過(guò)程中的缺陷率。同樣，高密度的元器件實(shí)際上將花費(fèi)較長(zhǎng)的編程時(shí)間，這樣就會(huì)降低生產(chǎn)的效率。

貼片機(jī)貼裝精度
即元件中心與對(duì)應(yīng)焊盤中心線的偏移量，不超過(guò)元件焊腳寬度的1/3（目測(cè)）；或異常偏移發(fā)生率不大于3‰。
儀器、儀表外觀完好，指示準(zhǔn)確，讀數(shù)醒目，在合格使用期限內(nèi)；
設(shè)備內(nèi)外定期保養(yǎng)，保持清潔，無(wú)油污，無(wú)銹蝕，周圍附具備件等排列有序，設(shè)備潤(rùn)滑良好。
貼片機(jī)視覺系統(tǒng)
高性能貼片機(jī)普遍采用視覺對(duì)中系統(tǒng)。視覺對(duì)中系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，當(dāng)貼片頭上的吸嘴吸取元件后，在移到貼片位置的過(guò)程中，由固定在貼片頭上的或固定在機(jī)身某個(gè)位置上的照相機(jī)獲取圖像，并且通過(guò)影像探測(cè)元件的光密度分布，這些光密度以數(shù)字形式再經(jīng)過(guò)照相機(jī)上許多細(xì)小精密的光敏元件組成的CCD光耦陣列，輸出0～255級(jí)的灰度值。灰度值與光密度成正比，灰度值越大，則數(shù)字化圖像越清晰。數(shù)字化信息經(jīng)存儲(chǔ)、編碼、放大、整理和分析，將結(jié)果反饋到控制單元，并把處理結(jié)果輸出到伺服系統(tǒng)中去調(diào)整補(bǔ)償元件吸取的位置偏差，后完成貼片操作 。
那么，機(jī)器通過(guò)對(duì)PCB上的基準(zhǔn)點(diǎn)和元器件照相后，如何實(shí)現(xiàn)貼裝位置自動(dòng)矯正并實(shí)現(xiàn)貼裝的呢？這一過(guò)程是機(jī)器通過(guò)一系列的坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換來(lái)定位元件的貼裝目標(biāo)的。我們通過(guò)貼裝過(guò)程來(lái)闡述系統(tǒng)的工作原理。首先PCB通過(guò)傳送裝置被傳輸?shù)焦潭ㄎ恢貌⒈粖A板機(jī)構(gòu)固定，貼片頭移至PCB基準(zhǔn)點(diǎn)上方，頭上相機(jī)對(duì)PCB上基準(zhǔn)點(diǎn)照相。這時(shí)候存在4個(gè)坐標(biāo)系：基板坐標(biāo)系（Xp，Yp）、頭上相機(jī)坐標(biāo)系（Xca1，Ycal）、圖像坐標(biāo)系（Xi，Yi）和機(jī)器坐標(biāo)系（Xm，Ym）。對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)照相完成后，機(jī)器將基板坐標(biāo)系通過(guò)與相機(jī)和圖像坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)系中，這樣目標(biāo)貼裝位置確定。然后貼片頭拾取元件后移動(dòng)到固定相機(jī)的位置，固定相機(jī)對(duì)元件進(jìn)行照相。這時(shí)同樣存在4個(gè)坐標(biāo)系：貼片頭坐標(biāo)系也是吸嘴坐標(biāo)系（Xn，Yn）、固定相機(jī)坐標(biāo)系（Xca2，Yca2）、圖像坐標(biāo)系（Xi，Yi）和機(jī)器坐標(biāo)系（Xm，Ym）。對(duì)元件照相完成后，機(jī)器在圖像坐標(biāo)系中計(jì)算出元件特征的中心位置坐標(biāo)，通過(guò)與相機(jī)和圖像坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)系中，此時(shí)在同一坐標(biāo)系中比較元件中心坐標(biāo)和吸嘴中心坐標(biāo)。兩個(gè)坐標(biāo)的差異就是需要的位置偏差補(bǔ)償值。然后根據(jù)同一坐標(biāo)系中確定的目標(biāo)貼裝位置，機(jī)器控制單元和伺服系統(tǒng)就可以控制機(jī)器進(jìn)行貼裝了。

