异型元件的插装过去一直是线路板组装自动化的瓶颈,由于自动插装设备不够灵活且精度较差,很多工厂都只能采取手工方式。但如今的机器性能已有了很大提高,在精确性、经济性和速度方面堪与常规的表面贴装系统媲美,在后工序中采用自动化设备可降低成本,并大大提高生产的效率。
电子工业界孜孜以求的是把产品做得更小、更快、更便宜,随着个人数字助理(pda)与手持式电子设备相继风靡各大洲,这种发展趋势根本看不到一个尽头,即便要有那也是更小、更快、更便宜。现在的问题是:我们会不会达到尺寸/性能比的极限?迄今为止,答案是否定的。
原始设备制造商(oem)和电子制造服务(ems)商正在使用自动化涂敷、贴片、回流焊等前道组装工艺以提高产量、合格率和品质,结果他们的利润有了提高。然而这些自动化工艺只是成功的重要因素之一,一些后工序如异型元器件插装、成品组装、选择性焊接及测试等依然是陈旧缓慢的手工操作方式,这些已成为提高产量和质量的主要障碍。
随着元器件和其它组装件越来越小,手工操作已显得无能为力,对提高后工序效率的需求迫在眉睫。所幸业界已开始行动,移动电话制造商率先对整个后道工序实行自动化生产方式,首当其冲的就是异型元件装配,“大产量”、“高品质”、“缩短出货时间”和“激烈竞争”等词汇成了这一行业生产制造领域的口头禅。
让高速生产线停下来等待用手工完成异型元器件插装是件很蠢的事,而且质量也保证不了。诚然,由于最初的机器不够灵活同时精度也差,所以异型元件的自动化装配一直没有得到推广。然而在过去十年里,机器精确放置异型元器件的能力有了很大提高,对如今许多制造商来说,自动化异型装配设备是一个很有吸引力的投资项目。
不过有些公司还是认为,异型元件只有用手工组装才具有足够的灵活性,能够迅速地从一种产品转换到另一种。这种看法曾经有一定的根据,因为以前的后工序自动化方案显得笨拙缓慢,而且难以适应新产品。
但是今天的异型元件组装设备与昔日那种任务单一的自动化系统已不可同日而语,这些新机器具有先进的视觉性能、更好的抓举臂、可贴放更多种类的异型元件并可轻松处理各种形式送料器和器件封装样式,而且总的来说置放精度更高。目前异型元件组装设备已成为电子制造工艺里的一个标准部分,至少对于那些产量大、种类多而又无法忍受手工操作的oem和ems厂商们是这样。
什么是异型元件
异型元件是指那些普通表面贴装设备难于处理的元器件,诸如连接器、接插头、变压器、双列直插件、单列直插存储器模块和dim插座,以及常规轴向和径向元器件等。
尽管近年来印刷电路板上的异型件数量已大幅减少,但手工插装这类余下的器件仍然要占用生产成本中相当大一部分,结果是劳动力成本和生产场地费用增加,而产品质量则在下降。
异型元件自动贴装设备之所以难是因为它要贴装的元件各种各样,形状尺寸各不相同。就精确性和自动化程度来说,需要一种能快速适应产品变化的通用设备。由于元器件有不同的公差以及不可避免有些还会有缺陷,因此自动化异型件组装设备还必须能够对元器件进行检测,并对贴装准确性和装配过程进行监控。
异型元件贴装
随着异型贴装技术的提高,设备制造商们开发出多种方式和标准单元模块组件以解决各类问题,主要的一些标准单元模块组件包括送料器、抓举臂、固定系统和感应系统等。
各种送料器可以处理多种封装形式,如径向带料、轴向带料、单道管料、多道管料、不同形状大小的盘料、连续条形料件及散件等。这些送料器的设计也相当灵活,可以很快地装上或取下,并且易于调整以适应不同的封装形式。
不过相对于表面贴装器件送料器,异型件送料器要贵一些,尤其是用于散件的托盘式或碗式送料器,而且用于标准料管或托盘的封装亦是有限的。为解决这些问题,开发了一种针对异型元器件的互锁式料带,由于元器件的引脚位置可以固定,送料变得精确简单。当然,额外的开销也随之而来。
另一种简化送料的方法是将某些异型元器件,特别是连