电子组装生产线后端的自动化

1、欢迎访问Freekaoyan论文站电子组装生产线后端的自动化欢迎访问Freekaoyan论文站    欢迎访问Freekaoyan论文站电子技术的发展对生产厂商的自动化生产线不断提出新的更高更好的要求，反过来又有力地推动着电子组装业的发展，进而推动着电子技术的发展。很难想象如果没有电子组装技术的迅猛发展，我们日常所用的手机会是如此的小巧，功能如此的强大。 目前在电子制造业中所增加的竞争日趋激烈，有关制造厂商面对如何能够在最短的时间内将新产品推入市场和有关价格方面的竞争压力非常之大。但是对于成功的原设备制造商（Original equipment manu

2、facturers 简称）和定单型制造商（contract manufacturer）来说，他们不仅得以幸存下来，而且还显得非常的兴旺。据有关的调查结果显示这些厂商的收入和利润仍在上升，尽管增加不大。 这种成功的一部分原因是由于通讯业的兴旺发达，以及消费者对小型化、多功能手持式电子产品的需求不断地增加的缘故，这两种趋势预期在未来还将持续下去。这种成功的第二个原因是由于生产制造厂商有能力实现生产线的前端自动化装配工艺操作。整个业界所要做的最重要的工作是从生产线前端工艺操作过程中（像焊料的涂布、器件的贴装以及再流焊接操作）将收益率挤压出来。生产线前端的自动化已经带来了高质量、低残余物、降低了劳动力

3、开支和加大了产品的产量，而所有这一切是增加企业收益率的基础和保证。 自动化设备是实现电子组装现代化的基础，随着目前电子产品竞争的日趋加剧，生产的不确定因素不断加大，需要经常调整产品的产量以及不同产品的类型。为此对电子产品自动化生产线提出了更高的要求，即要求具有良好的灵活性，以适应当前千变万化的生产制造要求。随着生产车间中生产线的前端自动控制接近完善，愈来愈多的电子制造商将目光瞄上了生产线后端的自动化，以求增加生产的效率和精确度。面临挑战的自动化生产线后端当生产线前端的自动化工艺过程被证明是业界成功的关键之一的时候，剩余下的生产线的后端工艺处理部分仍然顽强地执着于手工方法，与前端相比显得工艺陈旧

4、和操作缓慢。在生产线的后端（endofline 简称）往往以单个异形器件的贴装结束组装，选择合适的焊料和测试操作手段已经成为了一项主要的瓶颈，这不仅减慢了整条自动化生产线的产量，而且也降低了整个产品的质量。国外一些富有创新精神的公司，特别是那些处于移动电话业的公司，已经在自动化生产线的后端引入了自动控制方式，因为他们看到了面对愈来愈小型化器件和组件，不能够长期靠手工操作来保证高效率和高精度，但是这必须是在满足高质量和高速度需要的前提下。 那么为什么在现如今的自动化年代里，在生产线后端的工艺操作中仍然保持着手工操作的现象呢？ 对于一些制造厂商来说，仍然感觉到产品的生命周期太短，生产线后端所采用的

5、手工操作可以满足生产厂商快速地从一种产品向另一种产品进行灵活转换的需要。事实上这种认识已经根深蒂固。老式的生产线后端的自动化解决方案对于适应新产品来说可能显得麻烦、迟钝和困难。第二项误区在于在认定生产线后端工艺过程的时候，那些能够被生产线后端所采用的工艺没有完全被归入生产线后端之中。这种看法往往是基于过去的一些生产线后端设备供应商的认识。所有这一切均导致了有关设备供应商着眼于一些单一的解决方案，特别是在对奇异形状器件的装配、非平面化和焊料的选择等方面。因为许许多多的供应商提供了非标准化和规模化的解决方案，这样就导致了生产线后端局部的自动化。对于制造商来说生产制造或者说工艺流程没有标准化，早期的

6、生产线后端自动化解决方法就整体而言是没有解决方法。 步入新时期的生产线后端自动化当今世界上绝大多数大规模的定单型制造商已经全速向生产线后端全自动化方向速跑。有一些关键的因素使得这种“突然”接受生产线后端自动化的现象产生了。与此同时也已经开始产生了时间与质量的问题。由于受到获利愈来愈难的利益驱使，许多生产制造厂商开始认识到生产线前端的自动化已经完成了能够从设备中挤出的节省费用的绝大多数工作。能够进一步降低生产成本和提高收益率的地方，多数集中在生产线的后端。 另外，有关的设备供应商正在努力工作以求开发出适应于生产线后端的自动化解决方案，这种方案能够给生产线的后端提供高水平的柔性化。通过采用具有柔性

