SMTヘテロ素子の発展

2021-09-28

Author：Kavie

「時間は金なり」という古い言葉は、今の技術の進んだ社会ではもっと適している。特にエレクトロニクス業界では、コンピュータ、ディスクドライブ、ポータブルコンピュータ製品の出荷サイクルが数年から12ヶ月以下に短縮されています。より速く、より良く、より安い製品が急速に発展している。世界市場で競争力を維持したい元装置メーカー（OEM、元装置メーカー）と契約電子メーカー（CEM、契約電子メーカー）は、生産量、品質、生産性を高めるためにできるだけ自動化を実現しなければならない。これらのプロセスを自動化または最適化する方法を決定するには、ライン上の手動プロセスを慎重に検討する必要があります。

PCB

異形部材の現実とその存続

異型アセンブリは非効率的な手作業プロセスであり、世界各地の生産ラインで見つけることができます。異常な形状を持つ可能性のあるコンポーネントの配置、特別な処理が必要である、板の上の数字は小さい。あるいは他の問題があり、複雑な配置システムによる自動化は許可されていません。通常、これらの異形部品は手動で組み立てられています。多様な特徴と調整可能な安定した方法がないため、異形アセンブリは一般的にポストオートメーションの問題とされている。しかし、業界リーダーにとって輪郭自動化はますます現実的になりつつあり、完全な生産ラインを最適化するための不要な障害であることを認識しています。

デフォルトでは奇数形式

最初の考えとは裏腹に、スルーホール技術は完全には消えていない。実際、表面実装要素技術の進歩は、ますます多くのスルーホール要素と異形要素の使用に浸透している。昨日の標準コンポーネントがフリップチップやグリッドアレイ（BGA）などのより小さく、より先進的なパッケージに置き換えられ、残りの標準コンポーネントは異形コンポーネントになりました。例えば、DIP（2列直挿パッケージ）コンポーネントとDIPデバイスはPCBアセンブリの標準であった。しかし、PCB上での使用制限のため、DIPは一般的なコンポーネントタイプであるため、このタイプのコンポーネントのみを含むデバイスを購入することはできません。

従来、標準コンポーネントと考えられていた他の形状要素は、より小さく、より高速なコンポーネントパッケージに置き換えられています。例としては、コネクタ、抵抗器、コンデンサが挙げられる。削減されますが、このコンポーネントの使用は、信頼性、完全性、コスト、実用性によって失われることはありません。また、小型または先進的なパッケージコンポーネントも必要ありません。また、多くのスルーホール素子は表面実装素子よりも購入しやすく、納品サイクルが短い。これらのすべての理由から、業界では、できるだけ多くのスルーホールアセンブリを使用し、プロファイルを将来のアセンブリプロセスで不可欠な一部と見なし、ビジネス的な意義があることを認識しているようです。

奇抜なデザイン

異形部品の組み立てにおいて存続する他の要因は、設計上考慮された異形部品である。これらの要素は、PCB上の他の表面実装または貫通孔要素、それらのサイズ、および特別な加工要件に相当するため、異形であると考えられることが多い。これらの設計固有の形状コンポーネントの例としては、変圧器、LED、ディスプレイ、リレー、コネクタ、SIMM、DIMM、電源コネクタが挙げられる。このタイプのコンポーネントが製品に提供する価値は、より先進的で高い包装価格を満たすことはできませんが、より高い耐久性を実現することができます。例えば、コスト過密型の自動車業界では、電子エンジン制御モジュールは耐え難い環境に耐える必要がある。極めて高い温度と振動に頻繁にさらされており、合理的な価格で安定した信頼性のある組み立て技術を採用する必要がある。いくつかの類似した例は、電気通信、コンピュータ電子、およびコンシューマ電子製品において見つけることができる。これらのアプリケーションでは、コストと信頼性が成功と失敗の鍵となります。

今日の異機種混在化の自動化

これまで、従来の異形コンポーネントは、配置／挿入量が小さいため、自動化デバイスの採用がより困難になってきた。また、設計上の奇妙な形状の問題は、これらの高度に混合された異形コンポーネントを処理するための十分な柔軟性のあるデバイスがないことである。しかし、既存の異形電子組立技術を利用すると、自動化は合理的で実行可能である。ほとんどの場合、デバイスメーカーは、高度に混合された多数の異種構造コンポーネントを単一のプラットフォームで処理できる十分な柔軟性を提供します。現在の技術を利用して、先進的な送り、位置決め、つかみ、クランプ技術を提供することによって、異形貫通孔と表面実装アセンブリは1つのシステムで実装することができます。

