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深圳市鴻展自動(dòng)化設(shè)備有限公司

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技術(shù)文章

??點(diǎn)膠機(jī)簡(jiǎn)介

閱讀：63發(fā)布時(shí)間：2023-8-4

點(diǎn)膠機(jī)是一種專門對(duì)膠液點(diǎn)滴、涂覆的自動(dòng)化機(jī)器，常應(yīng)用于電子、照明、汽車、工業(yè)電氣等行業(yè)對(duì)集成電路、零件、玻璃進(jìn)行封裝，所以點(diǎn)膠機(jī)的主要功能是對(duì)零件、集成電路等部件進(jìn)行膠液涂覆。點(diǎn)膠技術(shù)是隨著 SMT 技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的，它是將一定量的微量流體通過一種可控的方式按照預(yù)定軌跡點(diǎn)到位置，以實(shí)現(xiàn)元器件之間的封裝連接的過程。點(diǎn)膠技術(shù)不僅應(yīng)用在電子封裝領(lǐng)域，在當(dāng)今人們生活的各個(gè)方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

流體點(diǎn)膠技術(shù)作為電子封裝領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，實(shí)質(zhì)上就是通過特定的參數(shù)控制將事先裝入注射器的膠體擠出從而實(shí)現(xiàn)連接與保護(hù)元器件的作用。點(diǎn)膠技術(shù)不僅在電子封裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也廣泛應(yīng)用于通信/電子工業(yè)、LED 照明行業(yè)、供電行業(yè)、汽車工業(yè)、家電/五金/小商品工業(yè)、工業(yè)電氣工業(yè)、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、建筑工程等領(lǐng)域。自動(dòng)化點(diǎn)膠技術(shù)就是將流體學(xué)、過程控制學(xué)、機(jī)器視覺技術(shù)以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)綜合運(yùn)用在點(diǎn)膠系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中，以提高點(diǎn)膠機(jī)的自動(dòng)化、智能化水平。

接觸式點(diǎn)膠

接觸式點(diǎn)膠設(shè)備可在點(diǎn)膠系統(tǒng)的三個(gè)維度上運(yùn)動(dòng)，該點(diǎn)膠方式對(duì)于高粘度膠體，特別是膠滴質(zhì)量小的情況容易掛膠和拖尾，這是一個(gè)至今懸而未決的問題。點(diǎn)膠設(shè)備因作用于膠體的壓力方式的不同，常分為三種。

接觸式點(diǎn)膠的3種常見方式

1、時(shí)間-壓力點(diǎn)膠技術(shù)的組成結(jié)構(gòu)有穩(wěn)壓裝置、控制裝置和氣路，點(diǎn)膠過程是先將出氣閥鏈接針筒的底部，調(diào)節(jié)氣體壓力控制裝置，開啟運(yùn)行系統(tǒng)，高壓氣體傳送到針筒內(nèi)，推動(dòng)活塞使膠體流出針頭，在這個(gè)過程中，根據(jù)設(shè)置氣體壓力大小和運(yùn)行時(shí)間長短可以控制基板上出膠質(zhì)量的大小。優(yōu)點(diǎn)：易清洗，操作方便，靈活度高。缺點(diǎn)：溫度和壓力對(duì)膠體粘度影響較大。

2、螺旋泵點(diǎn)膠技術(shù)采用全新設(shè)計(jì)的阿基米德計(jì)量管點(diǎn)膠頭來提高點(diǎn)膠性能，該方式是通過螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生作用力推動(dòng)膠液，使膠體沿著螺線運(yùn)動(dòng)，再從點(diǎn)膠頭擠出，螺桿的作用力克服掉膠體內(nèi)部及點(diǎn)膠頭上的阻力可以進(jìn)而控制點(diǎn)膠量的大小。

優(yōu)點(diǎn)：可以軟件編程決定點(diǎn)膠量，適用粘度較高的流體，控制靈活，精度較高。

缺點(diǎn)：膠體由于受到剪切作用力從而降低粘度，同時(shí)也受溫度、氣壓的影響。

3、活塞泵點(diǎn)膠技術(shù)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞將氣缸密閉并推動(dòng)腔內(nèi)的膠液從點(diǎn)膠頭擠出。優(yōu)點(diǎn)：該點(diǎn)膠方式的本質(zhì)是靠氣缸內(nèi)流體體積點(diǎn)膠，并不需要考慮膠體自身的粘度，并且出膠量對(duì)環(huán)境溫度和壓力的變化不敏感，一致性良好。缺點(diǎn)：點(diǎn)膠效率低，對(duì)于帶填料的膠體尤其不易清洗。

