章陽春 李新紅

?

AI組合式SMT生產(chǎn)線自動化

章陽春 李新紅

（東莞愛電電子有限公司）

針對SMT生產(chǎn)線自動化程度低、生產(chǎn)效率低和成本高的問題，通過改變印刷網(wǎng)板方式，實現(xiàn)AI插件環(huán)節(jié)與元件SMT環(huán)節(jié)間的連續(xù)自動化生產(chǎn)；通過增加印刷刮刀與網(wǎng)板的接觸面積，穩(wěn)定控制膠量，最終實現(xiàn)SMT生產(chǎn)線的自動化生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時降低管理和人力成本。

SMT；印刷網(wǎng)板；AI自動插件；自動化

0　引言

在表面貼裝技術(shù)（surface mount technology，SMT）生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致產(chǎn)品制造工藝存在一定差異。尤其在家電類產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，除運(yùn)用SMT自動化設(shè)備生產(chǎn)外，還需用到AI自動插件[1-2]，這種混合式的生產(chǎn)工藝流程嚴(yán)重影響SMT生產(chǎn)線的效率、成本和產(chǎn)品質(zhì)量[3-4]。一般SMT生產(chǎn)線流程圖如圖1所示，主要包括印刷紅膠、AI插件、元件SMT、紅膠干燥和外觀檢測5個過程，其中印刷紅膠、AI插件、元件SMT 3個環(huán)節(jié)之間不能連續(xù)自動化生產(chǎn)，需人工進(jìn)行搬運(yùn)、周轉(zhuǎn)，降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。為此，需提升SMT生產(chǎn)線自動化程度。

圖1　一般SMT生產(chǎn)線流程圖

1　SMT生產(chǎn)線的自動化

通過對SMT生產(chǎn)線分析可知，要提升SMT生產(chǎn)線自動化程度，需解決印刷紅膠、AI插件、元件SMT 3個環(huán)節(jié)之間的連續(xù)自動化生產(chǎn)問題。

1.1AI插件與元件SMT環(huán)節(jié)間的連續(xù)自動化

針對此類特殊產(chǎn)品通常采用半自動印刷，首先進(jìn)行AI自動插件，然后進(jìn)行印刷。通常鋼網(wǎng)加工工藝只能印刷1個平面的PCB，若采用局部加厚半蝕刻方式，鋼片厚度也只能由0.3 mm加工到0.1 mm。而目前PCB表面AI插入的零件腳高度達(dá)到2.5 mm，使得現(xiàn)有鋼網(wǎng)加工工藝無法加工AI插件后的PCB板，圖2為AI插件后的PCB實物圖，圖3為PCB板印制結(jié)構(gòu)示意圖。

為提升SMT生產(chǎn)線自動化程度，需改變PCB板印刷方式，其關(guān)鍵在于改變印刷鋼網(wǎng)方式。將已插入AI的零件腳在特殊的網(wǎng)板開口背面進(jìn)行避空處理再進(jìn)行印刷，結(jié)合局部加厚半蝕刻加工工藝，可實現(xiàn)AI插件與元件SMT環(huán)節(jié)間的連續(xù)自動化。在實際生產(chǎn)過程中，通過多次實驗得出使用膠網(wǎng)可到達(dá)較好的印刷效果。圖4為銅網(wǎng)背面圖，圖5為銅網(wǎng)正面圖。

圖2　AI插件后的PCB實物圖

1.2印刷膠量的控制

通過改變印刷鋼網(wǎng)方式[5-6]，實現(xiàn)AI插件后再印刷，但由于運(yùn)用膠網(wǎng)印刷，印刷后出現(xiàn)膠量不足、漏印刷紅膠、膠量不穩(wěn)定等問題。通過對印刷參數(shù)（印刷刮刀的壓力、印刷速度、脫模速度與距離等）的調(diào)整，也無法改善印刷膠量，嚴(yán)重影響PCB印刷質(zhì)量，為此，需解決印刷膠量的控制問題。

