Assemblage de robots

Aperçu des applications de l'assemblage par robot dans l'industrie PCBA

L'assemblage par robot fait référence à l'automatisation de l'ensemble du processus PCBA ou des opérations clés par des systèmes robotiques automatisés, couvrant des aspects essentiels tels que le positionnement des composants, le soudage, les tests, l'insertion et l'emballage. En tant que composant central de la fabrication intelligente, l'assemblage par robot est devenu un soutien technologique clé pour Kingfield afin d'améliorer l'efficacité de production PCBA, garantir la cohérence des produits et s'adapter aux besoins de la fabrication haut de gamme. Son application couvre tout le cycle de vie, de la conception du prototype à la production de masse, accélérant ainsi la transformation de l'industrie PCBA d'une industrie « intensive en main-d'œuvre » vers une industrie « intensive en technologie ».

I. Scénarios d'application principaux de l'assemblage par robot PCBA

1. Montage de composants haute précision

L'assemblage robotisé est le plus largement utilisé dans le procédé SMT, avec des équipements clés comprenant des systèmes automatisés tels que les machines de pose et les imprimantes de pâte à souder. Pour les composants à haute précision tels que les composants ultra-minuscules, les BGA et les QFP, les robots réalisent un positionnement précis grâce à la technologie de vision industrielle, avec des vitesses de placement dépassant 100 000 points par heure, largement supérieures à l'efficacité manuelle. Ce procédé répond aux besoins de production de Kingfield pour les cartes PCB à haute densité, les cartes pilotes Mini LED et d'autres produits haut de gamme, évitant ainsi les problèmes tels que le mauvais alignement des composants, le montage inversé ou les oublis de pose causés par le montage manuel, et améliorant considérablement le rendement du placement.

2. Soudage et interconnexion automatisés

Le soudage robotisé est une étape clé pour garantir la fiabilité des connexions électriques dans les cartes électroniques assemblées (PCBA).

Les technologies dominantes incluent :

· Robots de soudage par refusion : Ils permettent la soudure en lot des composants grâce à des profils de contrôle précis de la température, évitant ainsi des problèmes tels que les soudures froides, les ponts de soudure et les dommages par surchauffe, fréquents lors de la soudure manuelle.

· Robots de soudage par vague sélective : Ils projettent précisément la soudure à l'aide de buses programmables pour les composants à trou traversant, s'adaptant aux produits d'assemblage hybride (SMT+THD) et améliorant la régularité de la soudure.

· Robots de soudage au laser : Utilisés dans des scénarios à haute précision et haute fiabilité, ces robots présentent une zone thermiquement affectée réduite et conviennent à la soudure de petits joints et de composants sensibles à la chaleur.

3. Automatisation de l'insertion et de l'assemblage

Pour les composants à trou traversant nécessitant une insertion manuelle, le système d'assemblage robotisé permet une insertion automatisée grâce à une combinaison de bras robotiques et d'outillages :
Il permet une commutation flexible entre plusieurs types de dispositifs et s'adapte aux exigences d'insertion de différents produits PCBA grâce à une logique programmable ; il résout des problèmes tels que la faible efficacité, la forte intensité de main-d'œuvre et les dommages aux équipements causés par une force d'insertion inégale lors de l'insertion manuelle, et est particulièrement adapté aux scénarios de production de masse de Kingfield, comme les cartes de contrôle industriel et les cartes d'alimentation.

4. Tests automatisés et contrôle qualité

L'intégration approfondie des technologies de montage robotisé et d'inspection forme une boucle fermée « montage-inspection » :

· Robot d'inspection visuelle : Identifie automatiquement des problèmes tels que le mauvais positionnement, les défauts de soudure et les composants manquants à l'aide d'algorithmes de vision artificielle. La vitesse d'inspection est 5 à 10 fois plus rapide que l'inspection manuelle, avec un taux de faux positifs inférieur à 0,1 % ;

· Robot de test en circuit (ICT) : Effectue automatiquement les tests de performance électrique sur les cartes électroniques, en chargeant les données en temps réel vers le système MES pour une traçabilité qualité ;

· Robot d'inspection aux rayons X : Détecte les défauts cachés des soudures situées sous les joints de soudure des dispositifs BGA, CSP et autres composants emballés, à l'aide d'une inspection par pénétration aux rayons X, garantissant ainsi la qualité des produits hautement fiables.

5. Emballage arrière et assemblage final

Dans les étapes finales de fabrication des cartes électroniques, l'assemblage robotisé prend en charge des opérations telles que l'emballage des boîtiers, l'insertion et le retrait de connecteurs, ainsi que le soudage des câbles : les robots collaboratifs travaillent main dans la main avec les opérateurs humains pour réaliser des processus complexes tels que l'assemblage de boîtiers lourds et le soudage précis des câbles, offrant un bon équilibre entre flexibilité et précision ; s'adaptant aux besoins personnalisés de Kingfield, permettant le changement rapide de plusieurs variétés et de petites séries de produits, et raccourcissant les cycles de livraison.

