SMT 生產線基本構成要素解析
絲印
絲印是 SMT 生產線的道工序,位于生產線的最前端,其所用設備為絲網印刷機。它的主要作用是將焊膏或者貼片膠漏印到 PCB 的焊盤上,為后續元器件的焊接提前做好準備工作。例如,在生產手機主板等電子產品時,首先就要通過絲印這一環節,把相應的焊膏準確地漏印到 PCB 焊盤位置,后續才能更好地進行元器件的貼裝等工序。
點膠
點膠這一環節的主要作用是將膠水滴到 PCB 的固定位置上,以此來幫助元器件更好地固定在 PCB 板上。點膠機是執行這一操作的設備,它在 SMT 生產線中的位置比較靈活,通常位于生產線的最前端或者檢測設備的后面。比如在一些對元器件固定要求較高的產品生產中,像工業控制板的制造,通過點膠可以確保元器件在后續的生產流程以及使用過程中都能穩固地處在相應位置上。操作時需要注意,要根據不同的元器件以及 PCB 板的特點,精準控制膠水滴注的量和位置,避免膠水過多或過少影響固定效果。
貼裝
貼裝在 SMT 生產線中起著關鍵作用,它是將表面貼裝元器件準確安裝到 PCB 的固定位置上。執行貼裝任務的設備是貼片機,其位于生產線中絲印機的后面。貼片機是一種自動化程度很高的設備,集精密機械、電動、氣動、光學、計算機、傳感技術等為一體,它能夠以高速度和高精度自動安裝貼片元件,不僅大大縮短了生產周期、提高了生產效率,支持大規模和批量生產,還能減少人力需求、降低人工成本,同時減少組裝過程中的錯誤和損壞,保證產品的質量和可靠性。例如在電腦主板的生產過程中,眾多如電阻、電容等貼片元器件,都是通過貼片機快速且精準地安裝到相應位置的。
固化
固化環節的作用是將貼片膠融化,從而使表面組裝元器件與 PCB 板牢固粘接在一起。完成固化工作的設備是固化爐,它一般放置在貼片機之后。在固化過程中,需要按照相應的工藝要求來設置溫度、時間等參數,確保貼片膠能夠充分融化并達到良好的粘接效果。像生產一些電子玩具的電路板時,經過貼裝后的元器件,通過固化爐的作用,能與 PCB 板牢牢固定,使得產品在后續的使用、運輸等過程中,元器件不易脫落,保障產品的穩定性和耐用性。
回流焊接
回流焊接的主要功能是將焊膏融化,進而保證元器件與 PCB 板牢固粘接。這一環節所使用的回流焊爐位于生產線后端位置,它對于焊接質量來說至關重要。回流焊操作方法相對簡單,效率高、質量好、一致性也好,并且還能節省焊料,是一種非常適合自動化生產的電子產品裝配技術,目前已成為 SMT 電路板組裝技術的主流。例如在各類電子產品如家電控制板的生產中,回流焊接能讓元器件與 PCB 板之間形成可靠的電氣連接,保障產品正常發揮功能。
清洗
清洗環節的主要目的是去除焊接后殘留在 PCB 板上的物質,像助焊劑等,這些殘留物可能會影響電性能或者對人體有害,保障生產順利進行。清洗所用到的設備是清洗機,它在生產線中的位置可以在線,也可以不在線,比較靈活。比如一些對產品清潔度要求較高的精密電子產品,如高端手機的電路板生產,清洗環節必不可少,通過清洗機可以將 PCB 板上的殘留物徹底清除,避免對后續產品性能產生不良影響。
檢測
在 SMT 生產完成后,對產品進行檢測是十分必要的,這關乎著產品最終的質量是否能達到出廠要求。常用的檢測設備有放大鏡、顯微鏡、自動光學檢測儀(AOI)、在線測試儀(ICT)、X-RAY 檢測系統、功能測試儀等。這些檢測設備可以根據檢測的具體需求,被配置在生產線合適的地方。例如自動光學檢測儀(AOI)可以快速對 PCB 板上的焊點、元器件貼裝位置等進行檢測,及時發現虛焊、漏焊、元器件偏移等問題;而 X-RAY 檢測系統則能檢測到一些隱藏在內部的焊接缺陷,像 BGA 封裝元器件焊接是否良好等情況,保障產品質量可靠。
返修
當檢測環節發現 PCB 板存在問題時,就需要進行返修操作了。返修的作用就是對有問題的 PCB 板進行返工修理,一般會使用烙鐵、返修工作站等工具來完成。返修這一環節在生產線中的配置比較靈活,可以在生產線中的任意位置進行。比如在生產過程中,如果發現某個 PCB 板上有元器件焊接不良的情況,就可以通過返修工作站,利用烙鐵等工具對相應的焊接點進行重新焊接等操作,使產品能夠符合質量要求,避免浪費,降低生產成本。
SMT 生產線配置需考慮的關鍵因素
根據產品特性確定規模與設備類型
在配置 SMT 生產線時,首先要依據產品特性來確定生產線的規模以及所需的設備類型。要明確在生產線上加工的電子產品具體情況,像是產品種類有多少、復雜程度如何、產品上的元器件情況,還有年產量總量等。同時,也要結合是建立新生產線,還是對老生產線進行改建、擴建等實際狀況來綜合考慮。根據這些實際情況確定生產線的規模,進而計算出需要具體的貼片機數量;如果是改建或擴建,要統計可以繼續使用的機器,要是近期有擴大生產的規劃,生產線還得考慮具備可擴展性。