7、化工具的标准平台和简单的软件，这种新一代生产线后端的自动化系统能够很快地适应改变产品混合的要求。这种采用模块化设计的并且占地很小的现代生产线后端自动化设备，能够让有关制造商很方便地按自己的需要改造现有生产线。 有关设备的供应厂商已经认识到在生产线后端的自动化解决方案中，总体的解决方案胜过单一的、点对点的响应。现如今的生产线后端自动化解决方案已经将所装配的电路板从生产线的前端直接可以转化成能够装入包装箱中的最终产品，以准备送至用户的手中。目前电子产品生产装配厂商和自动化设备供应厂商都认识到现在流行的“包装箱子外”的解决方案不能够提供质量、速度和柔性化的需要，不能够满足总的生产线后端自动化的需要。

8、如果瞄准简单的生产线后端的工艺过程的自动化的话，现行的方法能够管用，但是如果目标是实现完生产线后端的全面自动化的话，现行的方法就显得力不从心了。 提出固定数量的工艺是困难的，但是平均来说，后端自动化中的至少要求按用户要求的形式进行定制，其中包括按用户要求定制的软件、特定的进料器、工艺更改和诸如此类的东西。对于特定的制造厂商来说，需要开发一种完全按用户要求定制的解决方案。相关的应用需求异型器件贴装有关的设备制造商已经走了很长的一段路来开发新一代异型器件贴装设备，近年来处于领先地位的是能够实施单一任务的基于机器人的设备。诸如先进的观测能力、良好的抓爪、能够安置各种各样异型器件的装置、供料装置和组装

9、机构、普遍良好的贴装精度，这些特点使得现如今的异型贴装设备成了电子制造工艺设备库中的一个标准组成部分，占用最小的体积和改善质量成了实现自动化的基本要素。 非平面化 （）会产生问题的另一个方面会是在非平面化上。非平面化时所使用的设备有着不同的种类，包括特形铣、激光、水喷射和快刀设备。当然，设备的选择取决于工艺加工中板的类型，不管所选择采用的技术如何，极为重要的内容是板自身的完整性。非平面化的设备必须完全支持消除掉尽可能多的任何可能危及敏感器件和电路的有害应力。它涉及到手将板弄破裂或者无法使用手工打开工具以满足现如今的绝大多数采用先进技术的装配。 自动化的特形铣设备被发现能够快速、稳定地用于板的加

10、工，并且不会带来有关环境问题。作为一种可供选择的替换方法，激光非平面化设备能够快速进行加工，但是它们容易烧伤印刷电路板（printed circuit boards 简称），并且不能够留下光滑的边。水喷射设备可能是昂贵的，另外还存在着有关环境污染问题：你如何处置废水以及如何满足环境的法规要求？虽然说压缩气体提供了快速的加工处理能力，但是较高的加工成本、对柔性化的限制和对组件的冲击，限制了它的吸引力。最终的装配除了非平面化和异型器件贴装以外，总的生产线后端自动化解决方案能够包括各种各样的“细胞”，每一项可以履行一项任务，使之能够紧紧围绕着后端自动化开展工作。最后的装配工作能够被集成入生产线后端设

11、备中，以执行用户化的解决方案以及差不多涉及任何最后的装配工作：从元器件的处理（使用机械或者真空拾取方法）、键垫片或者商标的处理，一直到螺丝钉紧固直至完成整个装配工作以满足最后的装配。这里操作所涉及到的关键问题是灵活性、产品生产方式的转变是否能够非常快的实现？供料装置的增加或者更换是否能够在数分钟内完成？设备是否能够非常容易地将组件移动或者说从其它场所的生产线后端上取来？焊接方式的选择现如今的混合技术设计在很大程度上倾向于采用表面贴装组装技术，仅有一小部分是采用通孔器件。那么这些通孔器件是如何进行焊接呢？在传统的方法中有着两种制造方法可以供选择，一种是将待装配件通过焊料波峰，还有一种是采用手工的

12、方式一个一个地进行焊接。对于以前来说所关注的问题是时间、费用和电路板的加热；而对现在来说，所关心的是质量和时间问题。选择焊接自动操作应该是可以实现的、具有良好性能价格比的选择方法、达到高质量的波峰焊接，自动化具有高速度并且通过降低劳动力实现了费用的节省。值得一提的是，选择自动化焊接有助于解决以往采用手工方式操作经常遇到的一致性和可靠性问题。测试操作在产品最终组装以前以及在出货以前对产品进行测试不再是件奢侈的事情了，这是源于用户的期望、业界的激烈竞争和涉及价格和收益率的考虑的缘故。通过自动装载和卸载测试组件，测试操作传感器加速了这一操作过程，这样可以满足各种各样的电子器件的需要。理论上这些设备将

