老格言，“時(shí)間就是金錢(qián)”，在今天的smt技術(shù)進(jìn)步社會(huì )里更是應驗。特別是在電子工業(yè)，計算機、磁盤(pán)驅動(dòng)器和便攜式電腦產(chǎn)品的產(chǎn)品到市場(chǎng)(product-to-market)的周期已經(jīng)從幾年縮短到12個(gè)月或更少。更快、更好、和更便宜的產(chǎn)品出現正以一個(gè)快速的步伐在進(jìn)化。希望在全球市場(chǎng)上保持競爭力的原設備制造商(OEM, original equipment manufacturer)和合約電子制造商(CEM, contract electronics manufacturer)必須通過(guò)盡可能的自動(dòng)化來(lái)提高產(chǎn)量、品質(zhì)和生產(chǎn)效率。生產(chǎn)線(xiàn)上的手工工藝必須仔細審查，決定怎樣自動(dòng)化或優(yōu)化這些工藝。

　　異型元件的現實(shí)與其繼續存在性

　　 異型裝配(odd-form assembly)是那些效率低的手工工藝，還可以在全球范圍內的生產(chǎn)線(xiàn)上找到。它是那些可能具有不尋常形狀的元件貼裝；要求專(zhuān)門(mén)的處理；在板上的數量少；或者有其它的問(wèn)題不允許它通過(guò)精巧的貼裝系統來(lái)自動(dòng)化處理。通常，這些異型元件是手工裝配的。由于多樣化的特性和沒(méi)有可調節的穩定方法，異型裝配通?？紤]是自動(dòng)化的后難題?？墒?，異型自動(dòng)化正變成工業(yè)領(lǐng)先者的一個(gè)增長(cháng)的現實(shí)，它們認識到這是完整生產(chǎn)線(xiàn)優(yōu)化的一個(gè)不必要的路障。

　　 本來(lái)就有的異型元件(Odd form by default)

　　 與原來(lái)的設想相反，通孔技術(shù)沒(méi)有完全消失。事實(shí)上，表面貼裝元件技術(shù)的進(jìn)步滲透著(zhù)越來(lái)越多的通孔元件和異型元件的使用。隨著(zhù)昨天的標準元件被諸如倒裝芯片(flip chip)和球柵陣列(BGA, ball grid array)這種更小、更先進(jìn)的包裝所取代，剩下的標準元件就變成異型元件了。例如，雙排包裝(DIP, dual inline package)元件與DIP設備都曾經(jīng)在PCB裝配中是標準的?？墒?/span>DIP現在由于其在PCB上使用的局限性，是一種常見(jiàn)得異型元件，因此不能購買(mǎi)到只裝這一種元件類(lèi)型的設備。

　　 異型以前認為是標準的元件的其它形狀因素已經(jīng)被更小、更快的元件包裝所替代。例子包括連接器、電阻和電容。雖然減少，但這類(lèi)元件的使用將不會(huì )消失，因為其可靠性、完整性、成本和實(shí)用性，不會(huì )要求小型的或先進(jìn)的包裝元件。另外，許多通孔元件比表面貼裝元件更容易購買(mǎi)和交貨時(shí)間更短。由于所有這些原因，工業(yè)似乎意識到盡可能地使用通孔元件，把異型當作將來(lái)裝配工藝的一個(gè)完整部分是有良好的商業(yè)意義的。

　　 設計采用的異型元件(Odd form by design)

　　 異型元件裝配繼續存在的其它因素是，設計時(shí)考慮采用的異型元件。這些元件通常被看作異型，是由于相當于PCB上其它表面貼裝或通孔元件，它們的尺寸大小和特別的處理要求。這些設計上的異型元件的例子包括變壓器、LED、顯示器、繼電器、頭(header)、SIMM、DIMM、和電源連接器等。這類(lèi)元件為產(chǎn)品提供的價(jià)值是，更先進(jìn)成本更高的包裝價(jià)格上無(wú)法滿(mǎn)足，以及可達到更高的耐用性。例如，在成本密集的汽車(chē)工業(yè)，電子引擎控制模塊要求經(jīng)受一個(gè)難以寬容的環(huán)境。經(jīng)常暴露在極高溫和振動(dòng)之下，要求以合理的價(jià)格采用穩固和可靠的裝配技術(shù)。一些類(lèi)似的例子可從電信、計算機電子、和消費電子中找到。在這些應用中，成本和可靠性就是成功與失敗的差別。

　　今天的異型自動(dòng)化

　　直到現在，本來(lái)就有的異型元件使得采用自動(dòng)化設備合理性更難，因為貼裝/插件的量較少。另外，設計異型(odd form by design)的問(wèn)題是沒(méi)有足夠靈活的設備來(lái)處理這些高度混合的異型元件。盡管如此，用現有的異型電子裝配技術(shù)，自動(dòng)化既是合理的，也是可得到的。在大多數情況下，設備制造商提供足夠的靈活性，在一個(gè)平臺上處理高度混合與高產(chǎn)量的異型元件。使用今天的技術(shù)，異型通孔和表面貼裝元件可以用單一的系統來(lái)貼裝，通過(guò)提供先進(jìn)的送料、定位、抓取和夾緊技術(shù)(圖一)。

