Steven J Adamson |
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可升级的点胶解决方案,它意味着什么?在点胶系统设计中,这是一个全新的概念!Asymtek公司通过频繁地拜会客户,从而更好地了解到了他们在未来10年内对点胶技术和相关设备配置方面的需求。当今一个被反复讨论的话题是,制造商能否只购买眼前所需要,而在未来有能力进行升级的设备?道理很简单,当所制造的电路板/部件载具通常不大于300×200毫米,即其尺寸像一张纸大小时,公司为什么还要购买一台大型设备呢?没有人愿意为设备配置中当前所用不到的功能预先付钱;相反,客户只是希望设备在未来有能力进行升级,包括添加更多的加热器,使用更高级的反馈和点胶控制子系统,来满足工艺的多重需求。可升级的点胶方案理念由此而生,这就使得客户可以只购买当前所需配置的设备,而未来再进行升级。
或许某些人认为这个概念并不新鲜,想要在现有设备中增加更多的功能随时可以实现。当然,也许是这样的,但这种添加硬件以增加设备功能选项的做法常常是在设计的{zh1}阶段才得以进行。如果一项新的功能的实现只不过是简单地在点胶头上加装某个部件的话,这样做的结果有可能使点胶头的重心发生偏移,进而产生一连串的问题。 通常情况下,增加的选项会从Z方向上伸出并产生振动,因此极大地影响到工艺的xx度和可重复性。如果点胶位置的xx性是极其重要的,那么就必须在程序中设置一个更长的点胶周期,以保证点胶头停止震动所需的时间,这会大大地影响到生产量。 虽然你可以增加新功能到任何设备中,但如果在系统设计的初始阶段并没有加以考虑,那么很难优化升级之后设备的运转速度和精度,即使这些添加的新功能仍然可以正常运行。 客户所需要的自动点胶设备不仅可以升级,同时还要能满足精度、准确性和高产量的要求,而且还能够低成本运作。因此,这样的一个系统必须在提供基础功能平台的前提下,为将来的升级创建一个柔性结构,并在工艺控制性、易操作性,以及其它功能方面没有任何损失。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 系统尺寸 这个可升级的点胶系统给人留下的{dy}印象是非常深刻的,它比今天市场上绝大多数在线使用的点胶设备的宽度都要窄。工厂的空间越大则维护费用越高,特别是在无尘室环境中使用的设备。目前许多公司的无尘室已经达到{zd0}的空间容量,很难再增加更大的空间,因此,设备的尺寸是至关重要的。 中心点胶区域加上一个可选的单加热器,就能构成一个超精致设备的设计。当然,如果一个客户只需要点环氧型银胶,或者是紫外固化型的边缘粘接材料,甚至不需要购买加热模块。自然,在客户需要通过加热提高流动性的时候,也随时可以增加一个加热模块。 一个没有加热器或只有单一加热器的点胶设备,它的工作区域通常为300×415毫米,而这款设备的外形尺寸只有600毫米宽。用来控制系统的笔记本电脑一般只有300毫米宽,这样,这台点胶设备就只有两部笔记本电脑那么宽。通常亚洲的制造商给每个员工分配的工作区域只有750毫米宽,这意味着该自动点胶设备能被安装在同样大小的空间里。 目前,两种最常用的点胶应用是包封和底部填充。要满足这两种应用,系统配置必须包括一个预热和点胶加热平台。这个预加热模块只是被安装在传送轨道上。如果需要后加热的平台控制点胶后的流动,则可以增加一个预热模块。每个额外添加的加热器都安装在系统的宽度方向上,但即使配置了两个加热器,整体宽度仍只有850毫米宽;而市场上传统的带3个加热平台的设备宽度通常都在1100到1300毫米之间。 在过去的20年里,点胶系统加热器的设计几乎没有太大变化。大多数加热器是由多个金属管状加热模块组成,由热风将热量直接吹到加热区域,乃至于整个工作环境。但是,当无尘室里的点胶系统的加热功率高过3千瓦时(一般情况下),无尘室的温度控制将变得很困难。为了解决这个问题,系统需要更快速的加热响应。目前已经被验证:如果加热器设计成低集中型(low mass),而产生的热量直接经由冲压空气去加热部件,那么就能实现这样的目的。由此而生的这个快速响应加热器比起传统的高集中型(large 当每天所生产的产品种类比较多时,低集中型加热器可以使系统很迅速地降温,这样换线的时间就大大缩短了。由于大多数公司已经对传统的局部加热器进行过很深入的研究,任何新系统应能具备使用现有加热器的能力。 加热器的硬件设计仅仅只是整个加热系统的一部份,新的控制功能同样也很关键。