异型DIP件自动化设备选型与产线配置

随着工业4.0概念的不断普及，以及制造品质直通率更进一步的要求，作为工业4.0基础及制造品质直通率保证的工业自动化更加受到工业制造的青睐！电子业中PCBA的生产制造的SMT自动化见证了制造品质直通率保证的重要性，也为工业4.0奠定了坚实的基础！然而，PCBA生产制造中异型电子元器件（以下简称为异型件）的自动化安装目前还处于刚起步阶段。由于异型件属于非标元器件，种类繁多，安装精度高（通孔插装的精度远高于表面贴装），工艺复杂——同时存在于SMT和DIP工艺阶段，既有表面安装SMT（Surface mounting）、垂直通孔安装THT（Through-hole technology），也有侧面插入安装SIMT（Side insert mounting）和预插安装PIT（Pre-insert installation），异型件及其包装与相关贴插设备的标准也不健全，这给我们在配置异型DIP件自动化产线及相关贴插设备的选型造成了一定的困惑！

在PCBA生产制造中，业界已经有了相对成熟的SMT自动化工艺，因此，业界在异型DIP件自动化贴插设备的选型及产线配置时，基本都是参考SMT自动化工艺的选型方法。

参考SMT自动化工艺的选型方法，确实为我们带来了不少的便利。然而，异型DIP件与SMT贴片元件的外观、尺寸规格、重量、原始状态（来料包装状态）、自动化执行状态（贴插安装状态），以及SMT和DIP的相关工艺等因素存在着较大差异，在异型件自动化安装相关标准还没有统一之前，如果我们盲目的参考SMT自动化工艺的选型方法，我们将被带进一个误区，造成不必要的经济损失！

一、异型DIP件自动化贴插设备的选型

异型DIP件的自动化设备选型，通常必须考虑要被我们自动化所执行对象——异型件的外观、尺寸规格、重量、原始状态（来料包装状态）及自动化执行状态（贴插安装状态）等因素。主要还是要看设备稳定性，精度是否能达到，而相关产线的配置又必须将设备的功能、能力与实际生产产能、品质要求、场地条件、经济价值等因素进行综合评估！

1.1 异型件供料器选型：

异型DIP件的供料器及其与异型DIP件自动化安装设备主机连接的稳定性，是保证PCBA生产安装品质的关键因素之一！可参考CX-01282020/00A文件版本号的《异型件包装与供料器及夹爪选型》。

1.2 异型DIP件的自动化设备选型：

根据《异型DIP件自动化设备选型关键指标分析》表格为原则，再参考SMT的设备选型，异型DIP件的自动化设备选型就具备了基本参考标准。

1.3 异型DIP件的自动化设备选型的误区：

1.3.1 设备功能要求误区：

业界在选购异型DIP件自动化设备时，总是最关心您这个设备最多能插装多少种元器件？根据我们以上分析可以得知，一台设备能插多少种异型DIP件是由插装头的ZR轴数量、夹爪库的夹爪数量以及送料器的宽窄和机台送料器的站位数量共同来决定的，而这些决定因素又是建立在异型DIP件的种类及各种异型DIP件的外形规格上的！

严格来讲，只要满足以上因素，通过编程手段，各种异型DIP件自动化设备都能满足要求的！换句话讲，设备能力的评估基本因素应该根据不同的产品来进行。也就是说，设备功能性的评估，首先应该根据异型DIP件的包装方式，从夹爪和供料器方面来进行评估，具体评估方法可以参考我公司CX-01282020/00A文件版本号的《异型件包装与供料器及夹爪选型》。

1.3.2 Z轴压力测试要求误区：

由于异型DIP件在安装时需要较大压力，业界经常担心安装时会损坏PCB通孔边缘及孔壁的金属化层，因此，采用自动化插装时，希望在插装头的ZR轴上能够监测到插装时的压力变化，当压力过大时抛料，甚至暂停或放弃插装动作。这一要求误区表面看来是有点道理，也被业界个别设备厂商当作卖点之一重点宣传。说实在的，在ZR轴上安装压力传感器就能满足这一要求，技术上没太大难度，但我们强烈不建议客户采用！理由是：大多数异型元件的PIN针抗折弯力度，通常小于插入通孔需要的下压力度！具体分析如下：

