提升SMT生产线效率的方法和措施

    现在市场竞争越来越激烈，印制板组装厂要在这样的环境中立于不败之地，首要一点就是要降低其生产成本。而要实现这一目标，最主要的方法就是通过提高生产线的生产效率来实现。本文结合笔者工作实际探讨一些提高SMT生产线效率的方法和措施。

    1、情况介绍

    以烽火通信公司电装车间一条环球SMT生产线为研究对象，该生产线由一台DEK265、一台HSP4796L高速转塔贴片机、一台GSM1高精度贴片机和BTU回流炉组成。虽然一条SMT生产线由多台设备组成，但对SMT生产线效率影响{zd0}的是贴片机。由于后面叙述的生产线平衡内容是关于这两类贴片机的，因此需要加以介绍。

    HSP4796为转塔结构，采用十六个一组的旋转贴片头,每个贴片头上有五种不同吸嘴,两个料台，每个料站平台上可安装最多80种元件（8mm），贴装速度0.10s片，可贴装0201~钽电容、小型SOP等。

    GSM1为拱架式结构，安装了新型Flex Jet贴装头，同以往贴装头相比，进行了以下一系列改进：把每个CCD摄像机内至到每个贴装头里，各自独立，以往的4 Spindle Nozzle已进化成7 Spindle Nozzle；把这样的7个贴装头都装设在贴装平台系统上，并行运行，最快贴装速度可达到1万片小时。

    GSM1可使用卷带（tape）、条式（stick）、华夫盘（tray）各种类型的元件包装，而HSP4796L只能使用卷带。

    目前已经总结相关方法和措施，并已经开始实施，大幅度提升生产效率。主要方法和措施如下：（1）PCB设计工艺；（2）生产线平衡；（3）设备程序优化；（4）管理措施；（5）提高新程序编制准确度；（6）良好的设备监控及维护；本文将在后面分别加以详细介绍。

    2、PCB工艺设计

    具有良好设计工艺的PCB可以提高生产效率，可以考虑以下一些因素：

    （1）采用拼板设计。若PCB面积比较小，为了充分利用板材、高效率地制造、安装、调试SMA（表面贴装组件），往往将几块相同或者不同的PCB拼在一起成为一个大的版面，如图1所示。例如设计双面贴装不进行波峰焊的印制板时，可采用双数拼板正反面各半，两面图形按相同的排列方式可以提高设备利用率，节约生产准备费用和时间。

图1 拼板设计可提高生产效率

    （2）元件布局尽可能集中整齐，类型相似的元件应该以相同的方向排列在板上，如图2所示，可减少贴装头的移动距离，提高生产效率。同时有规则的排列方便检查，并利于散热和焊接工艺的优化。

图2 相似元件的排列

    （3）应考虑尽可能减少生产流程。两面有贴片元件考虑能否集中到一面。

    3、生产线平衡

    通常一条SMT生产线由一台高速贴片机和一台高精度贴片机组成，当两台贴片机生产时间相等且最小时，则整条生产线发挥出了{zd0}产能。但这只是一种理想状态，实际会受很多因素影响。我们的目标尽可能合理分配元件，实现两台机器间的平衡。我们在初次分配每台设备的贴装元件数量时，往往会出现贴装时间差距较大，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整，将贴装时间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。另外在分配元件时还要注意以下因素：

    （1）尽量不要将降速的元件（如钽电容、SOP等）分配到HSP上，避免由于少数几个元件导致旋转头整体降速，影响生产效率。

    （2）根据每台贴片机能贴装的元件类型进行分配。例如，细间距元件给GSM，片式元件给HSP4796L。

    （3）同时需考虑的另外一个问题是元件的包装形式，条式和华夫盘式元件只能用GSM来贴装。

    4、设备程序优化

    4.1 转塔机HSP4796L

    其结构如图3所示，其工作时供料器平台可左右移动到吸取元件所在的料槽位置上，旋转贴片头顺时针旋转吸取元件，X-Y工作台可上下左右移动到贴装元件所在位置上。优化原则如下：

    （1）两相临贴片元件位置最近（最短路径法）。减少X-Y工作台移动距离。

    （2）两料位移动最小。减少料台移动时间。

    （3）先贴快速元件，后贴慢速元件。避免慢速元件对整个头部旋转速度的影响。

    所以在程序优化或者实施更改后要检查是否符合上述条件，若不符合则对贴装步骤进行调整。

图3 HSP4796L结构