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手機,電腦,平板等電子設備對現在的人們來說都是生活中必不可少的一部分,大家在使用的過程中,腦海中是否會浮現一個問題,那就是我們手中的電子設備到底是怎么制造出來的?
接下來就要介紹一個所有電子設備制作過程中都要用到的技術——表面貼裝技術(SMT,surface-mount technology)。
SMT簡單來說,就是將一塊PCB電路板上固定的點位印刷錫膏,再將電阻、電容等元器件通過機器設備貼裝在電路板表面,然后將電路板過爐高溫烘烤使錫膏固化,使元器件牢固焊接到電路板上,形成一塊完整的電路板組件。
其中,SMT生產線主要是由以下幾種設備構成的:錫膏印刷機,錫膏檢測設備(SPI,Solder Paste Inspection),貼片機,AOI(Automated Optical Inspection),回流爐,上下板機,接駁設備,返修臺等設備。
其中,錫膏印刷機,貼片機,回流爐屬于加工類的設備,SPI與AOI屬于檢測類的設備,上下板機,接駁設備,返修臺等屬于輔助類的設備。
通常一條SMT的生產線體是按照上板機-錫膏印刷機-錫膏檢測設備(SPI)-貼片機-爐前AOI-回流爐-爐后AOI-返修臺-下板機的順序構成的,中間穿插著單軌或者雙軌的傳送接駁設備。
錫膏印刷機:將錫膏放置在設計好的鋼網上,通過機械臂控制刮刀將錫膏從鋼網的一端刮到另一端,錫膏會從鋼網上布局好的鋼網孔中漏下,落到鋼網下方的PCB板對應的位置上。
錫膏檢測設備(SPI):通過光學原理檢測印刷后的錫膏質量,防止發(fā)生漏印、少錫、多錫、連錫、偏位、形狀不良、板面污染等問題。
貼片機:通過吸嘴將元器件物料吸取上來,通過控制機械臂將物料貼在PCB表面對應正確的位置。
AOI:通過光學檢測元器件的貼裝情況,是否會出現移位,漏料、極性、歪斜、錯件等問題,經過回流焊后,檢測是否出現少錫、多錫、移位、形狀不良等問題。
回流爐:分不同的溫區(qū),通過熱風加熱或紅外輻射加熱的方式,使爐內不同溫區(qū)的溫度呈梯度,PCB板過爐時,錫膏因為溫度的升高降低而發(fā)生固化。
上下板機,接駁設備:傳送PCB板用的設備。
返修臺:帶有加熱的基本功能,人工檢測返修焊接完畢的PCB板所用的臺子。
SMT的應用太為廣泛,舉一個例子,現在每個人手中拿的智能手機,都是通過這套工藝來生產的電路單板,后續(xù)再通過整機組裝工藝,將電路板,攝像頭,導熱膠,粘接膠,屏幕等等物料組裝成為一個手機。包括富士康,華為,OPPO,VIVO,小米,比亞迪等企業(yè),都具有自己的SMT線體,并且這些大型的電子制造商還有很多代工廠,例如富士康就是蘋果最知名的代工廠。
現在的SMT雖然發(fā)展的很成熟,但是也面臨著以下的問題:
1.設備的準確度不能達到100%,還是會出現錯誤,導致焊接的PCB板報廢;
2.需要人工對設備進行干預、核查及返修;
3.復雜精密的零件存在老化損壞的風險,導致生產線停線的風險;
4.不同廠家設備的數據平臺互相之間不兼容。
因此未來工廠的SMT生產線發(fā)展趨勢是很明確的:
1.設備能夠進行閉環(huán)檢測,意味著設備會進行深度學習,通過對錯誤的處理,進行自我進化,保證在下次遇到同樣的狀況下會進行正確的處理;
2.萬物互聯(lián),所有設備的平臺能夠兼容,并會和企業(yè)的MES系統(tǒng)對接,實現一臺服務器可以同時控制幾條線體,并且能夠根據數據實時調整產能的分配以及物料的輸送;
3.設備核心零部件的監(jiān)測,例如在回流爐熱風馬達增加監(jiān)測系統(tǒng),能夠實時監(jiān)控馬達的運轉情況,出現異常后及時進行人工干預;
4.設備預警及防呆功能,電子設備,不敢保證設備不會出現線路老化,短路等現象,如果一旦出現這種現象沒有預警或防呆功能,對于生產消防安全以及人員的生命安全都是極大的隱患。因此智能設備一定會全部具備出現故障會即時報警,出現短路會立即自我斷掉電源等防呆功能;
5.徹底實現無人化管理,人工可完全被工業(yè)機器人及智能機器人替代,一切的類似返修,檢查等流程全部由機器人代替人工完成,最終只要幾個人可以看管一整個工廠。