圖3　PCB板與印刷網(wǎng)板結(jié)構(gòu)示意圖

圖4　銅網(wǎng)背面圖

圖5　銅網(wǎng)正面圖

通過對印刷膠刮刀的結(jié)構(gòu)、脫網(wǎng)式印刷基本原理進(jìn)行分析可知，在印刷過程中，印刷刮刀的棱角與膠網(wǎng)接觸，使膠網(wǎng)受到的壓力較小，不能將網(wǎng)孔中的膠擠壓出來，造成印刷膠量不足、穩(wěn)定性差，時常出現(xiàn)漏印刷膠水等問題。通過運(yùn)用工程力學(xué)與材料力學(xué)原理[7-8]，對膠網(wǎng)進(jìn)行受力分析可知，增加印刷刮刀的棱角與膠網(wǎng)接觸面積可以增大膠網(wǎng)受到的壓力，即可實現(xiàn)有效的印刷下膠。通過運(yùn)用DOE進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與驗證，得出最佳印刷刮刀條件為：角度為45°時印刷壓入力最大，印刷效果最好。通過對印刷參數(shù)的分析與驗證，將其他的印刷參數(shù)，如刮刀壓力、脫模速度與行程等全部進(jìn)行優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)化管理，實現(xiàn)印刷膠量的穩(wěn)定控制，圖6為印刷刮刀棱角接觸圖，圖7為印刷刮刀面接觸圖。

圖6　印刷刮刀棱角接觸

圖7　印刷刮刀面接觸

1.3AI組合式SMT生產(chǎn)線的實現(xiàn)

AI組合式SMT生產(chǎn)線流程圖如圖8所示，首先進(jìn)行AI自動插件，然后印刷紅膠，接著元件SMT，紅膠干燥，最后進(jìn)行外觀檢測。

圖8　AI組合式SMT生產(chǎn)線流程圖

2　結(jié)論

提升SMT生產(chǎn)線自動化程度，可有效提高SMT生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時降低SMT生產(chǎn)線的管理和人力成本。

[1] 李衛(wèi).異形電子元件自動插件機(jī)設(shè)計及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D].濟(jì)南:山東大學(xué),2015.

[2] 夏育平,龍緒明,黃昊,等.自動插件機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展[C].中國江蘇南京:2011中國高端SMT學(xué)術(shù)會議,2011.

[3] 何榮芳,孫長庫,王鵬,等.SMT封裝電路板三維在線檢測技術(shù)[J].傳感技術(shù)學(xué)報,2015,28(2):290-296.

[4] 范西超.表面貼裝技術(shù)(SMT)與印刷電路板(PCB)電器互連可靠性的研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2009.

[5] 趙桂花.淺析QFN元件的鋼網(wǎng)設(shè)計要求[J].無線互聯(lián)科技, 2015(24):93,108.

[6] 王年. SMT印刷技術(shù)[C].中國湖南張家界: 2007中國高端SMT學(xué)術(shù)會議,2007.

[7] 沈韶華,袁英才.工程力學(xué)[M].北京:經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社,2010.

[8] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].5版.北京:高等教育出版社,2011.

AI Assemble Type of SMT Production Line Automation

Zhang Yangchun Li Xinghong

(Dongguan Aidian Electronics Co., Ltd.)

In order to solve the problem of low automation, low production efficiency and high cost of SMT (Surface Mount Technology) production line, the high automatic production of SMT production line is achieved by changing the way of printing board and increasing the contact area between printing scraper and printing board in this paper. The problem of continuous automation production between auto insertion and element SMT is solved by changing the way of printing board, and the glue quantity can be controlled by increasing the contact area between printing scraper and printing board. The automatic production of SMT production line can effectively improve the production efficiency and production quality, at the same time, reduce the management cost and manpower cost of SMT production line.

SMT; Printing Template; AI Automatic Insert; Automation

章陽春，男，1980年生，主要從事SMT工藝設(shè)計與研究、失效分析與改善工作。

李新紅，男，1968年生，本科，主要從事測試技術(shù)及自動化設(shè)計工作。