通过系统传感器,生产线的中断会被检测到,如果此中断时间超过了点胶程序所设定的极限,加热器可以通过编程恢复到待机或xx关机状态。这样设计的目的是使得加热器的设置和调节xx由程序控制,远远胜于仅仅由操作者手动来调节。可控工艺加热(CpH,controlled process heating) 使得快速响应冲击型加热器在受控状态下比传统加热器使部件更快达到所需温度,并且节省电能和时间。 许多大型跨国公司为其世界各地的工厂集中采购设备,而各个工厂制造的产品又是相同或类似的;这样做的目的,是为了用同样的设备及工艺来保证产品的一致性和获得高的良品率。如果操作员或工程师可以随意用旋钮来调节喷涂或阀门控制的流体压力、空气压力,加热器的冲压空气流动速度或加热器的温度就会发生改变,那么,制造工艺就会产生失误,而各个工厂的产品良率也会高低不等。 要想避免设置被随意更改,维持稳定的工艺控制,一个较好的办法是把传感器和调节器集成在一起来控制流体和空气压力,以及将一个流量控制器与热风加热器结合在一起,保证一致的流量和风量;如果再采用喷涂工艺校准(CpJ,calibrated process jetting)技术,将使其成为一个xx软件控制系统。 有了CpJ,该系统会不断自检,并且在供气压力足够的情况下,将持续地进行调节,提供流体管线所需的气压,以及驱动喷头和阀门所需要的空气。当供气压力低于最小值时,系统将在自动关闭的同时进行报警。 由于零件体积越来越小,底部填充或点胶的xx性要求变得越来越苛刻。过去,可接受的定位精度公差是75微米,而现在通常的要求是50微米,这就需要精度更高的设备。目前,在不牺牲速度的前提下,新型点胶系统的X、Y、Z三个轴均可达到50微米的定位精度。 多种因素的共同作用使得高xx运动控制得以实现。其中一个不容忽视的因素,是Z轴位置的计算机反馈控制,它是通过使用直线式编码器来实现包括z轴在内的所有三个轴的控制。一个内置的机械或激光高度传感器可以直接安装在Z轴的底部,以避免螺栓固定的高度传感器所产生的水平效应(the cantilevering effect)。这也是设计可升级系统的好处的又一个例证。 即使是使用一个最简单的设备,速度仍是众之所求的。为了提高速度,在位置信息反馈测量——被称为测距——装置的高度传感器选择上,可采用移动扫描的激光高度传感器。当激光高度传感器在整个点胶区域上方移动,会将其下方零件的高度位置报出,而且每个零件的Z向高度数据都会被测出。这个速度明显要比机械式高度传感器快得多,因为机械式高度传感器是先移动到位置,然后垂直移动经过一个光传感器,{zh1}再记录点胶头的位置以推断出Z向的高度。尽管喷涂型点胶设备已经将所需高度传感器的数量减至最少,但测距过程仍明显地减少了有效生产时间。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 传送带是将板子移进或移出点胶系统,对于产量的影响非常大。如果板子或零件可以同时移动而不是连续移动,产量就会增加。如果一个系统拥有一个多重移动(multimove)传送带,在另一块板子进入系统之前就不会浪费其等待的时间。由于板子有不同的尺寸、重量以及不同的表面处理方式,一个可升级的解决方案将传送带可利用的宽度范围定义在3mm、4mm 和 6mm的扁平带和传送链。 点胶头可以迅速移动,但模拟视觉系统可能会不稳定。高速扫描新电路板的表面和非常小的基准点可能会影响到电路板的定位。使用数字相机速度更快,而且不需要再进行模拟数字转换。数字视觉系统比目前的模拟相机更可靠。此外,与模拟相机30帧/秒的图像捕获速度相比,数字相机要高出一倍。在工艺过程中视觉检查的速度提升就意味着产量的提高。 各种技术伴随着产品的变化正在飞速发展。可升级的系统结构允许公司在满足当前要求的同时,保有满足未来需要的可升级能力。这些公司需要在当前投资资产设备,但是不应该忽视潜在的新的或新兴技术对制造能力的要求。同样地,合同制造商必须适应多种不同的应用,而且经常需要跨越式的提高。如果购买了一个可升级系统,公司就可以从最简单的应用开始,例如无需加热的UV胶在器件边缘点胶的应用,或类似的其它一些应用。当新的产品需要加热,预热和点胶,以及后加热时,就可以增加新的选件;对于大批量生产,单轨系统甚至还可被升级为双轨结构。可升级点胶系统在性能和工艺控制方面的能力使其非常适应未来应用或产能的需求。 |
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