II. Avantages principaux de l'assemblage robotisé

1. Amélioration de l'efficacité : surmonter l'obstacle de la productivité manuelle

Les robots peuvent fonctionner 24 heures sur 24 sans fatigue ni perturbation émotionnelle. La capacité d'une seule ligne d'assemblage robotisée est de 3 à 5 fois supérieure à celle d'une ligne de production manuelle. Pour les commandes en gros, une « production sans intervention humaine » peut être réalisée grâce à la collaboration de plusieurs robots, ce qui permet de réduire considérablement le cycle de production et d'aider Kingfield à répondre rapidement aux besoins de livraison des clients.

2. Assurance qualité : amélioration continue de la cohérence des produits
L'assemblage robotisé offre une répétabilité et une stabilité opérationnelle supérieures par rapport à l'assemblage manuel, en maîtrisant les taux de défauts tels que les écarts de positionnement et les défauts de soudure à moins d'un sur un million. Grâce à la programmation numérique et à la fixation des paramètres, il garantit que les normes de production de chaque PCBA sont parfaitement identiques, ce qui le rend particulièrement adapté aux secteurs ayant des exigences extrêmement élevées en matière de fiabilité, comme l'électronique automobile et les équipements médicaux, renforçant ainsi la réputation de Kingfield en matière de qualité.

3. Optimisation des coûts : Réduction à long terme des coûts globaux de production

Bien que l'investissement initial dans les robots soit élevé, à long terme, ils peuvent réduire significativement les coûts :

• Coûts de main-d'œuvre : Réduire la dépendance aux travailleurs qualifiés, abaissant les coûts de recrutement, de formation et de gestion ;

• Coûts de pertes : Réduire les dommages aux composants et le rebut des cartes PCB causés par l'opération manuelle, abaissant les taux de pertes de matériaux ;

• Coûts de gestion : la surveillance en temps réel des données de production via le système MES optimise la planification de la production et réduit le gaspillage de capacité.

4. Production flexible : adaptable aux besoins variés et personnalisés.

Les systèmes modernes d'assemblage robotisés permettent une programmation rapide et un changement rapide. Pour l'activité PCBA sur mesure de Kingfield, les paramètres de la ligne de production peuvent être ajustés en 1 à 2 heures sans modifications importantes de l'équipement, ce qui permet une production efficace de commandes « petits lots, nombreuses séries » et améliore la réactivité face au marché.

5. Amélioration de la sécurité : réduction des risques liés à la sécurité en production

Le processus de production de PCBA comporte des risques potentiels tels que le soudage, les hautes températures et les produits chimiques. L'assemblage par robot peut remplacer la main-d'œuvre humaine pour réaliser les opérations à haut risque et réduire ainsi le risque de blessures professionnelles. Par ailleurs, les robots collaboratifs sont dotés de fonctions de détection de collision et peuvent travailler en toute sécurité aux côtés des humains, assurant un équilibre entre efficacité de production et sécurité opérationnelle.

III. Caractéristiques techniques et valeur d'application de l'assemblage robotisé Kingfield

Fort de son expertise technologique et des besoins des clients dans l'industrie PCBA, Kingfield a développé une solution d'assemblage robotisé « personnalisée + intelligente + intégrée » :

• Adaptation personnalisée : optimisation des paramètres d'assemblage des robots pour s'adapter aux caractéristiques des produits PCBA dans différents secteurs industriels ;

• Intégration intelligente : intégration de l'inspection visuelle par IA, du système de gestion de production MES et de la technologie du jumeau numérique afin d'assurer une surveillance en temps réel, la traçabilité des données et l'optimisation intelligente du processus de production ;

• Service intégré : Fournir des services complets allant de la sélection du robot, la configuration de la ligne de production, la programmation et le débogage jusqu'à la maintenance post-installation, aidant les clients à mettre en œuvre rapidement une production automatisée et à réduire les barrières techniques. Grâce à une application approfondie de la technologie d'assemblage robotique, Kingfield parvient non seulement à une double amélioration de l'efficacité de production et de la qualité des produits, mais fournit également aux clients des solutions PCBA « efficaces, fiables et personnalisées », renforçant ainsi sa compétitivité stratégique dans le domaine des solutions PCBA haute densité, haute fiabilité et sur mesure, tout en accélérant la modernisation intelligente de l'industrie.

