小型易碎电子元件组装-挑战和解决方案

最小的SMD组件的尺寸正在缩小，目前为0.2 x 0.4 mm(01005型)。这些组件上的焊接区域是0.07 x 0.2毫米。为了使元件密度最大化，元件之间的间距需要尽可能小。实现了元件间0.05 mm的距离。这个间距要求放置精度为10微米(sigma值)。这包括由于转轴跑偏造成的偏差。为了减少跑出的贡献，可以校准可重复的偏差，将旋转跑出的贡献减少到2微米。剩下的8微米误差预算可用于X-Y-Z机器人系统。

放置01005的最佳力约为0.3 N。该力确保元件和焊盘之间的焊膏不会被挤出，从而与相邻元件形成桥接。

面临的挑战是开发一种能够快速将零件移动到表面，并具有满足0.3N要求的冲击力的致动器。

由于公式2MV/T是相关的，而且由于V必须保持或增加，以满足输出要求，M显然是重要的。可编程精确的力控制现在也非常重要。精确旋转部件的能力也很关键。由于与较小的电子元件相关联的馈线间距较小，因此执行器的宽度必须缩小。而多驱动器流形增加输出的趋势意味着驱动器的总体质量是重要的。

SMAC公司发布了一款专门设计用于应对这些挑战的新型致动器。这是LCR13。

lcr13具有独立可控的直线和旋转电机。线性是基于SMAC的专利动圈设计。该设计具有滚珠丝杠和移动磁铁技术的一些优点:

• 直接驱动，所以没有反弹。
• 低移动质量(<90克)意味着比移动磁铁设计更高的加速度和更低的冲击。
• 能源效率。非常低的工作电流-通常在1.5安培的峰值范围。
• “软土地”的能力™. 轻移动质量和SMAC的专利表面检测能力意味着致动器尖端可以软着陆在表面上并报告其位置。
• 使用寿命超过300M。
• 微米的重复性在直线轴运动。
• 薄型材-宽度为13mm。

旋转伺服电机内置在直线电机活塞中。它的轴作为整个系统的轴，从而消除了对联轴器的需要。主要特点是:

• 直接驱动消除反弹，增加加速度，并导致快速和精确的移动，甚至部分程度。
• 96 mnm扭矩。
• SMAC的非常紧凑的旋转编码器直接安装在电机的后轴-消除了绳索。
• 轴跳动小于5微米。
• 旋转编码器分辨率24K及以上。
• 在轴内的内置通孔，允许真空收集的灰尘完全通过外部的单位，从而增加密封寿命。

对于放置BGA组件（球栅格阵列，方形高达40 mm，螺距1 mm），旋转精度至关重要。SMAC致动器的旋转分辨率为0.0088度。这样可以准确放置BGA的所有球。每种类型（以及球的数量）的最佳放置力各有几牛顿。过高的力会导致桥接（焊盘之间的锡膏接触）。作用力过低会导致连接不良/薄弱。

一个有趣和非常有用的版本的移动线圈驱动器是线性旋转驱动器。

该产品有一个紧凑的直接驱动伺服电机集成到直线电机活塞。

当配备了SMAC的非常紧凑的旋转编码器(分辨率高达50,000次)，一个非常有用的选择和放置设备是结果。

SMAC的LAR 31最初是作为拾取和放置驱动器为世界领先的电路板组装机制造商之一开发的。今天，世界各地的许多客户都在使用这种产品的变体。LAR - 31是行业中技术最先进的拾取和放置执行器，在现场有超过40,000个，平均故障间隔时间超过2500亿次。

LAR 31具有许多独特的技术特征，在电子组装方面具有优势。

SMAC开创了基于动圈式直线伺服电机的执行器。这些设计与老技术滚珠丝杠执行器和移动磁铁直线电机相比具有显著的优势。

• 没有在滚珠丝杠执行机构发现的反弹。
• 直接驱动，速度快，定位精确。
• 移动的质量比移动的磁体直线电机低得多，因为只有一个轻线圈在移动，而不是一个重磁铁。
• 加速度很大- F= MA - M较低，所以A较高。
• 能源效率。更低的工作电流- SMAC移动线圈执行器的工作峰值通常为1.5安培，而移动磁铁的峰值为5安培+。
• 能够在表面上“软地”™。轻移动质量和SMAC的专利表面检测能力意味着执行器尖端可以轻轻地降落在表面并报告其位置。
• 长周期寿命-超过10亿个周期。
• 微米可重复线性轴重复性。

集成到移动线圈活塞是一个小型专利无刷直流电机专门为执行器开发。这是在LAR执行器中发现的独立“旋转”轴。它的特点:

• 内置无刷电机轴也可作为设备的轴。这消除了耦合。该轴的跳动小于5微米，因此非常精确。
• 轴上有一个通孔，作为真空通道。这完全通过电机和油管从执行器。这确保了任何灰尘从工作表面被真空带走离开设备，以防止堆积。
• SMAC制造的非常紧凑的旋转编码器直接安装在电机上。因此，没有轴承磨损，也没有系绳。旋转编码器盘直接连接到电机轴，其“摆动”小于5微米。
• 移动电缆已经进行了超过10亿次的寿命测试。
• 旋转“直接驱动”解决方案是非常快速和精确。以度为单位的位置移动很容易实现。

SMAC最近发布了一种新的线性旋转驱动器:LAR 13。该设备具有与LAR 31相同的线性和旋转性能，并具有显著的额外优势:

• 移动质量小于LAR 31的50%——对于更高的加速度和更低的冲击力都很重要。
• 更紧凑- 13mm宽度vs 35mm -允许堆垛满足15mm馈线间距。
• 更轻- 95克vs 320克。

LCR 13具有与LAR 31相同的5微米或更小的低轴跳动。它还与LAR 31一样，具有通过电机轴的真空能力。

电子芯片设计趋势继续强调更小和更脆弱的包装设计。LCR 13(和它的线性唯一版本的LCA 13)给电子测试和组装机器制造商一个新的和非常有用的工具，以帮助他们迎接这一挑战。

简单冲击接触力可按2MV/T计算。由于制造商希望在降低冲击力的同时保持机器装配速度（当前目标为1.0N，未来要求为0.3N冲击力），因此质量的降低非常重要。

LCR 13集成了一个小型（13mm）和强大的0.096nm直接驱动无刷电机。电机配备了SMAC最新、最紧凑的旋转编码器，其直径为13mm，分辨率为24k/rev。该质量加上小线圈和线性导向架的质量，导致质量远低于100克。其结果是在以相对较快的接触速度移动时，碰撞达到1.0N的目标。

未来发展
对更小部件的不断推动意味着电子装配是一个不断变化的目标。执行机构必须不断缩小尺寸，提高性能。进一步发展需要:

• 持续减少是移动质量——以低于50克为目标。
• 更薄的设备与8毫米间距的目标。
• 减少软着陆所需时间的技术。
• 不断努力降低成本，从而降低客户的价格。

关于SMAC动圈执行器有限公司
SMAC成立于1990年，位于美国加利福尼亚州卡尔斯巴德，现已发展成为动圈技术的世界领先者，是世界上最大的动圈执行器制造商。SMAC制造商遍布全球，在美国、欧洲和亚洲拥有生产、技术支持和服务设施。SMAC制造基于动圈技术的精密可编程电动执行器。这些执行器的独特之处在于，力、位置和速度完全可编程。它们的设计可在极高速度或极低速度下运行，并具有亚微米精度和可验证的重复性。