PCB(Printed Circuit Board),中文名稱為印制電路板,是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體,是電子元器件電氣相互連接的載體。幾乎每種電子設備,小到電子手表、計算器,大到計算機、通信電子設備、軍用武器系統(tǒng),只要有電子元件和集成電路,為了使各個元件之間的電氣互連,都要使用PCB。
PCB的下游應用領域十分廣泛,除了傳統(tǒng)的計算機、通信及消費電子領域,近幾年以Tesla為代表的新能源汽車發(fā)展迅速,為PCB行業(yè)注入了新的活力。2022年8月11日,中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,1-7月新能源汽車產(chǎn)銷量分別為327.9萬輛和319.4萬輛,同比均增長1.2倍,其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成257.4萬輛和251.8萬輛,同比均增長1倍。汽車電動化帶動了汽車電子化程度的顯著提升,相應也帶動 PCB 需求增加。新能源汽車PCB用量為傳統(tǒng)汽車的5-8倍。同時車用FPC(Flexible Printed Circuit撓性電路板,PCB的一種)取代線束已經(jīng)成為趨勢,未來FPC在汽車上的應用也會逐漸增加,預計單車用量將超過100片,2022年全球汽車用FPC市場規(guī)模將達70億元。
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PCB看似薄薄的一片,實則是由多層材料經(jīng)過復雜的工藝制作而成。PCB生產(chǎn)具有規(guī)范而嚴格的工藝流程,我們可以大致把生產(chǎn)中涉及到的設備分為工藝制程設備、連線設備和檢測設備三大類。覆銅板、合成樹脂等各類原材料及半成品在現(xiàn)場生產(chǎn)中,依據(jù)工序在切割,鉆孔,電鍍,蝕刻,涂敷等多種工藝制程設備之間流轉。自20 世紀 30 年代誕生以來,經(jīng)過80多年的發(fā)展,PCB生產(chǎn)工藝逐步優(yōu)化,不僅設計和制程更加先進,在生產(chǎn)中的移栽方式也由傳統(tǒng)的人工搬運逐步轉向效率更高、性能更佳的專用自動化連線設備。其中多關節(jié)型工業(yè)機器人也以占地小、高速高節(jié)拍、易于集成等諸多優(yōu)點廣泛應用于連線設備中。
(PCB制造工藝流程圖)
在PCB整體工藝制程中,曝光、顯影、棕化、蝕刻、AOI工藝段使用多關節(jié)工業(yè)機器人投放板最為普及。自動化連線設備大多集成了多關節(jié)工業(yè)機器人,業(yè)內(nèi)用戶及系統(tǒng)集成商的需求主要集中在下列幾個方面:
高節(jié)拍、高速度
目前中國大陸約有一千五百家PCB企業(yè),主要分布在珠三角、長三角和環(huán)渤海等電子行業(yè)集中度高的沿海發(fā)達地區(qū),行業(yè)競爭激烈。如何改善各環(huán)節(jié)生產(chǎn)效率,拉動整線產(chǎn)能提升是不可回避的環(huán)節(jié)。就目前的技術條件來看影響節(jié)拍和速度的5點因素分別是板件尺寸、機器人運動空間、吸盤變化、設備機架穩(wěn)定性以及工位數(shù)量。
高防護、無掉屑、無漏油
除了生產(chǎn)效率之外,良品率也是PCB廠家關注的重點。工業(yè)機器人由于其機械結構在運動過程中各運動部件之間會產(chǎn)生摩擦,進而有可能發(fā)生潤滑油和碎屑掉落的現(xiàn)象,這無疑會破壞PCB品質(zhì)造成用戶損失。
高性價比
工業(yè)機器人是連線設備的關鍵“部件”,在滿足負載和節(jié)拍的情況下保持成本優(yōu)勢和低故障率將進一步優(yōu)化用戶的項目投入和日常維護成本,達到降本增效的目的。
高易用性
從有效利用材料、降低綜合成本的角度出發(fā),PCB正向著大尺寸的方向發(fā)展,目前超大面積的PCB尺寸為1250mm*730mm。為了能夠穩(wěn)定抓取和搬運,通常系統(tǒng)集成商會在“抓手”上設計大量真空吸盤、電磁閥和傳感器的數(shù)量也相應增加了。在機器人設計中需要考慮方便安裝新增的外部信號;在方案設計和調(diào)試方面,支持離線仿真技術的工業(yè)機器人可以方便的在虛擬環(huán)境中進行方案調(diào)試和設計優(yōu)化。
以國產(chǎn)品牌之力專心服務于PCB制造領域
埃夫特是國內(nèi)專注于工業(yè)機器人本體研發(fā)和制造的廠家,是中國工業(yè)機器人第一梯隊企業(yè)。公司擁有深厚的技術底蘊和豐富的行業(yè)應用經(jīng)驗,針對PCB制造流程中需要多次周轉及頻繁上下料的特點推出負載7kg至25kg,工作半徑700mm-1800mm的多款工業(yè)機器人產(chǎn)品,廣泛應用于曝光、顯影、棕化、蝕刻、AOI等多個PCB工藝段。