現在の供給技術には、信頼性の高いテープ、チューブ、コイル、バルク材料の供給方法が含まれる。この異なる製品の混合により、ほとんどすべての異形部品の自動化が可能になります。各授乳方法には、その応用に応じてメリットとデメリットがありますが、人工代替にはより信頼性が高く、より柔軟で、より迅速な方法が提供されています。また、業界におけるコンポーネント包装と供給方法の標準化に伴い、供給技術が改善される。

現在の測位技術には、3次元（3−D）順応性と視覚が含まれる。3 Dコンプライアンス技術により、コンポーネントをフィーダー上に確実に位置決めでき、不要な視覚的要件を排除することができる。視覚ソリューションは異形および表面貼付用途に適している。ピンのより正確な間隔と絶えず変化するパッケージ設計には、信頼性の高い位置決めと配置が必要です。

現在のスナップ技術により、工具を交換する必要なく、異形の貫通孔と表面実装アセンブリのほとんどが任意の組み合わせと順序で加工されることが可能になっています。従来技術は、DIPを処理する際に有効である素子本体またはピンによって把握することができる。現在のクランプ技術は、少数のコンポーネントタイプのみを扱う精密ツールから、複数のコンポーネントタイプを扱うことができるフレキシブルな3 D互換ツールまでカバーしています。サイクル時間と混合/体積要件は、通常、どの技術が特定の用途に適しているかを決定します。より複雑なツールは低混合、高容量のアプリケーションにより良いメリットを提供し、より柔軟な3 D互換ツールは中高混合、中容量のアプリケーションにより良いメリットをもたらします。

現在のリベット技術は柔軟である。高速、プログラマブル、シングルスリーブコレット技術により、任意の方向（0〜360°）および角度で任意の数のピンを締め付けることができる。現在のクランプ技術を使用すると、手動プロセスを決定するための特殊なクランププログラムをより信頼性が高く、より迅速に処理することができるように、大きなピン（最大0.062インチの鋼ピン）をクランプすることができます。

これらの異形技術の進歩の結果、以前手動でオフライン（オフライン）で完了した作業は、全自動または半自動異形配置システムによりオンラインでより効果的に完了できるようになった。

手動から自動へ：理想的な異機種混在環境

自動異形アセンブリプロセスには、手動アセンブリプロセスよりも生産ラインで有益で効率的な結果を提供するアプリケーションがあります。アプリケーションの一部には、次のものがあります。

ピン貼り付けプロセスを必要とするコンポーネントLED、トライアック、小型軸コンポーネント、ピンヘッドなどのサイズと形状のために手動で処理することが困難なコンポーネント。例えば、to-220ピンが密集している非標準表面貼り付けコンポーネント極性問題を持つコンポーネントは、ピンを挿入した後に曲がったピンなど、ピンを重いコンポーネントでは生産ラインのリズムと速度を維持できない大量のコンポーネントを手動で組み立てるためにクランプを必要とする大型ピンコンポーネントは、専用クランププログラムを必要とするコンポーネントが自動異形デバイスを購入すると、生産ラインバランスは次のステップになる。一般に、異形配置システムは、ピーク溶接プロセスの前に、上面実装部品システムまたは特殊な半径方向または軸方向挿入機の後に、生産ラインの端部付近に設置される。貫通孔エレメントの多くはリフロー炉ではなくピーク溶接炉でしか加工できないため、このレイアウトはエレメントを適切な溶接プロセスと混合するのに役立ちます。すべてのスルーホールアセンブリがリフロー溶接環境に耐えられ、ピーク溶接が必要ない前に、この生産ラインのレイアウトは、必要な溶接プロセスの供給に応じて部分的に続きます。

輪郭自動化は経済的にお得ですか。

全自動組立システムのROI（ROI、ROI）は12～18ヶ月以内に実現でき、同様に固定機器を高再利用する基準は3～5年です。固定資産コストが比較的低い半自動アプローチは、より迅速なリターンを提供する可能性があります。

さらに、通常、手動異形組立によって製造される不良品による収益損失を考慮すると、自動化はより合理的である可能性がある。廃棄、浪費、再加工、修理、返品再検査、輸送、再包装、クレーム決済、交換、評判の追加コストを計算すると、手動異形組立のコストが高すぎる可能性があります。

とにかく

特殊形状の組み立ては必ずしも手作業ではありません。生産ラインに保存されている手動プロセスを自動化し始めている工場では、投資が合理的であることがわかります。一部の業界リーダーは、毎年再稼働だけでコストを大幅に削減し、単線欠陥は75%削減しています。これらの利点と自動および半自動組立システムの存在により、生産ラインに既存の手動異形プロセスを自動化することは非常に商業的意義がある。

以上はSMT異形素子の発展について紹介した。IpcbはPCBメーカーとPCB製造技術も提供している。