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器件装配生产线后端的新进展
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The New Frontier:End of Line Automation
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■信息产业部电子第32研究所 胡志勇
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自动化设备是实现电子组装现代化的基础，随着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。
生产线后端设备的自动化
有关的设备供应商正在努力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。通过采用具有柔性化工具的标准平台和简单的软件，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。
当生产线后端实现完全自动化工艺操作的时候，供应商需要进一步开发他们的用户服务基础架构，所以全球化的销售与本地化的工程技术支撑要紧密相连。完全的生产线后端自动化解决方案要求进入完整的制造工艺过程中去，这样意味着生产线后端设备供应商必须提供全方位的技术支撑：从产品设计开始到生产工艺管理、再到通过生产线后端集成和优化开展工作。
涉及的主要内容
●异型器件贴装
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设备的新一代异型器件贴装设备。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、供料装置和组装机构、普遍良好的贴装精度，这些特点使得异型贴装设备成为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
非平面化（depaneling）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，重要的是板自身的完整性。非平面化的设备必须完全支持PCB（印制电路板），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PCB，并且不能够留下光滑的边。
水喷射设备可能是昂贵的，另外还存在着如何处置废水以及如何满足环境法规要求等问题。
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PCB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方式一个一个地进行焊接
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
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X、Y、Z
和 RZ 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，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，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。、增加可靠性和提高产品的质量。
任何标签纸的裱贴的关键是灵活性，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，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30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 (先进先出)， LIFO
(后进先出)等等。
转向装置对于控制板的90度方向转向、T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。
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