异型DIP件自动化安装时，出现损坏PCB通孔边缘及孔壁金属化层的原因，我们在我公司文件版本号CX-01282020/01A的《异型DIP件自动安装常见问题分析及解决方案》文章中有详细描述。无外乎“PIN针直径与通孔直径装配间隙过小”、“PCB通孔变形”和“定位PIN针导致功能PIN针偏移”三种情况。

1. PIN针直径与通孔直径装配间隙过小：这种情况下，一般我们会判定PCB板来料不良，我们将按照我公司文件版本号CX-01282020/01A的《异型DIP件自动安装常见问题分析及解决方案》文章中，所描述的方法检查PCB孔径。此时采用压力控制的方法根本派不上用场，必须待更换合格PCB板后才能继续插装。
2. PCB通孔变形：PCB板通孔变形是由SMT回流焊接的热应力所引起的，具有普遍性，没有规律性可追溯！如果设备没有修复因热应力而变形PCB板平面度的能力，损坏PCB通孔边缘及孔壁金属化层的风险是不可控的，就算抛料再换新料也是无法完成插装的！此时采用压力控制的方法也是毫无用武之地的。
3. 定位PIN针导致功能PIN针偏移：以DDR4 DIMM器件为例，定位PIN针都是要比功能PIN针长出1mm，且定位PIN针插入才需要较大的压力，功能PIN针的插入是不需要什么压力的。当定位PIN针导致功能PIN针偏移时，功能PIN针就有可能导致PCB通孔边缘及孔壁金属化层被破坏。这种情况下，由于定位PIN针已经通过大于功能PIN针的压力插入通孔，此时的再通过压力传感器控制功能PIN针插入的压力已毫无意义！

1.3.3 设备选型误区：业界在异型DIP件自动化贴插设备选型时，总是一味的追求一台设备能够贴插更多种类的异型DIP件，这一要求本是无可厚非的。然而，根据我公司在服务器及电脑主板上的应用经验来看，异型DIP件自动化贴插设备选型应该参考SMT的设备选型。

SMT设备选型根据元器件的规格、引脚数量、贴装精度、用量多少等，区分为SMT贴片机和多功能泛用机。SMT贴片机主要贴装只有两个引脚电极端，且贴装要求精度不高、用量比较多的小型元器件，而多功能泛用机主要用来贴装多个引脚，且贴装要求精度较高、用量比较少的大型或异型元器件。

二、异型DIP件自动化产线的配置

2.1 应力垫治具自动装卸设备的配置：异型DIP件自动化产线配置与SMT的产线配置还是有些差别的，SMT工艺阶段一般都是直接采用裸板作业，而异型DIP件的THT工艺阶段除了有裸板作业以外，业界还采用将PCB板预先安装在治具上进行作业。在异型DIP件的THT工艺阶段除如果是裸板作业，而又采用了应力消除的结构，那么，我们的应力垫治具要么就避空插件位置，要么就在连机设备的前后端分别配置应力垫治具自动装/卸设备，以使PCB裸板与应力垫治具能同时在不同设备之间插装时一起移动，待插装完成后PCB裸板与应力垫治具自动分离，插装好异型DIP件的PCB继续输送至焊接区焊接，而应力垫治具回流到前端循环使用。

2.2 升降接驳台的配置：异型DIP件THT工艺的产线一般都在900mm±50mm之间（SMT工艺的产线在750mm±50 之间），出于对设备运行稳定性及通用性的考虑，我们一般会将异型DIP件自动化插装设备的高度调整在与SMT工艺产线的高度一致，高度落差部分我们需要配置高度升降接驳台。

2.3 换向接驳台的配置：不同工艺或设备之间，可能存在PCB裸板/治具需要调换方向作业，这时我们需要配置换向接驳台。可以选用换向接驳台可与升降接驳台一体化接驳台。