Aperçu étape par étape du processus d'assemblage de cartes PCB par robot

L'assemblage robotisé de cartes PCB est un processus automatisé qui intègre la mécanique de précision, le positionnement visuel et la commande intelligente. Son cœur repose sur une boucle fermée de « positionnement précis - manipulation des composants - assemblage précis - inspection de qualité ». Ce qui suit est une décomposition standardisée étape par étape, conforme à la logique réelle de production industrielle :

1. Préparatifs préliminaires :

· Nettoyage et positionnement du PCB Le robot reçoit la carte PCB via un module de chargement automatisé. Elle subit d'abord un nettoyage au plasma ou un brossage pour éliminer l'huile et la poussière des plots de soudure. Ensuite, la carte PCB est fixée sur un support, et le système de coordonnées de la carte est calibré par reconnaissance visuelle de points de référence afin d'assurer la précision du repère d'assemblage.

· Préréglage des paramètres et importation du programme : À partir des documents de conception de la carte PCB, des paramètres tels que les coordonnées des composants, les spécifications des boîtiers et la séquence d'assemblage sont importés dans le système de contrôle. Le robot prédéfinit son trajet de déplacement par programmation hors ligne ou en mode apprentissage afin d'éviter tout risque d'interférence.

· Préparation des matériaux : Les composants pour montage en surface sont chargés sur des convoyeurs, plateaux ou supports tubulaires. Après que le module de détection de matière a confirmé que le modèle et l'orientation du composant sont corrects, les composants sont acheminés vers la station de prélèvement du robot.

2. Assemblage du noyau : Prélèvement du composant - Positionnement - Assemblage

Étape 1 : Prélèvement du composant Le bras robotique est équipé d'une buse à vide ou d'un préhenseur et commute automatiquement vers l'outil approprié en fonction de la taille du composant. Il utilise un système de vision pour identifier la position et l'orientation des composants sur le support et prélève les composants avec précision, évitant tout dommage ou chute des composants.
Étape 2 : Correction de l'orientation du composant Après le prélèvement, les composants subissent une identification secondaire par le module d'inspection visuelle afin de corriger tout décalage ou angle de rotation, garantissant un alignement précis entre les broches et les pastilles du circuit imprimé, particulièrement adapté aux composants à emballage haute densité tels que les BGA et QFP.
Étape 3 : Assemblage de précision Le robot suit un chemin prédéfini jusqu'à la position du plot correspondant sur le circuit imprimé et pose en douceur le composant ou l'insère dans le trou du plot. Dans le procédé de montage en surface, une fois le composant fixé au plot, la buse sous vide relâche la pression. Dans le procédé par trou traversant, le bras robotisé aide à insérer complètement les broches du composant afin d'assurer un bon contact.
Étape 4: Soudage et durcissement Pour l'assemblage SMT, le circuit imprimé assemblé est transporté vers un four de refusion où la pâte à souder est durcie à haute température afin d'assurer la connexion électrique entre les composants et le circuit imprimé. Le robot peut être équipé d'un module de soudage en ligne pour effectuer un soudage par vague ou un soudage ponctuel des composants à trou traversant.

3. Inspection qualité : Vérification en temps réel et élimination des défauts

· Inspection visuelle en ligne (AOI) : Après l'assemblage par robot, l'équipement d'inspection AOI numérise automatiquement le PCB, le compare avec des images de référence et identifie des défauts tels que composants manquants, composants incorrects, désalignements et points de soudure froids, avec une précision d'inspection allant jusqu'au micron.

· Tests des performances électriques : Grâce à des modules de test par lit d'aiguilles ou par sonde volante, les paramètres électriques du circuit imprimé, tels que la conductivité et l'isolation, sont testés afin d'éliminer les défauts cachés.

· Traitement des défauts : Les produits défectueux détectés sont automatiquement marqués et acheminés vers le poste de retouche, tandis que les produits conformes passent à l'étape suivante, assurant ainsi une boucle fermée automatisée « assemblage-inspection-tri ».

4. Étapes suivantes : Traitement du produit fini et traçabilité des données

• Nettoyage et protection du circuit imprimé : Les produits qualifiés subissent un retraitement des poussières et un revêtement conformal, suivis d'une réinspection visuelle afin de garantir l'absence d'impuretés résiduelles ou de défauts d'assemblage.

• Déchargement et emballage automatisés : Les robots retirent les cartes PCB assemblées des supports et les empilent soigneusement par lots dans des bacs ou sur des lignes de convoyage, en vue des opérations d'emballage ultérieures.

• Enregistrement des données et traçabilité : Les paramètres d'assemblage sont collectés tout au long du processus et synchronisés avec le système MES afin de générer des rapports de production, assurant une traçabilité complète sur tout le cycle de vie du produit et facilitant l'optimisation des processus et le contrôle qualité.