《装备制造技术）２ｏｌｏ年第１２期 表面贴装生产线的配置优化 杜中一 （大连职业技术学院，辽宁大连１１６０３７） 摘要：表面贴装生产线的配置情况直接影响到产品的生产效率。对表面贴装生产线进行配置时需要考虑到设备的类型及组线方式等 诸多因素。通过两种生产线组建方案及优化方法，可以消除生产线的瓶颈，实现高效生产。 关键词：ＳＭＴ生产线；印刷机；贴片杌；再流焊机 中图分类号：ＴＮ４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１０）１２—００５３－０２ 表面贴装技术ＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）具有组装密 ＤＥＫ２６５ ＩＮＦＩＮＩＴＹ型印刷机，就是一种具有伺服压力控制系 度高、体积小、高频特性好、工序简单、适合自动化生产等优 统的全自动印刷机。印刷参数可用计算机数字化设置，丝网和 点［１】，已成为目前发展最快和最热门的新一代电子组装技术。 基板的标记可用其视觉系统自动识别对准，其印刷重复定位 ＳＭＴ生产线由印刷机、贴片机、焊接设备、清洗机、测试设备等 精度可达±０．００４ ｍｍ、印刷循环周期为８ Ｓ。其他较典型机型 表面贴装设备构成。由于ＳＭＴ设备投资大、技术性强，因此， 有ＭＰＭ的ＵＰ３０００系列、Ｍｉｎａｍｉ的ＭＫ系列、ＥＫＲＡ的Ｘ５。 如何选型建线是一个关键的问题。 １．２贴片机 贴片机把元器件从包装中取出，并贴放到印制电路板相 １表面贴装设备 应的位置上。贴片机是ＳＭＴ生产线中最关键的设备，往往会 占到整条生产线投资的５０％以上，其生产效率的高低，会制 ＳＭＴ生产工艺一般包括锡膏印刷、贴片和回流焊３个主 约整条生产线生产能力的发挥，因此提高贴片机的生产效率， 要步骤，所以要组成一条完整的ＳＭＴ生产线，包括的基本设 具有十分现实的意义。 备有印刷机、贴片机和回流焊机３个主要设备。此外，根据不 贴片机按规模和速度，可分为大型高速机和中型中速机， 同生产实际需求，还可以有波峰焊机、检测设备及清洗设备等 其他还有小型贴片机和半自动、手动贴片机。按结构可分为： （如图１所示）。本文仅就３种主要设备进行介绍。 动臂式、复合式、转塔式和大型平行系统。 动臂式机器的安装精度较好，安装速度为０．５万～２．０万 个元件，ｈ。复合式和转塔式机器的组装速度较高，一般为２ 万～６万个／ｈ。大型平行系统的贴装速度最快，可达５万～１５ 万个，ｈ。 目前，高速贴片机的生产厂商主要包括Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ｐａｎａｓｏｎ— ｉｃ、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ、Ｆｕｊｉ等；中速贴片机的生产厂商主要包括Ｓａｍ— ｓｕｎｇ、Ｊｕｋｉ、Ｙａｍａｈａ等。 图１ 最基本的ＳＭＴ生产线组成示例图 １．３再流焊机 １．１ 印刷机 在表面贴装技术中，表贴元器件的焊接，用再流焊机完 锡膏印刷机将锡膏涂敷在ＰＣＢ的焊盘图形上，为ＳＭＣ／ 成，其通过提供一种加热环境，使焊锡膏受热融化，从而让表 ＳＭＤ的贴装提供粘附及焊接的材料。与贴片机的情况不同，印 面贴装元器件和ＰＣＢ焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一 刷机的厂商要少许多，主要有美国的ＭＰＭ、英国的ＤＥＫ、日本 起。在电子元件贴装技术中，再流焊设备起着相当重要的作 的Ｍｉｎａｍｉ、Ｈｉｔａｃｈｉ、德国的ＥＫＲＡ，特别是前两家，市场占有率 用。其性能好坏，不仅影响着焊接品质的优劣，也最终影响产 较其他厂商高出许多。 品的品质和可靠性。再流焊机主要的生产厂家有德国的ＥＲ— 印刷机可分为半自动和全自动两种，半自动不能与其他 ＳＡ、美国的ＢＴＵ、ＨｅＵｅｒ、日本的ＡＮＴＯＭ等公司。 ＳＭＴ设备连接，需要人工手动操作（例如传送板子），但结构简 再流焊机中采用的再流焊接技术，按加热方式可以分为： 单、价格便宜（仅相当于全自动机型的１／ｌｏ），典型机型ＤＥＫ 汽相再流焊，红外再流焊，红外热风再流焊，激光再流焊，热风再 的２４８。当然如果资金富裕，全自动印刷机还是首选。 流焊和工具加热再流焊等。根据再流焊温度曲线及回流原理，目 全自动印刷机可连进ＳＭＴ生产线里，无须人为干预，自 前市场上的回流焊机一般为简易六温区再流焊机，还有大型的 动化程度高，适用于规模化生产圈。如英国ＤＥＫ公司的 八、十甚至十二温区的再流焊机，这样的再流焊机控温更精确， 收稿日期：２０１０—０９—２８ 作者简介：杜中一（１９７８一），男，辽宁大连人，讲师，硕士学位，研究方向：电子制造及微电子。 ５３ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１２，２０１０ 更加拟合理想的回流温度曲线，达到完美的焊接效果。 使各台设备的生产节奏一致，并且速度最快。这样可以使印制 板的产量达到最大，具体操作可以设定每台设备的贴装程序 ２生产线设计 ２．１ 注意消除瓶颈现象 一和送料器配置，使其生产节奏最快。 ３．２ 对于多品种、少批量的生产 由于不同品种间进行转换所需时间较长，这时可以尽量 条ＳＭＴ生产线包括有多台设备，在这多台设备共同工 减少不同品种印制板之间的更换时间，即减少从生产一种印 制板转换到生产另一种印制板所需的时问。 