貼片機(jī)主要性能
1、可貼裝元件的種類、規(guī)格、貼片方向、基板尺寸、貼片范圍符合說(shuō)明書指標(biāo)；
2、貼片速度：以1608片狀元件測(cè)試CPH貼裝率不小于標(biāo)稱的IPC9850速度的60%，或SPC速度不大于標(biāo)稱速度的2倍；
3、飛片率不大于3‰。
操作系統(tǒng)
1、各種指示燈、按鍵、操作手柄外觀完整，操作、顯示正常；
2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作正常；
3、輸入輸出系統(tǒng)工作正常。
機(jī)械部分
1、各傳送皮帶、鏈條、連接銷桿完整，無(wú)老化損現(xiàn)象；
2、各傳動(dòng)導(dǎo)軌、絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)協(xié)調(diào)，無(wú)異常雜音，無(wú)漏油現(xiàn)象。
控制部分
1、驅(qū)動(dòng)氣缸、電磁閥以及配管、連接頭無(wú)異物堵塞、無(wú)松動(dòng)漏氣。驅(qū)動(dòng)氣缸及電磁閥工作正常，無(wú)雜音；
2、壓縮空氣的干燥過(guò)濾裝置齊全完好；
3、貼片頭真空度不小于500mmHg。

貼片機(jī)在電路板上的編程
的PIC器件的使用者會(huì)面臨一項(xiàng)困難的選擇：是冒遭受質(zhì)量問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，采用手工編制程序呢？還是另外尋找一種可以替代的編程方法，從而消除掉手工觸摸的方法呢？
為了能夠?qū)崿F(xiàn)后者，制造廠商們初開始采用板上編程(on-board programming 簡(jiǎn)稱OBP)的方式。OBP是一種簡(jiǎn)單的方法，它是將PIC貼裝到印刷電路板(printed circuit board 簡(jiǎn)稱PCB)上以后再進(jìn)行編程的。一般情況下在電路板上進(jìn)行測(cè)試或者說(shuō)進(jìn)行功能測(cè)試。閃存、電子式可清除程序化唯讀內(nèi)存（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory簡(jiǎn)稱EEprom）、基于EEprom的CPLD器件、基于EEprom的FPGA器件，以及內(nèi)置閃存或者EEprom的微型控制器，所有這些元器件均采用OBP形式進(jìn)行編程。
為了能夠滿足閃存和微型控制器的使用要求，在實(shí)施OBP的時(shí)候常用的方法就是借助于針盤式夾具（bed-of-nails fixture），使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(automatic test equipment 簡(jiǎn)稱ATE)編程。對(duì)于邏輯器件來(lái)說(shuō)進(jìn)行編程頗為復(fù)雜，不太適合利用ATE針盤式夾具來(lái)進(jìn)行編程。
一項(xiàng)基于IEEE規(guī)范原創(chuàng)開發(fā)的新型OBP技術(shù)可以支持測(cè)試，展現(xiàn)出充滿希望的前程。這項(xiàng)規(guī)范稱為IEEE 1149.1，它詳細(xì)規(guī)定了邊界掃描的一系列協(xié)議，已經(jīng)用于許IC編程方法中。
如果電子產(chǎn)品制造商要使用IEEE 1149.1的編程方法時(shí)，他們所依賴的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的工具主要是由各種各樣的半導(dǎo)體制造廠商所提供。但是使用他們的工具進(jìn)行編程非常慢。同樣，因?yàn)樗麄兂鲇诒Ｗo(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的本能，每個(gè)工具于單個(gè)用戶所使用的器件。如果說(shuō)在一塊電路板上的PIC器件是由多個(gè)用戶所使用的話，這將是一個(gè)很大的缺陷。
總而言之，使用OBP方法可以消除掉手工操作器件和將編程溶入測(cè)試中去，以及制造生產(chǎn)緩慢的現(xiàn)象。然而，編程所需的時(shí)間可能也是緩慢的。
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