一种视觉点胶机应用的工艺研究

一种视觉点胶机应用的工艺研究

邓,林 ,李,娜 ,王,甜

陕西华经微电子股份有限公司，陕西 西安 710065

摘  要：为提高生产组装效率以及产品质量一致性，提升生产自动化水平，通过视觉点胶机的选型、工装模具应用、程序调试优化来实现产品高精度基片粘接工序要求。

关键词：视觉系统；工装；高精度；点胶工艺

1 研究背景

随着客户要求以及公司高速发展需要，为提高生产效率和产品质量一致性，提高生产自动化水平，实现机器代替手工操作。

1.1应用需求

某型号产品随着量产，其基片粘接工序中对胶量的精准控制成为制约产能的瓶颈，继续通过全自动点胶机的攻关，来提高产品基片粘接效率及质量一致性问题，目标要求工序能力由700只/月提升至1500块/月，2人操作缩至1人，合格率提升30%。

1.2设备介绍

点胶机又称为涂胶机、灌胶机、打胶机等，是专门对流体进行控制，并将液体点滴、涂覆、灌封于物体表面或者内部的自动化机器。其原理是将压缩空气送入胶管，将胶体压进与活塞室相连的进给管中，当活塞处于上冲程时，活塞室中填满胶，当活塞室向下推进滴胶针头时，胶从针嘴压出。整个过程通过程序精准控制胶量以及点胶位置从而实现通过打点、画线、画弧线、画圆等操作将胶体精确地点、灌、注、涂到需要点涂的位置。

通过调研、现场考察以及试样，优选出国产某厂的SEC-E380SP视觉点胶机来实现基片的环氧涂覆粘接。

该视觉点胶机的三轴重复精度±0.01mm搭配CCD数字视觉系统对偏移量自动校正以及XYZ速度满足产品点胶精度控制、点胶效率、一致性需求。

2  工艺攻关与参数确定

2.1  工艺方案的确定

利用视觉点胶机将粘接剂（高温环氧）均匀涂覆在管壳底部，然后将待粘接芯组基片装入管壳，按压芯组基片空白处，使其四周以及管腿周围粘接剂均匀溢出，且与管壳无缝隙但不能污染管壳、导带、芯片等要求。

设计合理的产品放置治具，通过调整点胶设备参数：气压、速度、Z轴高度、点胶形状、以及点胶针头规格来控制胶量来满足生产效率以及产品的质量要求，并固化程序。

2.2  工艺验证过程

2.2.1 针头的选择

点胶针头有斜式针、不锈钢针、挠性针、铁氟龙针几类，通过反复工艺验证该产品采用规格为塑座不锈钢23G管径针头效果最为理想。

2.2.2 点胶定位

点胶平面上方有10mm高引腿，采用喷射方式点胶，无法满足喷射头距离喷射面高度要求，会有散点现象，故选择针筒加针头接触式点胶将环氧涂覆在外壳点胶平面。

产品外壳使用治具固定在工作台上，选取管壳两个Mark点进行视觉识别定位，并利用设备CCD相头校正摆放位置及角度的偏移，从而达到精准控制点胶位置的要求。

2.2.3点胶量及路径控制

因产品为小尺寸深腔类管壳，腔体内有10mm高引腿，且点胶位置距离壳壁较近，为避免粘接剂污染管壳及引脚，点胶量尤为重要。

采用双Mark点视觉识别定位，重复精度±0.02mm，经反复试验摸索采用23G规格塑座不锈钢管径针头并控制气压为520±25MP，并通过点胶速度、针头与工作面之间的距离等来控制胶量，从而满足工序要求的胶量。

3设计不同形状的点胶路径最终优选出四周画圆，管腿四周采用双弧形围挡，满足芯组基片四周以及管腿周围粘接剂溢料均匀，与管壳无缝隙且未污染管壳、导带、芯片的要求，并在中间位置弧线加半直线的方式满足按压达到芯组底部粘接剂均匀的要求。