作时，整体的运行效率不是ｆ＝ｆｊ速度最高的设备决定，而是由速 度相对较低的设备所决定的。如果生产时某一台设备的速度 慢于其他设备，那这台设备就将成为制约整条ＳＭＴ生产线速 度提高的瓶颈。 通常瓶颈现象会出现在贴片机上。要消除瓶颈现象，就必 须增加贴片机的数量。增加贴片机数量，可以为生产线提供更 多的生产能力，从而使生产线整体趋于平衡，达到解决瓶颈现 象的目的。当然增加贴片机的类型，要根据生产线的瓶颈而 定，一般情况下最好采购数台高速机和１—２台多功能的贴片 ４生产过程中元器件的分配 生产过程中元器件的分配情况，也是必须考虑到的问题。 对于一条包括高速贴片机和高精度贴片机的ＳＭＴ生产 线来说，若２台贴片机生产时间相等且最小，则整条生产线能 发挥出最大产能。比如在初次分配每台设备的贴装元器件数 量时，往往会出现贴装时间差距较大的现象，这就需要根据每 台设备的贴装时间，对生产线上所有设备的生产负荷进行调 机，多功能机兼具高速机和高精度机的特点，能够解决高速机 和高精度机引起的瓶颈问题。 ２．２ 生产线组建方案及优化 整，将贴装时问较长设备上的部分元件，移一部分到另一台设 备上，以实现负荷分配平衡。实际生产中，在分配元件时还要 注意： 建立ＳＭＴ生产线时，要根据实际需要，针对产量大小，贴 装精度及资金投入等方面制订合理的设备计划。根据不同用 户的需求，笔者设计了两种建线方案，仅供参考。 （１）方案Ｉ——多功能ＳＭＴ生产线。ＤＥＫ２４８半自动印刷 机、Ｓｉｅｍｅｎｓ １７５多功能贴片机、劲拓ＧＳ一８００回流焊炉、熊猫精 机传送机构。该生产线尽管只采用１台Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｆ５多功能贴 片机，但可应付几乎所有贴片元件，另外为压缩开支，回流焊 炉和传送机构均采用国产设备，印刷机为半自动。预计总投资 在２００万元左右。 （１）根据每台贴片机能贴装的元件的类型进行分配。例 如，细间距集成电路元件分配给多功能机，片式元件分配给高 速机。 （２）尽量不要将需要降速的元件分配到高速机上。防止 由于贴装少数元件而导致旋转头整体降速，影响生产效率。 （３）考虑元件的包装形式。管式包装元件和盘式包装元 件，只能用多功能贴片机来贴装。 （２）方案Ⅱ——中速ＳＭＴ生产线。ＹＡＭＡＨＡ ＹＶＰ Ｘｇ全 自动视觉印刷机、ＹＡＭＡＨＡ ＹＶＩＯ０ Ｘｇ片式元件贴片机、 ＹＡＭＡＨＡＹ Ｖ８８ Ｘｇ高精度贴片机、Ｖｉｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｏｌｔｅｃ ＸＰＭ ８２０Ｎ ５结束语 根据不同用户的需求，我们设计的两种建线方案可以实 现ＳＭＴ生产线设备的科学配置。再通过对生产线的进一步优 化，可以消除生产线的瓶颈，提高生产线的生产效率。 参考文献： 回流焊炉。该生产线是典型的中速贴片线配置方案，预计总投 资在３００万元左右，适合投资较富裕ＳＭＴ生产线的建设。 以上两种方案应用时可以根据实际需要进行合理选配。 ３生产线的优化 在实际进行生产时还要根据生产产品对生产线进行优化 ： ３．１ 对于品种单一、批量较大的生产 【１】张文典．实用表面组装技术【Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００６． 【２］鲜飞．ＳＭＴ生产线负荷分配及平衡研究【Ｊ】．印制电路信息，２００４， （６）：６３－－－６５． ［３】胡以静，胡跃明，吴忻生．高速高精度贴片机的贴装效率优化方法 Ⅲ．电子工艺技术，２００６，２７（４）：１９１—１９６． 在生产过程中，要把整条生产线作为一个整体进行优化， Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ａ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｎｅ ＤＵ Ｚｈｏｎｇ－ｙｉ （Ｄａｌｉａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １６０３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｉｔｏｎ ｏｆａ ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇ３＂（ＳＭＴ）ｌｉｎｅｉｓ ｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｏｎｔｈｅ ＳＭＴｌｉｎｅ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｙｓ，ａｎｄ ｍａｎｙ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｗｏ ｌｉｎｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃａｌｌ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＭＴ ｌｉｎｅ；ｐ—ｎｔｅｒ；ｍｏｕｎｔｅｒ；ｒｅｆｌｏｗ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