非接觸式點(diǎn)膠

非接觸型點(diǎn)膠系統(tǒng)在工作時(shí)，噴嘴不與工作面相接觸，不需要點(diǎn)膠頭上下運(yùn)動(dòng)，在噴嘴尺寸不變的情況下,在同一位置連續(xù)噴涂多個(gè)點(diǎn)可達(dá)到調(diào)整膠料尺寸的目的，從而減少了點(diǎn)膠周期，提高了點(diǎn)膠效率。有三種非接觸型點(diǎn)膠方式。

噴射式點(diǎn)膠原理與噴墨打印機(jī)類似，膠體被恒壓擠到噴嘴和活塞之間的空腔內(nèi)，受活塞驅(qū)動(dòng)噴射出膠體，優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)膠迅速，但復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使其具有不易清潔，維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

壓電陶瓷是具有雙向作用的介質(zhì)，通過電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能使壓電陶瓷沿噴嘴軸向震動(dòng)，擠出腔內(nèi)的膠體。該點(diǎn)膠系統(tǒng)具有復(fù)雜的機(jī)械問題，不易拆卸清洗，因此，該點(diǎn)膠方式不適合具有大顆粒填料的膠體。

目前，絕大多數(shù)的企業(yè)都在使用接觸式點(diǎn)膠。隨著點(diǎn)膠技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)膠方式正由接觸式向非接觸式發(fā)生轉(zhuǎn)變，但目前非接觸式點(diǎn)膠系統(tǒng)在國內(nèi)還處于起始階段，所占不足 15%，還有待進(jìn)一步發(fā)展和提高，存在行業(yè)機(jī)會(huì)。

膠體流變特性

在整體的點(diǎn)膠應(yīng)用領(lǐng)域中，企業(yè)常用的點(diǎn)膠系統(tǒng)為時(shí)間-壓力型點(diǎn)膠系統(tǒng)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，操作程序簡(jiǎn)單，易于清潔和維護(hù)，成為了現(xiàn)代普遍的點(diǎn)膠方式之一。但是時(shí)間-壓力型點(diǎn)膠系統(tǒng)適用的膠的粘度范圍不廣，不適合點(diǎn)高粘度的膠體，也是企業(yè)更偏愛低粘度膠體的原因，而且有利于提高點(diǎn)膠效率。因此，針對(duì)目前大部分企業(yè)而言，對(duì)時(shí)間-壓力型點(diǎn)膠系統(tǒng)的研究有著十分重要的意義。

點(diǎn)膠效果很大程度上依賴膠體的特性。膠體的流變特性決定其粘度不是常數(shù)，粘度與溫度、剪切、應(yīng)變、時(shí)間等因素有關(guān)。若要對(duì)點(diǎn)膠過程進(jìn)行控制，必須得先對(duì)膠體流變性進(jìn)行重點(diǎn)分析。自然界中能流動(dòng)的物質(zhì)就能稱為流體。根據(jù)剪切力和剪切速率在剪切作用下的比例關(guān)系,可將流體分為兩類:牛頓流體和非牛頓流體。當(dāng)牛頓流體受力時(shí),剪切應(yīng)力與剪切速率之比是常數(shù)，即粘性不隨剪切速率的變化而變化，不具備這種流動(dòng)特性的其他流體稱作“非牛頓流體"。作為導(dǎo)熱介質(zhì)的流體絕大多數(shù)為非牛頓流體，膠體的流變特性對(duì)流速有很大影響。

非牛頓流體的粘度不為常數(shù)，與諸多流動(dòng)條件諸如剪切速率、剪切應(yīng)變、應(yīng)力持續(xù)時(shí)間有關(guān)。非牛頓流體可分為：時(shí)間獨(dú)立流體；非時(shí)間獨(dú)立流體；粘彈性流體。雖然它通常是兩個(gè)或三個(gè)流體特性的組合,但主要的非牛頓流體可以用這種方式加以區(qū)分，給實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

點(diǎn)膠過程控制與點(diǎn)膠控制器

點(diǎn)膠過程工藝控制是影響點(diǎn)膠最終效果的關(guān)鍵因素之一。生產(chǎn)中易出現(xiàn)以下工藝缺陷：膠點(diǎn)大小不合格、拉絲、膠水浸染焊盤、固化強(qiáng)度不好易掉片等。解決這些問題應(yīng)整體研究各項(xiàng)技術(shù)工藝參數(shù)，從而找到解決問題的辦法。

