中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 河南洛阳 471000
摘要：航空电子产品的 SMT 生产具有多品种、中小批量、产品质量要求高、产品高密度和元器件多元化等灵活性生产的特点，同时任务节点要求较一般民品产品生产要严格。
关键词：电子装配；单片贴装
随着电子产品组装技术的发展，对现代电子产品模块化、复合化、智能化以及可靠性等方面都提出了越来越高的要求。表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）的应用符合电子装备制造的发展方向，为上述要求提供了有效的解决途径。SMT 是将电子元器件贴装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）表面，随之利用锡膏焊接技术将元器件固定于 PCB 表面的一种制造急速，是目前电子组装行业中最流行的一种技术和方法。在整个 SMT 生产线的设备中，贴片机是最核心的设备。由于印制板元件贴装是生产流程中耗时最多的步骤，因此贴片机贴装过程是整个 SMT 生产线工作效率的瓶颈，根据不同的生产情况，确定使用何种结构类型何种型号的贴片机来适应相应的贴装生产要求，如何优化贴装工艺流程和贴片机贴片速度来提高生产效率，同时贴装数据实时可查，从而对整个贴片工序的状态有一个清晰的反馈，这三点在 SMT 生产中是很有意义的。贴片机是表面贴装生产线中的重要设备，研究其生产过程，进行军工电子产品生产环境下的贴片机的选型，工艺优化和数据统计三方面的研究，并广泛应用到航空航天等军工电子产品生产与管理中，可以提高生产效率，节约投资，为国防科技事业作出贡献。
贴片机选型随着表面贴装技术的迅速发展，贴片机在我国电子组装行业中的应用越来越广泛。面对型号众多的贴片机，贴片机选型对一个单位来说是首要问题。目前贴片机按结构可分为四个类型：动臂式、复合式、转盘式和大型平行系统。动臂式特点是具有较高的灵活性，精度也较高，可以贴装大部分常见元器件，贴装的速度与复合式、转盘式和大型平行系统相比落后差距较大。动臂式贴片机包括单臂式和多臂式，单臂式出现在前，在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机效率有了明显提高。复合式贴片机由动臂式贴片机发展来的，它兼顾动臂式及转盘式贴片机的特点，有转盘安装在动臂上，例如 Simens 的 Siplace80S 系列贴片机，有两个带有 12 个吸嘴的转盘。复合式贴片机可通过增加动臂数量来提高速度，有一定的灵活性，因此其发展前景较好，例如 Simens 新推出的 HS50 机器就安装有 4 个这样的旋转头，贴装速度达 5 万片每小时。转盘式贴片机由于拾取元件和贴片动作同时进行，可大幅度提高其工作效率，且性能稳定，如松下公司的 MSH3 机器贴装速度可达到 0.075 秒／片。由于机械结构的影响，其贴装速度已经达到了极限值，不会再大幅度提高。
转盘式贴片机也被称作“射片机”（Chip shooter），一般用来贴装片式阻容器件。由在 PCB 装配生产线上，为了提高效率，按时完成任务节点，关键就是要通过提高生产线生产效率来实现，随着电子产品追求小型化，尤其是大规模、高集成度电路板的生产，必须采用表面贴装技术达到这个目标，贴片机的贴装是在 SMT 的生产线中的多个生产环节中耗时最多的的，整个 SMT 生产线效率很大程度上决定于贴片机的贴装环节。在这种情况下，全世界很多生产单位和很多学术机构开始着手研究贴片机优化问题。贴片机贴装优化是一个综合性的多学科问题，需要全面考虑多方面因素对结果的影响，很多人都从不同方面开始了讨论及研究。
目前的研究集中在贴片机本身吸取贴放过程速度的优化，把贴片机贴装优化问题分解为两个子问题：贴装路径优化问题（Component Placement Sequence Problem，CPSP）和供料器配置问题（FeederAssignment Problem，FAP），两个子问题都属于 NP-Hard 问题，具有高维数、离散和非线性的特点，求解空间较大，因此目前研究集中在群体智能优化算法。有些人将上述两个子问题综合起来研究。因为元件贴放顺序和供料器配置是紧密相关的。R.Kumar 和 H.Li 针对机器人贴片的情况提出了优化模型和方法，这相当于只有一个贴片头的情况，并用混合整数线性规划的数学模型来解决供料器分配问题和取贴顺序问题。Burak kazaz 和 Kemal Altinkemer 针对旋转头式的贴片机建立了整体模型，将这个问题归类于为车辆调度问题，Edmund K.Burke 和 Peter I.Cowling 为多头拱架型贴片机建立了一种整体模型来同时解决这两个问题，提出了一种启发式和后启发式的算法，即先用启发式算法生成可行性方案，然后用可变近邻搜索后启发式算法进行局部搜索来改善结果
电子技术的发展日新月异， 元器件尺寸越来越小、种类越来越多，由此带来电子装配技术的高密度、集成化。电子装配所涉及的知识将更多，同时随着市场竞争的越来越激烈，电子设备结构复杂与改型快的矛盾、预研与实际生产之间的矛盾也将表现地更加突出。传统的工艺编制方式不能很好地管理、利用企业的基础工艺知识，工艺编制效率低，迫切需要采用先进的工艺编制方式，改善电子装配企业的工艺管理状况，提高工艺编制的效率，使企业以最快的速度将产品投入市场。
以人为主的交互式工艺设计这种模式下人是工艺设计的主体，而计算机只是最大限度地辅助工艺员进行工艺编制，减少工艺员事务性的劳动，但并不参与决策的过程。该工艺设计模式适用于工艺编制复杂、工艺流程不确定的整机装配工艺。根据整机装配工艺的编制过程，CAPP在这种模式下应主要完成一些辅助性工作。
现代电子设备普遍采用SMT技术，实现各种复杂功能。随着器件封装技术的不断发展，并向着小型化高密度封装不断推进，元器件制造得越来越小，使电子设备小型化、轻量化、多功能化和高可靠性得以实现。这促使现代电子装联工艺技术从SMT向后SMT发展。电子产品组装涉及到的元器件朝着小型化发展，并且元器件具有引脚多、细间距的特点，对贴片机的速度和精度要求越来越高，但速度与精度与速度是需要折衷考虑的。高速机往往精度不够高，而专用高精度贴片机的贴片速度不会太高。随着科技进步，现在市面上有一些厂商开始推出一体式多功能贴片机，使SMT生产线只由一台贴片机组成成为可能。如何使用一台多功能贴片机在保持较高贴片速度的情况下，更快更好的完成元件的贴装，减少投资，适应军工电子产品多品种小批量且任务节点要求紧等科研试验及生产环境是是现在研究的热点和难点。
人们对电子产品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永无止境，现有装联工艺技术终极发展对此有些无能为力，未来电子元气件、封装、安装等产业将发生重大变革，将由芯片封装安装→再到整机的由前决定后的垂直生产链体系，转变为前后彼此制约的平行生产链体系，工艺技术路线也必将作出重大调整，以适应生产链的变革;PCB、封装和器件将融合成一体，传统的使用机械凿刻(通过化学反应)最终达到非常小尺度的工具不再有优势。电子装联工艺技术逐渐放弃以往的工具、技术和模型，最终将沿着分子生物学的线索走向分子水平。
参考文献
[1]余国兴.现代电子装联工艺基础[M].西安电子科技大学出版社，2007，5.
[2]樊融融.现代电子装联工艺工程应用1100问[M].电子工业出版社，2013，10.