另外,根據電子產品組裝密度,貼裝元器件種類、數量等因素來確定設備類型也非常關鍵。比如,當產品是高密度、存在有多引腳窄間距和尺寸較大的 SMD 器件,又或者有異形元器件時,那就必須選擇多功能貼片機。要是一臺多功能貼片機完不成貼裝任務的話,那么還應配置一臺中速貼片機或高速貼片機,以此來滿足生產需求,保障生產的順利進行。
結合工藝流程確定選型方案
產品的工藝流程不同,對于 SMT 生產線設備選型的要求也不一樣。如果產品比較簡單,采用純表面組裝或單面混裝工藝時,可選擇一種焊接設備,比如回流焊爐或波峰焊機就可以滿足焊接需求。然而,要是產品比較復雜、組裝密度較高、又有較多插裝元件的雙面混裝形式,這種情況下采用回流焊和波峰焊兩種焊接工藝時,就應當選擇回流焊爐和波峰焊機兩種焊接設備,以確保各個焊接環節都能達到質量要求。并且,如果產品需要清洗,還得配置清洗設備,去除焊接后殘留在 PCB 板上的物質,避免其影響電性能或者對人體有害,保障整個生產過程順利且生產出的產品質量可靠。
避免設備選擇誤區
在選擇 SMT 生產線設備時,不少人常常會陷入誤區,比如經常有客戶問哪個系列的貼片機、哪個回流焊系列是更好的,又或者哪個印刷機是更好的。但實際上,不同產品對設備的需求是不一樣的,不能一概而論地說德國西門子的設備好,也不能說韓國三星貼片機不好。即便選擇了高效的高速貼片機、產能理想又節能的回流焊、印刷精度高且價格不貴的錫膏印刷機等看上去很優質的設備,如果您是企業老板,也需要慎重考慮工程師所要求設備的可行性,以及投資高額設備的可行性、投資成本和回收成本這些因素。而作為工程師,更應該深入了解企業所生產產品的具體需求,盡量為企業選擇高性價比的機器,避免盲目追求所謂更好的設備系列,而是要從實際出發,契合產品生產需要。
依據資金條件合理配置
企業自身的資金狀況在 SMT 生產線配置中起著重要的影響作用。當資金條件比較緊缺時,應當優先考慮設備的性能價格比。畢竟 SMT 生產線投資較大,如果不考慮資金因素隨意配置,可能會給企業帶來較大的資金壓力。所以,在資金有限的情況下,選擇那些性價比高的設備,既能滿足生產要求保證產品質量,又能避免不必要的浪費,使得企業在資金合理利用的基礎上,讓生產線發揮出更大的效益,推動企業的生產運營穩步開展。
SMT 生產線常見配置方案示例
多功能 SMT 生產線配置
對于一些小型企業以及科研院所來說,多功能 SMT 生產線是一種性價比較高的選擇。以 DEK248 半自動印刷機、Siemens F5 多功能貼片機、勁拓 GS-800 回流焊爐、熊貓精機傳送機構組成的多功能 SMT 生產線為例,來看看它的特點與優勢。
DEK248 半自動印刷機屬于半自動類型,它不能與其他 SMT 設備自動連接,需要一定的人為干預,例如傳送板子等操作,不過其結構簡單,價格方面比較便宜,僅相當于全自動機型的 1/10 - 1/5,很適合科研院所使用。
Siemens F5 多功能貼片機在多功能貼片機里頗具代表性,它能夠在保持較高貼片速度的情況下,完成各種各樣元件的貼裝任務,即使生產線只采用這 1 臺貼片機,也可應付幾乎所有貼片元件,減少了企業在貼片機方面的投資成本,所以深受中小企業、科研院所的青睞。
回流焊爐選用的勁拓 GS-800 屬于國產設備,在滿足生產需求的同時,有助于壓縮開支,并且其性能也能夠符合基本的生產要求,和 Siemens F5 多功能貼片機以及其他配套設備共同協作,保障生產線的正常運轉。而熊貓精機傳送機構則能穩定地完成 PCB 板在各設備之間的傳送工作。
這樣一條多功能 SMT 生產線,預計總投資在 250 萬元左右,比較適合批量不大、但生產品種較多的小型企業和科研院所,能夠滿足其多樣化的生產需求,在控制成本的同時實現不同產品的 SMT 生產加工。
中速 SMT 生產線配置
中速 SMT 生產線通常適用于中小型企業規模化生產,這里介紹一種常見配置:由 YAMAHA 的 VP-Xg 全自動視覺印刷機、YAMAHA 的 V100Xg 片式 Chip 元件貼片機、YAMAHA 的 TV88Xg 高精度貼片機以及 Vitronics Soltec 的 XPM820N 回流焊爐構成。
YAMAHA 的 VP-Xg 全自動視覺印刷機屬于全自動視覺印刷機,它能夠連進 SMT 生產線里,不需要人為干預,自動化程度高,適用于規模化生產。其印刷參數可以用計算機數字化設置,絲網和基板的標記還可用其視覺系統自動識別對準,印刷重復定位精度可達 ±0.004mm、印刷循環周期為 8 秒,能夠為后續的貼裝環節提供精準的焊膏印刷基礎。
