摘要: 高精度贴片机（Chip Bonder）是一款适合于特征尺寸小，贴片精度要求高的光电子产业生产线工艺中的一项高精度自动化设备。
关键词:电子装配;单片贴装；
随着电子信息产业的高速发展，电子元件产品在保持原有性能的基础上不断缩小元件的尺寸，向微型化，集成化和高可靠性方向发展。在电子产品的生产过程中，电子装配的技术装配已从原来的劳动密集型的手工机械操作转为技术密集型的自动化电子装配系统，朝着超高速、高精度、智能化等全自动化方向发展。表面贴装技术（SMT：Surface Mount Technology）的出现从根本上改变了传统的电子装配生产形式，成为现代电子装配技术一个新的里程碑。
在电子元器件表面安装技术领域中，其组装密度及良好的自动化生产力而得到高速的发展。SMT器件安装密度比较高，在生产中易实现自动化生产，并能提高生产效率，降低生产成本。SMT生产线由三个过程构成，其中SMC /SMD的贴装是整个工艺中的重要组成部分，涉及到的核心问题更加复杂、实现难度更大。同时，贴装设备投资巨大。
研制高精度全自动贴片机并将此推广至从事芯片外延生长、芯片制作、器件、模块批量生产全套工艺生产线的产业，使各项技术性能指标达到使用要求，这样比较人工装配大幅度提高生产效率。研发高精度贴片机不断可以提高生产能力，同时它的发展也带动了电力电子技术、大功率驱动技术、电机制造技术、计算机控制技术和控制理论学科的发展。基于这种形势，开发出高精度全自动贴片机，贴片加工产品主要用于光电子器件制造领域，具有生产效率高、加工精度高、制造成本低等优点，并且性能、技术指标能达到国际先进水平。
贴片机选型随着表面贴装技术的迅速发展，贴片机在我国电子组装行业中的应用越来越广泛。面对型号众多的贴片机，贴片机选型对一个单位来说是首要问题。目前贴片机按结构可分为四个类型：动臂式、复合式、转盘式和大型平行系统。动臂式特点是具有较高的灵活性，精度也较高，可以贴装大部分常见元器件，贴装的速度与复合式、转盘式和大型平行系统相比落后差距较大。动臂式贴片机包括单臂式和多臂式，单臂式出现在前，在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机效率有了明显提高。复合式贴片机由动臂式贴片机发展来的，它兼顾动臂式及转盘式贴片机的特点，有转盘安装在动臂上，例如 Simens 的 Siplace80S 系列贴片机，有两个带有 12 个吸嘴的转盘。复合式贴片机可通过增加动臂数量来提高速度，有一定的灵活性，因此其发展前景较好，例如 Simens 新推出的 HS50 机器就安装有 4 个这样的旋转头，贴装速度达 5 万片每小时。转盘式贴片机由于拾取元件和贴片动作同时进行，可大幅度提高其工作效率，且性能稳定，如松下公司的 MSH3 机器贴装速度可达到 0.075 秒／片。由于机械结构的影响，其贴装速度已经达到了极限值，不会再大幅度提高。
目前的研究集中在贴片机本身吸取贴放过程速度的优化，把贴片机贴装优化问题分解为两个子问题：贴装路径优化问题（Component Placement Sequence Problem，CPSP）和供料器配置问题（FeederAssignment Problem，FAP），两个子问题都属于 NP-Hard 问题，具有高维数、离散和非线性的特点，求解空间较大，因此目前研究集中在群体智能优化算法。有些人将上述两个子问题综合起来研究。因为元件贴放顺序和供料器配置是紧密相关的。R.Kumar 和 H.Li 针对机器人贴片的情况提出了优化模型和方法，这相当于只有一个贴片头的情况，并用混合整数线性规划的数学模型来解决供料器分配问题和取贴顺序问题。Burak kazaz 和 Kemal Altinkemer 针对旋转头式的贴片机建立了整体模型，将这个问题归类于为车辆调度问题，Edmund K.Burke 和 Peter I.Cowling 为多头拱架型贴片机建立了一种整体模型来同时解决这两个问题，提出了一种启发式和后启发式的算法，即先用启发式算法生成可行性方案，然后用可变近邻搜索后启发式算法进行局部搜索来改善结果
电子技术的发展日新月异, 元器件尺寸越来越小、种类越来越多,由此带来电子装配技术的高密度、集成化。电子装配所涉及的知识将更多,同时随着市场竞争的越来越激烈,电子设备结构复杂与改型快的矛盾、预研与实际生产之间的矛盾也将表现地更加突出。传统的工艺编制方式不能很好地管理、利用企业的基础工艺知识, 工艺编制效率低, 迫切需要采用先进的工艺编制方式, 改善电子装配企业的工艺管理状况, 提高工艺编制的效率,使企业以最快的速度将产品投入市场。
以人为主的交互式工艺设计 这种模式下人是工艺设计的主体, 而计算机只是最大限度地辅助工艺员进行工艺编制, 减少工艺员事 务性的劳动 , 但并不参与决策的过程 。该工艺设计模 式适用于工艺编制复杂、工艺流程不确定的整机装配工艺 。根据整机装配工艺的编制过程 , CAPP在这种 模式下应主要完成一些辅助性工作。
现代电子设备普遍采用 SMT 技术， 实现各种复杂功能。 随着器件封装技术的不断发展， 并向着小型化高密度封装不 断推进，元器件制造得越来越小，使电子设备小型化、轻量化、 多功能化和高可靠性得以实现。 这促使现代电子装联工艺技 术从 SMT 向后 SMT 发展。电子产品组装涉及到的元器件朝着小型化发展，并且元器件具有引脚多、细间距的特点，对贴片机的速度和精度要求越来越高，但速度与精度与速度是需要折衷考虑的。高速机往往精度不够高，而专用高精度贴片机的贴片速度不会太高。随着科技进步，现在市面上有一些厂商开始推出一体式多功能贴片机，使 SMT 生产线只由一台贴片机组成成为可能。如何使用一台多功能贴片机在保持较高贴片速度的情况下，更快更好的完成元件的贴装，减少投资，适应军工电子产品多品种小批量且任务节点要求紧等科研试验及生产环境是是现在研究的热点和难点。
人们对电子产品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永无止境，现有装联工艺技术终极发展对此有些无能为力，未来 电子元气件、封装、安装等产业将发生重大变革，将由芯片封装安装→再到整机的由前决定后的垂直生产链体系，转 变为前后彼此制约的平行生产链体系， 工艺技术路线也必将 作出重大调整，以适应生产链的变革;PCB、封装和器件将融 合成一体，传统的使用机械凿刻(通过化学反应)最终达到非 常小尺度的工具不再有优势。 电子装联工艺技术逐渐放弃以 往的工具、技术和模型，最终将沿着分子生物学的线索走向分 子水平。
[1]余国兴.现代电子装联工艺基础[M].西安电子科技大学出版社，2007，5.
[2]樊融融.现代电子装联工艺工程应用 1100 问[M].电子工业出版社， 2013，10.