點(diǎn)膠過程的主要影響方式為：

1、點(diǎn)膠量的大??；

2、點(diǎn)膠壓力(背壓)；

3、針頭與目標(biāo)面間的距離；

4、膠水溫度；

5、膠水的粘度；

6、固化溫度曲線；

7、氣泡。

比如采用螺旋泵供給點(diǎn)膠針頭膠管采取一個(gè)壓力來保證足夠膠水供給螺旋泵。背壓壓力太大易造成膠溢出、膠量過多;壓力太小則會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)膠斷續(xù)現(xiàn)象，漏點(diǎn)，從而造成缺陷。應(yīng)根據(jù)同品質(zhì)的膠水、工作環(huán)境溫度來選擇壓力。環(huán)境溫度高則會(huì)使膠水粘度變小、流動(dòng)性變好，這時(shí)需調(diào)低背壓就可保證膠水的供給，反之亦然。一般環(huán)氧樹脂膠水應(yīng)保存在0--50C的冰箱中，使用時(shí)應(yīng)提前1/2小時(shí)拿出，使膠水充分與工作溫度相符合。膠水的使用溫度應(yīng)為230C--250C;環(huán)境溫度對(duì)膠水的粘度影響很大，溫度過低則會(huì)膠點(diǎn)變小，出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象。環(huán)境溫度相差50C，會(huì)造成50%點(diǎn)膠量變化。因而對(duì)于環(huán)境溫度應(yīng)加以控制。同時(shí)環(huán)境的溫度也應(yīng)該給予保證，濕度小膠點(diǎn)易變干，影響粘結(jié)力。膠的粘度直接影響點(diǎn)膠的質(zhì)量。粘度大，則膠點(diǎn)會(huì)變小，甚至拉絲;粘度小，膠點(diǎn)會(huì)變大，進(jìn)而可能滲染焊盤。點(diǎn)膠過程中，應(yīng)對(duì)不同粘度的膠水，選取合理的背壓和點(diǎn)膠速度。對(duì)于膠水的固化，一般生產(chǎn)廠家已給出溫度曲線。在實(shí)際應(yīng)盡可能采用較高溫度來固化，使膠水固化后有足夠強(qiáng)度。膠水一定不能有氣泡。一個(gè)小小氣就會(huì)造成許多焊盤沒有膠水;每次中途更換膠管時(shí)應(yīng)排空連接處的空氣，防止出現(xiàn)空打現(xiàn)象。

常規(guī)點(diǎn)膠控制器設(shè)置確定的開閥持續(xù)時(shí)間，將確定壓力的壓縮空氣從氣壓輸出口輸出，擠壓膠桶內(nèi)置的膠液，膠液受壓后從膠桶末端的針頭流出。隨著點(diǎn)膠作業(yè)的進(jìn)行，膠桶內(nèi)膠液液面從滿膠位逐漸下降，直至膠桶底部。膠液液面的變化導(dǎo)致膠桶內(nèi)部的空腔容積逐漸變大，需要更多的壓縮空氣涌入膠桶方可保證設(shè)定的工作壓力作用于膠桶內(nèi)置膠液，從而實(shí)現(xiàn)膠液的排出。由于現(xiàn)有的控制方法采用同樣的設(shè)定壓力及開閥持續(xù)時(shí)間，因此，從膠桶末端針頭流出的膠液量波動(dòng)大且不可預(yù)測(cè)。尤其對(duì)于出膠量要求比較精確的技術(shù)領(lǐng)域，這種控制方法的出膠精度是十分不理想的。一般情況下，點(diǎn)膠控制精度會(huì)隨著膠桶內(nèi)膠液液面的下降而產(chǎn)生波動(dòng)的不足，出膠量與膠液下移速度間并非線性關(guān)系，難以實(shí)現(xiàn)真正的點(diǎn)膠定量控制。

點(diǎn)膠控制器的出現(xiàn)就是為了解決點(diǎn)膠過程控制的工藝問題，每個(gè)廠家的性能和價(jià)格也相差甚遠(yuǎn)，點(diǎn)膠控制器，閥體等，都是影響點(diǎn)膠過程控制的關(guān)鍵因素。

點(diǎn)膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制與視覺識(shí)別定位系統(tǒng)

點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制

點(diǎn)膠機(jī)的點(diǎn)位控制主要包括上下料部分的執(zhí)行，膠槍的快速移動(dòng)和回原點(diǎn)，以及手動(dòng)微調(diào)操作的設(shè)置。點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是在移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工動(dòng)作，只要求達(dá)到的速度準(zhǔn)確定位從一點(diǎn)移動(dòng)到另外一點(diǎn)，其移動(dòng)的軌跡（路徑與方向）并無嚴(yán)格要求，各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)并不相關(guān)，要求坐標(biāo)位置具有較高的定位精度。在點(diǎn)膠機(jī)控制系統(tǒng)中，點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)主要用于預(yù)備、輔助與進(jìn)出目標(biāo)點(diǎn)膠物料，為了提高生產(chǎn)效率，采用伺服設(shè)定的較高進(jìn)給速度進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)，在初始啟動(dòng)和接近定位點(diǎn)時(shí)進(jìn)行加速和降速，從而減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性過沖所引起的磨損和定位誤差。