13、通过伺服驱动来提供快速、准确和可编程的操作，借助拾取和贴装定位装置，完全可以实现在、 和 方向的可编程控制。测试操作者能够通过单板和面板进行操作。 在线、功能或者最终产品的测试盒应该能够快速地进行加上或者卸下。贴标签标签纸的裱贴能够非常有效地反映生产时间和质量情况。标签纸通过无纸信息传输跟踪可以有助于建立实时系统和达到非常有效地可追溯性。如果使用适当，能够建立起装配过程的详细记录和获得实时数据，这样就有助于消除错误、增加可靠性和提高产品的质量。与推测相比，标签让制造商能够知道在什么时间在哪里进行工作的。追踪重要的信息，例如大量的系列数据、现在的产品生产状态、任何警报、返修或者其它异常现象的发生

14、，都能予以记录，这样就便于以后进行最终的改善生产循环时间和降低错误的分析。任何标签纸的裱贴的唯一关键是它的灵活性，即如何使它能够非常容易地结合入生产线中，以及怎样将它程序化并与标签和电路板的参数相匹配。电路板的控制成功地PCB生产制造取决于设备能否成功地移动和操作PCB：传输装置、缓冲装置、装载和卸载装置。从粘合剂或者焊膏涂布位置转到贴装设备和再流炉，然后通过最后的满足异型元器件的装配工作，选择焊料、在线测试、编码条标签的粘贴、包装和装船，所有这一切均要求高级的板的控制设备。如果说电路板的控制系统没有结合进后道生产线，去实现自动化操作和进行优化的话，那么将导致生产速度减慢、以及产品生产的低效率

15、，最终将招致企业收益率的降低。自动化的电路板控制装置可以实现多项功能，从自动化的装载和卸载，到PCB的反向转换、生产线的缓冲、传输带的转向、垂直缓冲以及更多的功能。板的传输装置能否提供平稳的操作是非常重要的，可靠的PCB传输应该贯穿于整个装配应用过程中。装载和卸载必须能够非常的灵活，以满足电路板快速的进行变换（一般为秒或者说更短的时间）。因为在生产设备的操作过程中会产生临时性的变化，这样就会导致生产线的低效率，定单型制造商采用智能缓冲装置（intelligent buffers），以实现改善利用率和最大限度地提高生产量。通常情况下，先进的缓冲装置能够被安置以实现FIFO(先进first in先

16、出first out), LIFO(后进Last in先出first out)等等。转向装置对于控制板的90度方向转向、型连接或者说交叉连接转换也是非常重要的，这些装置能够被编程，所以它们能够非常容易地进行重新改装。其它方面满足的总的解决方案包括非平面化、异型器件的贴装、选择焊料、测试操作、贴标签、板的控制和最终的装配操作。当这些操作过程集合入一条简单的生产线时能够满足制造商的特殊需要，从而最终来满足用户对产品的要求。此时制造商会发现产量和质量与以往相比较有了很大地提高。随着产品尺寸的继续缩小、对产品功能的要求进一步增加，这一切都将推动着装配更进一步的复杂化，所以可以肯定地说对生产线后端的自动

17、化解决方案的需求将有进一步的增加。完全的生产线后端自动化解决方案并不能够适合每一个制造商。决定工艺的哪一部分或者是否全部采用自动化，这取决于产品的技术复杂程度、尺寸的大小和组装时的技术难度，后面两项内容涉及到产品的产量，所以是非常重要的。 现在看来，移动电话制造商已经成为了首批进入整个生产线后端生产过程自动化的制造厂商。对于这部分电子产品制造厂商而言，大批量、高质量、降低进入市场的时间和很强的竞争能力是企业赢得竞争优势的关键所在。不仅受到业界的驱动，单从投资回报率来看，在购买新投备时采用生产线后端生产过程自动化也是可取的。对于能够满足诸如异型贴装设备之类的设备，投资回报率（return of

18、investment 简称） 一般为至年之间，这主要取决于企业的生产量情况。 通过减少劳动力成本可以达到有效地节约的目的。在美国，低失业率伴随着生活费用的上升，使得发现熟练工人非常的困难，这些工人每一小时的薪水非常的高。 如果说异型贴装采用自动化设备的话，那么能够节省下多少钱？下面按目前美国一般情形作一个大致的计算，用以简单说明。如果对一个工人来说，每一小时负担美元的话，那每年将要负担，美元，如果两班替换六个工人的话，每年将能够节省下，美元。如果是三班替换九个工人的话，那么节省下的费用将跳到，美元。如果通过提高产品的质量，可以进一步地节省下费用，如果生产设备很好地使用的话，保证有一定的生产量，那么将很快地获得投资回报。 结束语先进的生产线后端自动化正在替代手工操作，特别是能够满足和定单型制造商对高产量和高利润的要求。新一代生产线后