为了满足对高计算能力和人工智能加速的需求，交换机和服务器主板正在采用定制处理器。如今，最大的自适应FPGA计算引擎采用尺寸达55mm x 55mm的BGA封装，而多芯片ASIC处理器尺寸可能更大，尤其是在采用扇出互连的情况下。
汽车电子产品也在蓬勃发展，嵌入式系统需要更高的电源来支持更强大的处理器，并需要扩展I/O来管理摄像头、雷达、激光雷达、飞行时间传感器和惯性传感器通道。控制系统需要更大的连接器来管理额外的数据和电源通道，而像BGA这样的大型底部端接封装，由于检测方面的挑战，以前一直被避免使用，现在却因必要性而被采用。
制造方面的挑战是：
服务于这些市场的设备制造商必须能够以高速度、高吞吐量精确地放置大型重型组件。这需要可靠且安全地拾取托盘或料盘、快速定位以及在放置组件之前进行精确对准。通孔元件，例如某些类型的连接器和变压器，需要可靠的推入式连接解决方案。元件可能体积庞大、高度较高且笨重，而推入式元件组装则需要在插入前进行精确的引脚对准。以往，此类涉及大型元件的挑战超出了标准表面贴装设备的典型能力。
在线解决方案更有利于组装人员保持效率和生产力。更重要的是，使用标准表面贴装机来贴装大型BGA和推入式连接器，可以节省对专用设备或离线连接器组装等操作的投资。
灵活贴装
：设计一种能够高速贴装大型重型元件的解决方案，需要对标准SMD组装进行一些关键性改变。其中，对贴装头的改造最为重要。
结合了吸力和夹持功能的夹持喷嘴能够非常有效地固定特殊形状的元件。此前，组装人员需要联系设备供应商定制夹持喷嘴才能获得此类喷嘴。随着
更大更重的IC封装和连接器，以及电感器、变压器和功率元件变得越来越普遍，夹持喷嘴不再是特殊产品。我们需要一种更高效的方法。夹具和支架设计的标准化可以减轻定制工程项目的时间和成本压力。雅马哈机器人公司已标准化了一系列夹具和支架（图 1），可实现 60 种不同的配置，以处理各种类型和尺寸的元件。选择合适的组合，制造商即可快速轻松地扩展其元件贴装能力。 
图 1：带有标准化夹具和支撑板的可配置夹持喷嘴。
另一方面，橡胶衬垫喷嘴可以通过直接对封装顶面施加吸力，提供一种经济高效的方式来拾取大型集成电路。雅马哈正在开发各种尺寸的橡胶喷嘴，直径最大可达 25 毫米，用于提升更重的元件。此外，雅马哈还在开发用于拾取特定元件的喷嘴，例如服务器卡的 DIMM 内存模块扩展插槽。 
图 2：用于 DIMM 连接器的喷嘴。R
轴和 Z 轴。
贴装前，必须通过旋转喷嘴来正确调整元件方向。在贴装小型轻质元件时，R 轴电机可以直接高速驱动喷嘴旋转。相反，大型重型元件的惯性更大，因此需要更精确地控制其运动，以防止元件从喷嘴脱落。虽然使用电机驱动的减速齿轮是一个显而易见的解决方案，但传统齿轮系统中的齿隙会影响精度。雅马哈的剪式齿轮经过特殊设计，可消除齿隙，并能以 0.005 度的精度对准 BGA 集成电路等元件。
为了加工更高的元件，只需将 Z 轴行程增加几毫米，即可显著扩展可加工零件的范围。40 毫米的行程足以让机器加工目前最高的汽车连接器。
贴装力：
另一方面，某些连接器需要压入配合，特别是用于汽车应用的板载连接器，这些应用会受到强烈的振动和冲击。在标准的SMD组装中，这些连接器的贴装力控制设计为最高约30 N。为了确保高引脚数连接器的正确插入，需要高达100 N的精确控制，这需要对设计进行更改，并增强传感和测量功能。
控制系统还必须在插入过程中保护元件。对准检测（图3）可以检测连接器对准电路板时是否存在一个或多个引脚未对准的情况，从而避免施加可能损坏元件的贴装力。
图 3. 对准检测在施加压入力之前验证对准是否正确。
用于检查对准的机器视觉和照明系统也必须改进。通常用于元件检查和对准的标准 LED 照明系统往往会均匀地照亮元件本体以及每个引脚或端子的整个长度。在这种情况下，视觉系统可能难以准确区分引脚尖端并评估其是否已准备好插入。激光系统可以提供可控的定向照明，选择性地仅照亮引脚尖端，从而使视觉系统能够在插入之前验证所有引脚是否已与其各自的孔正确对准。
此外，为了承受更大的贴装力并保持位置精度，还必须加强底层电路板支撑结构和引脚推入机构。
贴
片头能够处理更大的集成电路、更高的元件和更具挑战性的压入部件，并能高速贴装 SMD 芯片和其他小型元件。本文所述的扩展 R 轴控制、Z 轴控制、贴装力控制和对准检测功能均由特殊的硬件和软件实现。新型喷嘴和特殊设计的夹紧部分可容纳更大的元件，用户仍可继续使用现有喷嘴将元件贴装到标准的 SMD、SOP 和 QFP 封装中。新增的喷嘴健康检查功能使用户能够自动进行日常检查和清洁，确保定期进行适当的维护，从而最大限度地提高生产线末端的性能并避免计划外停机。LM
贴片头与其他贴片头一样，可通过相同的接口安装在 YRM 机器上。另一方面，YRM 多腔贴片机的新型特征识别软件将可识别的最大 IC 封装尺寸从 55 毫米增加到 130 毫米，最大 BGA 焊球数量从 4,000 个增加到 20,000 个。这是一项重大改进，使系统能够识别和对准大型 FPGA 和 ASIC 封装。 
图 4：用于贴装尺寸最大为 130 毫米 x 200 毫米的大型元件的贴片头。
结论
：为了满足电信、数据中心和汽车市场主要客户的最新需求，设备制造商必须扩展其处理大型重型元件的能力。当前SMD贴片机的灵活性显著提升，使工厂能够快速高效地贴装各种元件，从小型被动式SMD元件到多芯片ASIC芯片和高引脚数推入式连接器，无所不包。贴片头是此次改进的核心，需要对喷嘴和夹爪、力控系统、视觉系统、照明系统以及Z轴和R轴的运动控制系统进行相应的调整。一款融合了这些改进的超灵活贴片头，能够为制造商提供经济高效的解决方案，助力他们把握未来的市场机遇。