以水平多工位、斜立式多工位投放設備為例,通常需要機器人臂展1300mm~1400mm,工作節(jié)拍15pin以上。2021年埃夫特針對PCB收放板及壓鑄件打磨去毛刺等多種應用場景推出ER15-1400和ER20-1100的重磅產(chǎn)品組合,負載范圍15~20kg,重復定位精度±0.03 mm,安裝形式靈活(支持地面安裝、倒掛以及側掛安裝)。新產(chǎn)品針對用戶需求在節(jié)拍速度、慣量、剛性、易用性、防護性能等方面進行了全新設計,此新品組合一經(jīng)推出就獲得市場的良好反響。以ER15-1400為例,活躍于PCB生產(chǎn)的各個工藝連線環(huán)節(jié)。
PCB產(chǎn)業(yè)自動化:埃夫特創(chuàng)造純正的技術優(yōu)勢
1. 高節(jié)拍
卓越的運行速度帶來產(chǎn)能的提升:采用軌跡規(guī)劃,考慮到提前處理信號的觸發(fā)和等待,在信號能夠滿足的情況下,把相鄰兩點位置連貫執(zhí)行,減少了延遲等待帶來的速度丟失。配合先進的軌跡運動算法,幫助提升20%-30%的運動節(jié)拍。
2. 高慣量
傲視業(yè)界的大慣量優(yōu)勢:工業(yè)機器人在長期高強度運行環(huán)境下如果慣量不夠,容易出現(xiàn)末端運動抖動、燒電機等現(xiàn)象。目前主流尺寸的PCB 需要13kg以上負載的機器人,ER15-1400在設計中強化了機器人J4,J5,J6的慣性力矩,分別達到2kg·m2,2kg·m2,0.7kg·m2,遙遙領先于市場同級別產(chǎn)品的平均值,機器人運動穩(wěn)定性及耐用性均得到提升。
3. 高剛性
無懼硬剛:通常情況下提升機器人剛性的同時其本身自重也會顯著增加,埃夫特經(jīng)過多年的積累在機器人本體結構設計方面擁有豐富的制造經(jīng)驗和技術底蘊,ER15-1400通過拓撲優(yōu)化實現(xiàn)更高的剛性、更輕的重量。相較于同負載級別產(chǎn)品,機器人本體重量減輕19%,剛性提升63%,進一步突破了機器人使用場景的限制,除普通的搬運、上下料之外還可以輕松應對打磨、去毛刺、高精度裝配等應用。
4. 高防護
全包裹設計、高防護、多場景適應:關節(jié)獨有的雙密封技術,本體部分實現(xiàn)IP65的防護等級,無懼粉塵和3分鐘內(nèi)任何角度的低壓水流噴射,手腕部分防護等級進一步提升為IP67,可短時間內(nèi)耐浸水(15cm-1m,半小時以內(nèi)),也能有效避免內(nèi)部潤滑劑的泄漏造成損失,讓客戶買的放心用的更放心。
5. 高易用
l 突破常規(guī)的安裝面積:ER15-1400的底座安裝尺寸為240mm*240mm,相對于同級別產(chǎn)品占地面積更小,易于集成和安裝。
l 靈活小巧的小型化控制柜:搭配的S型控制柜尺寸為430W*460D*244H(不包含航插),支持正放/側放/19英寸機架擺放方式,同時具有6個功能拓展插槽,16進16出的數(shù)字量I/O接口,還可以拓展數(shù)字量、模擬量、總線通訊模塊(CCLINK、PROFINET等通訊)。
l 三維仿真編程系統(tǒng)ER-factory:ER-factory是埃夫特根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗開發(fā)的離線編程軟件,適用于碼垛、打磨、激光切割、焊接、上下料等應用,可實現(xiàn)多機協(xié)同動作,支持AGV、傳送帶、多軸外部附加軸、軟PLC調(diào)試、模型輕量化處理等仿真功能。ER-factory在設計階段對整套系統(tǒng)集成進行編程、仿真和演算,不僅可以通過虛擬調(diào)試縮短開發(fā)周期和降低成本,還能夠降低并規(guī)避安全風險,改善現(xiàn)場設備調(diào)試效率。
6. 高可靠性
ER15-1400于2022年成功通過了80000小時平均無故障運行時間(MTBF)測試,并獲得了國家機器人檢測與評定中心頒發(fā)的可靠性認證報告。MTBF作為評估產(chǎn)品可靠性的重要指標,對于用戶來說至關重要。尤其在競爭激烈的3C行業(yè),選擇高可靠性產(chǎn)品,意味著工廠產(chǎn)線停機和維修損失的降低,有利于實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益并增強企業(yè)競爭力。
大道至簡,產(chǎn)品為王。埃夫特一貫奉行以需求為導向,在服務用戶的同時不斷提升自我,保持產(chǎn)品和技術創(chuàng)新,持續(xù)不斷為客戶創(chuàng)造長期價值。