AI组合式SMT生产线自动化

章阳春 李新红



AI组合式SMT生产线自动化

章阳春 李新红

（东莞爱电电子有限公司）

针对SMT生产线自动化程度低、生产效率低和成本高的问题，通过改变印刷网板方式，实现AI插件环节与元件SMT环节间的连续自动化生产；通过增加印刷刮刀与网板的接触面积，稳定控制胶量，最终实现SMT生产线的自动化生产，有效提高生产效率和质量，同时降低管理和人力成本。

SMT；印刷网板；AI自动插件；自动化

0　引言

在表面贴装技术（surface mount technology，SMT）生产过程中，由于产品结构不同，导致产品制造工艺存在一定差异。尤其在家电类产品生产过程中，除运用SMT自动化设备生产外，还需用到AI自动插件[1-2]，这种混合式的生产工艺流程严重影响SMT生产线的效率、成本和产品质量[3-4]。一般SMT生产线流程图如图1所示，主要包括印刷红胶、AI插件、元件SMT、红胶干燥和外观检测5个过程，其中印刷红胶、AI插件、元件SMT 3个环节之间不能连续自动化生产，需人工进行搬运、周转，降低生产效率，增加生产成本。为此，需提升SMT生产线自动化程度。

图1　一般SMT生产线流程图

1　SMT生产线的自动化

通过对SMT生产线分析可知，要提升SMT生产线自动化程度，需解决印刷红胶、AI插件、元件SMT 3个环节之间的连续自动化生产问题。

1.1AI插件与元件SMT环节间的连续自动化

针对此类特殊产品通常采用半自动印刷，首先进行AI自动插件，然后进行印刷。通常钢网加工工艺只能印刷1个平面的PCB，若采用局部加厚半蚀刻方式，钢片厚度也只能由0.3 mm加工到0.1 mm。而目前PCB表面AI插入的零件脚高度达到2.5 mm，使得现有钢网加工工艺无法加工AI插件后的PCB板，图2为AI插件后的PCB实物图，图3为PCB板印制结构示意图。

为提升SMT生产线自动化程度，需改变PCB板印刷方式，其关键在于改变印刷钢网方式。将已插入AI的零件脚在特殊的网板开口背面进行避空处理再进行印刷，结合局部加厚半蚀刻加工工艺，可实现AI插件与元件SMT环节间的连续自动化。在实际生产过程中，通过多次实验得出使用胶网可到达较好的印刷效果。图4为铜网背面图，图5为铜网正面图。

图2　AI插件后的PCB实物图

1.2印刷胶量的控制

通过改变印刷钢网方式[5-6]，实现AI插件后再印刷，但由于运用胶网印刷，印刷后出现胶量不足、漏印刷红胶、胶量不稳定等问题。通过对印刷参数（印刷刮刀的压力、印刷速度、脱模速度与距离等）的调整，也无法改善印刷胶量，严重影响PCB印刷质量，为此，需解决印刷胶量的控制问题。

图3　PCB板与印刷网板结构示意图

图4　铜网背面图

图5　铜网正面图

通过对印刷胶刮刀的结构、脱网式印刷基本原理进行分析可知，在印刷过程中，印刷刮刀的棱角与胶网接触，使胶网受到的压力较小，不能将网孔中的胶挤压出来，造成印刷胶量不足、稳定性差，时常出现漏印刷胶水等问题。通过运用工程力学与材料力学原理[7-8]，对胶网进行受力分析可知，增加印刷刮刀的棱角与胶网接触面积可以增大胶网受到的压力，即可实现有效的印刷下胶。通过运用DOE进行数据收集与验证，得出最佳印刷刮刀条件为：角度为45°时印刷压入力最大，印刷效果最好。通过对印刷参数的分析与验证，将其他的印刷参数，如刮刀压力、脱模速度与行程等全部进行优化与标准化管理，实现印刷胶量的稳定控制，图6为印刷刮刀棱角接触图，图7为印刷刮刀面接触图。

图6　印刷刮刀棱角接触

图7　印刷刮刀面接触

1.3AI组合式SMT生产线的实现

AI组合式SMT生产线流程图如图8所示，首先进行AI自动插件，然后印刷红胶，接着元件SMT，红胶干燥，最后进行外观检测。

图8　AI组合式SMT生产线流程图

2　结论

提升SMT生产线自动化程度，可有效提高SMT生产线的生产效率和质量，同时降低SMT生产线的管理和人力成本。

[1] 李卫.异形电子元件自动插件机设计及其关键技术研究[D].济南:山东大学,2015.

[2] 夏育平,龙绪明,黄昊,等.自动插件机的现状和发展[C].中国江苏南京:2011中国高端SMT学术会议,2011.

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[7] 沈韶华,袁英才.工程力学[M].北京:经济科学出版社,2010.

[8] 刘鸿文.材料力学[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

章阳春，男，1980年生，主要从事SMT工艺设计与研究、失效分析与改善工作。

李新红，男，1968年生，本科，主要从事测试技术及自动化设计工作。