2.2.3摆放治具设计

实现批量生产对摆放治具精度要求极高，要求在点胶过程中针头在点胶面移动时壳体不位移，且不允许对壳体表面产生划伤，摆放治具设计28工位，采用15mm铝板进行整体机加工，将壳体嵌入工位2mm，并在工位底部进行6.5mm弧形空间设计保证底部引腿放置，经验证，该设计满足批产工序操作要求。

2.3批产过程的应用

结合任务需求进行批产验证，制作两个摆放治具，摆放壳体和点胶操作交替进行，大大的减少了生产过程中的人力、时间浪费。

经在线检验对点胶后粘接芯组基片的四周以及管腿周围溢料、粘接剂面积检验，符合技术要求，且一致性良好。

组装成品经筛选以及可靠性试验验证也符合技术要求。

3  技术难点及解决措施

3.1 一致性问题

批量验证时存在点胶量以及位置的不一致，一次合格率较低。

措施： 更换大理石台面放置设备，减小设备工作时加速度较大时的振动；将治具固定

在工作台中心位置并选取管壳两个Mark点进行视觉识别定位，更精准的控制针头轨迹；调整偏移校正CCD相头焦距至合适倍数，提高偏移较大时的容错率；每次工作开始应做针头与工作面距离的校准，即Z轴高度校准；增加激光校准对位模块，双层保障针头轨迹的一致性。

3.2 拉丝现象问题

粘接剂点涂时存在拉丝现象且管腿根部位置涂胶时终点距离管腿较近拉丝污染管腿。

措施：粘接剂（高温环氧）保存在1～7℃的冰箱中，使用时应提前半小时拿出，使胶水充分与工作温度相符合；胶水的使用温度应为23℃～25℃；环境温度对胶水的粘度影响很大，温度过低则会胶点变小。环境温度相差

5℃，会造成50％点胶量变化。对于设备所在环境温度加以控制，同时环境的温度也应该给予保证，湿度小胶点易变干，影响粘结力。管腿根部位置涂胶单独设置参数，使用快速回拉，回拉长度3mm，终点回拉速度20mm/s。

3.3 气泡问题

粘接剂采用分装胶水，在操作过程会有小气泡造成部分线条不连续没有胶水。

措施：对分装胶水进行离心脱泡，速度：800rpm，时间：1min，每次中途更换胶管均应按压测试键排空连接处的空气，避免出现空打情况。

4  应用效果

4.1  胶量可控、质量一致性好

结合生产过程中500只产品的组装应用，该工序采用视觉点胶机合格率为96%，较人工点涂合格率50%有大幅度的提升。

4.2  实现点胶自动化，大大提高了生产效率

该设备的研究使用将产能由原来的两人操作700块/月提升到一人操作1500块/月，大大提升了工作效率，并减小了返工过程，随着工人操作的熟练程度以及后续对程序的进一步优化，其生产效率仍有大幅的提升空间。

4.3  减少人力的投入及粘接剂的浪费，降低了生产成本

该设备的投入使用由原来的两人作业到现在的一人操作，且生产效率提高了两倍，一次合格率提升了四倍，大大减少了返工量从而避免了粘接剂的浪费，降低了生产成本。

5  结语

通过优化工艺参数，精准控制胶量，一次粘接合格率有原来的50%提高到96%，且点胶一致性好，满足胶量可控的要求；可批量生产，生产效率提高了四倍满足生产需求，减少胶粘剂的浪费，实现自动化点胶，提高点胶效率和精准度，具有广泛的应用前景，可扩展应用到其他型号产品的粘接工序。

参考文献

[1] 祖国庆主编 《点胶机器人的应用》 西南交通大学出版社,2006

[2] 王炎主编 《喷涂设备》 机械工业出版社,1997

[3] 延年主编 《点胶机器人技术及其应用》 化学工业出版社,2008

[4] 鄢景华主编 《自动点胶控制原理》 哈尔滨工业大学,1995

[5] 周庆海主编 《点胶控制系统及工程》 化学工业出版社,1996