YAMAHA 的 V100Xg 片式 Chip 元件貼片機和 YAMAHA 的 TV88Xg 高精度貼片機這兩款貼片機相互配合,能應對不同類型的元器件貼裝工作,在中速生產線上發揮重要作用,滿足一定規模下的貼片效率和精度要求,使得各類元器件可以準確地安裝到 PCB 的對應位置上。
Vitronics Soltec 的 XPM820N 回流焊爐在整個生產線中承擔著將已經貼好的 PCB 線路板和元器件的焊料融化后實現可靠粘結的任務,保障焊接質量,讓元器件與 PCB 板牢固地結合在一起,確保產品的電氣性能等符合要求。
這樣一整套中速 SMT 生產線配置,預計總投資在 300 - 400 萬元左右,對于有一定生產規模需求的中小型企業來說,是一種可以高效完成 SMT 生產,并且成本相對合理的配置方案選擇。
高速 SMT 生產線配置
大中型電子企業在進行規模化生產時,往往會選擇高速 SMT 生產線,下面介紹一種經典配置方案:采用 DEK265 INFINITY 全自動視覺印刷機、Universal 公司的 4797 高速轉塔貼片機、Universal 公司的 Advantis 高精度貼片機、Nutek 公司的傳送機構以及 Heller1800EXL 回流焊爐來搭建。
DEK265 INFINITY 全自動視覺印刷機具備伺服壓力控制系統,是一款自動化程度很高的印刷設備,它可以精準地完成焊膏印刷工作,為后續高速、高效的貼裝和焊接打下良好基礎,其絲網和基板標記自動識別對準等功能進一步保障了印刷的準確性和穩定性,滿足大規模生產時對印刷環節的高質量要求。
Universal 公司的 4797 高速轉塔貼片機是高速貼片機的典型代表,它的貼片速度很快,能夠快速拾取元件并進行貼片動作,適合處理大規模生產中數量眾多的阻容元件等,尤其適用于像計算機板卡、移動電話、家電等產品的生產,這些產品中往往阻容元件特別多、裝配密度大,該機型能很好地契合這類生產場景,提高整體生產效率。Universal 公司的 Advantis 高精度貼片機則可以對精度要求較高的元器件進行精準貼裝,保障產品的質量和性能。
Nutek 公司的傳送機構能穩定且高效地將 PCB 板在各生產環節的設備之間進行傳送,確保整個生產線的流暢運轉。Heller1800EXL 回流焊爐可以高質量地完成回流焊接工作,將焊膏融化,使元器件與 PCB 板牢固粘接,保障焊接質量。
這樣一條高速 SMT 生產線配置,預計總投資在 700 - 900 萬元左右,非常適合大中型電子企業進行規模化生產,助力企業高效地完成大量電子產品的 SMT 加工制造。
超高速 SMT 生產線配置
大型電子企業在進行單一產品大規模生產時,例如手機、電腦板卡等產品的生產,超高速 SMT 生產線是理想之選,像由 MPM 的 UP3000 全自動視覺印刷機、Panasonic 公司的 HT122 高速轉塔貼片機(或者也可以選擇 Fuji 公司的 CP842E 高速轉塔貼片機)、Universal 公司的 Advantis 高精度貼片機、Nutek 傳送機構以及 Vitronics Soltec 公司的 XPM2 - SERIES 回流焊爐組成的配置就很典型。
MPM 的 UP3000 全自動視覺印刷機是全自動印刷機里性能出色的設備,它的印刷精度、穩定性等各方面都表現優異,其印刷參數設置方便、精準,視覺系統能很好地輔助完成印刷工作,而且印刷重復定位精度等指標處于較高水平,能夠為超高速的后續生產環節提供可靠的焊膏印刷保障,滿足大規模、高精度生產時的印刷需求。
Panasonic 公司的 HT122 高速轉塔貼片機(或 Fuji 公司的 CP842E 高速轉塔貼片機)有著極高的貼片速度,在大規模生產單一產品時,可以快速地將數量龐大的元器件準確貼裝到 PCB 板上,極大地提升了生產效率,而且技術成熟、性能穩定,是超高速生產線中承擔高速貼裝任務的關鍵設備之一。Universal 公司的 Advantis 高精度貼片機則針對一些高精度要求的元器件進行精細貼裝,保證整體產品的高質量。
Nutek 傳送機構負責在各設備間穩定快速地傳輸 PCB 板,確保整個生產線有條不紊地持續運行。Vitronics Soltec 公司的 XPM2 - SERIES 回流焊爐在焊接環節能出色地將元器件與 PCB 板牢固焊接在一起,保障焊接質量,讓產品達到相應的電氣性能等標準要求。