輪廓軌跡控制

輪廓控制是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)軸的位移和速度同時(shí)進(jìn)行連續(xù)相關(guān)控制，使膠槍與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)符合點(diǎn)膠軌跡要求，在工件平面進(jìn)行各種軌跡的點(diǎn)膠。在這類控制方式中，要求點(diǎn)膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器具有插補(bǔ)運(yùn)算的功，即根據(jù)加工程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和原系坐標(biāo)或半徑），通過插補(bǔ)運(yùn)算器把直線或曲線形狀的相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算出來，并在計(jì)算的同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

由于點(diǎn)膠軌跡的多樣性，需要控制軟件具備編輯軌跡的能力，或者導(dǎo)入相關(guān)圖檔，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軌跡數(shù)據(jù)的提取能力。通常情況下，圖形軟件模塊給出的圖形數(shù)據(jù)不能直接反應(yīng)點(diǎn)膠連續(xù)軌跡的控制要求，在連續(xù)軌跡的控制過程中，往往為了滿足特定點(diǎn)膠工藝要求，會(huì)進(jìn)行插入、打散、提前開膠，提前關(guān)膠等控制命令插入操作。

圖像識(shí)別定位

在點(diǎn)膠控制系統(tǒng)中引入圖像，主要目的是為了定位工件，增加設(shè)備的柔性，減少甚至無需夾具的使用，少了系統(tǒng)中加入圖像進(jìn)行點(diǎn)膠后效果檢測(cè)。

采用1點(diǎn)圖像定位，示教圖像學(xué)習(xí)一個(gè)Mark點(diǎn)模板，工作時(shí)候來料搜索該點(diǎn)，計(jì)算得到圖像偏差，進(jìn)而換算成點(diǎn)膠坐標(biāo)數(shù)據(jù)來定位工件，該方法只能定位平移，不能得到旋轉(zhuǎn)偏差。為此大部分引用采用2點(diǎn)定位的方式，識(shí)別兩個(gè)點(diǎn)，計(jì)算得到平移和旋轉(zhuǎn)偏差。有時(shí)候，產(chǎn)品本身會(huì)有變形，如果要更精確，則可以選擇定位3個(gè)Mark點(diǎn)位置。

另外也有采用粗定位+精定位的圖像定位方式進(jìn)行點(diǎn)膠定位

鴻展自動(dòng)化的典型視覺點(diǎn)膠機(jī)系統(tǒng)

深圳市鴻展自動(dòng)化設(shè)備有限公司的視覺點(diǎn)膠系統(tǒng)在IC器件封裝、LED灌膠和LCD顯示屏等行業(yè)取得了顯著應(yīng)用。以LCD顯示屏的涂膠控制為例說明本公司的點(diǎn)膠控制系統(tǒng)產(chǎn)品。

點(diǎn)膠目標(biāo)LCD屏

基于強(qiáng)大自主研發(fā)工業(yè)智能控制的底層軟件架構(gòu)，精馳軟件的智能點(diǎn)膠系統(tǒng)由工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、工業(yè)相機(jī)、光源控制、點(diǎn)膠控制器等組成，具備LCD的面膠、銀膠和線膠點(diǎn)膠能力，相的特點(diǎn)，我們的優(yōu)勢(shì)是大屏幕多組點(diǎn)膠編輯器，編輯圖形具有多邊形、提前、延時(shí)開膠、圖像對(duì)點(diǎn)定位等能力，操作簡(jiǎn)單，同時(shí)12組以上的點(diǎn)膠規(guī)劃毫無壓力，具備高精度軌跡規(guī)劃、圖形坐標(biāo)映射、影像智能定位、復(fù)制軌跡、將軌跡入庫存檔管理等功能。

深圳市鴻展自動(dòng)化設(shè)備有限公司，是一家專注于智能流體控制系統(tǒng)領(lǐng)域的工業(yè)軟件與自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)及銷售的高新自動(dòng)化企業(yè)。工廠位于深圳市寶安區(qū)新橋大宏科技園二層，占地3000平方米。主營非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備、全自動(dòng)視覺點(diǎn)膠機(jī)、龍門式點(diǎn)膠機(jī)、臺(tái)式三軸點(diǎn)膠機(jī)、自動(dòng)灌膠機(jī)、自動(dòng)鎖螺絲機(jī)、自動(dòng)焊錫機(jī)等自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。

設(shè)備主要用應(yīng)用于制造業(yè)中的點(diǎn)膠密封、粘接、表面涂覆、定點(diǎn)灌封、高精密非接觸噴射填充、電路板點(diǎn)焊、拖焊、設(shè)備自動(dòng)鎖付螺絲等組裝作業(yè)，應(yīng)用行業(yè)涉及電子通訊、家電、太陽能、半導(dǎo)體等多個(gè)領(lǐng)域。

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