　　 現在的送料(feeding)技術(shù)包括可靠的帶料、管料、盤(pán)料和散料供給方法。這種不同的產(chǎn)品混合已經(jīng)使得幾乎所有異型元件的自動(dòng)化成為可能。每一種送料方法有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，看其應用而定，但是都為手工替代提供更可靠、更靈活和更快速的方法。還有，隨著(zhù)工業(yè)將元件包裝和送料方法標準化，送料技術(shù)將得到改善。

　　 現在的定位(locating)技術(shù)包括三維(3-D)順應與視覺(jué)。3-D順應技術(shù)(3-D compliance technology)允許元件可靠地定位在送料器上，消除了不必要的視覺(jué)要求。視覺(jué)方案適合于異型、表面貼裝應用，更精密間距的引腳和變化的包裝設計使得要求可靠的定位與貼裝。

　　 現在的抓取(grapping)技術(shù)允許在任何混合與順序中處理幾乎所有的異型通孔和表面貼裝元件，而不需要換工具?，F有的技術(shù)可通過(guò)元件身體或引腳來(lái)抓取，這是處理DIP時(shí)有效的。今天的抓取技術(shù)范圍從精密工具，只處理一些元件類(lèi)型，到柔性3-D順應工具，可處理多的元件類(lèi)型。周期時(shí)間和混合/產(chǎn)量要求通常決定哪種技術(shù)適合于某種應用。更精密的工具對較低混合、較高產(chǎn)量的應用提供更好的效益，而更柔性的3-D順應工具在中等和高混合、中等產(chǎn)量的應用中產(chǎn)生更好的效益。

　　 現在的夾緊(clinching)技術(shù)是具靈活性的。高速、可編程、單頂針夾緊技術(shù)允許任何數量的引腳在任何方向(0~360°)和角度上夾緊。大的引腳(達到0.062"的鋼引腳)現在可以?shī)A緊，用于決定手工工藝的專(zhuān)用夾緊程式現在可以更可靠更快地用今天的夾緊技術(shù)來(lái)處理。

　　 這些異型技術(shù)進(jìn)步的結果是，以前用手工離線(xiàn)(off-line)完成的工作可以通過(guò)全自動(dòng)或半自動(dòng)異型貼裝系統來(lái)更有效地在線(xiàn)(in-line)完成。

　　從手工到自動(dòng)化：理想的異型情況

　　 有一些存在于自動(dòng)異型裝配過(guò)程的應用將比手工裝配工藝在生產(chǎn)線(xiàn)上提供更有益的和生產(chǎn)力更高的結果。一些這種應用包括：

• 要求引腳浸錫膏(pin-in-paste)工藝的元件
• 由于尺寸和形狀難以手工處理的元件，如LED、三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件(triac)、小型軸向元件和插針頭(pin header)
• 要求用戶(hù)剪切與成型的元件，如TO-220
• 帶有密腳的非標準表面貼裝元件
• 有極性問(wèn)題的元件
• 要求夾緊(即插件后彎腳)的元件，如頭部較重的元件
• 手工裝配不能保持生產(chǎn)線(xiàn)節奏速率的較高產(chǎn)量的元件
• 要求夾緊的大引腳元件(圖二)
• 要求專(zhuān)門(mén)夾緊程式的元件

　　一旦自動(dòng)異型設備已經(jīng)購買(mǎi)，生產(chǎn)線(xiàn)平衡是下一步。通常，異型貼裝系統安裝在生產(chǎn)線(xiàn)靠近尾部 - 在頂面表面貼裝元件系統或專(zhuān)門(mén)徑向或軸向插件機之后，在波峰焊接工序之前。因為多數通孔元件只能通過(guò)波峰焊接爐而不是回流焊接爐來(lái)處理，這種布局幫助把元件混合配合適當的焊接工序。直到所有通孔元件可以經(jīng)受回流焊接環(huán)境和波峰焊接沒(méi)有必要了，這種生產(chǎn)線(xiàn)的布局將繼續部分地依靠所要求的焊接工藝的供應。

　　異型自動(dòng)化經(jīng)濟上合算嗎？

　　 全自動(dòng)裝配系統的投資回報(ROI, return on investment)可以在12~18個(gè)月內實(shí)現，對類(lèi)似的、高再用固定設備的標準是3~5年。半自動(dòng)方法，具有相當少的固定資產(chǎn)費用，可能提供甚至更快的回報。

　　 另外，如果考慮到由于手工異型裝配通常所產(chǎn)生的品質(zhì)輸出差而造成的收入損失，那么自動(dòng)化可能更加合理。如果計算報廢、浪費、返工、修理、退回貨品的重檢查、裝運和重新包裝、索賠應付、更換、和聲譽(yù)的附加成本，那么手工異型裝配可能是成本太高了。


　　 結論

　　 異型裝配不一定是一個(gè)手工的過(guò)程。對那些已經(jīng)開(kāi)始將其生產(chǎn)線(xiàn)上那些保留下來(lái)的手工工藝自動(dòng)化的工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，其結果更說(shuō)明投資的合理。一些工業(yè)領(lǐng)先者光在返工一項就得到每年很多的節省，單線(xiàn)上的缺陷減少75%。有這樣的效益和全自動(dòng)與半自動(dòng)兩種裝配系統的存在，將生產(chǎn)線(xiàn)上現存的手工異型工藝自動(dòng)化，對生意是有好意義的。