汽车电子时代的自动化技术

发布时间:2010-08-04
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  汽车制造商认识到,增加车载电子系统的使用是应对现今法规和市场压力的最佳方法。据预测,到2005年系统的价值将高达汽车总值的30%。这对于完全能够满足汽车行业需求的电子制造商来说,蕴藏着巨大的商机;市场需要高品质及可靠的产品、成本低廉和交货及时。这些制造商本身也对制造技术有苛刻的要求,因而需要与伙伴合作,协助他们解决所面对的技术和物流挑战。

  全能型技术

  大体上,汽车电子子系统开发商被确定为第一级(TierOne)的元件和子系统装配供应商,他们现在经常从那些利用先进技术开发创新工艺的专家伙伴那里获取协助与支持。这些子系统开发商面对着巨大的压力,必须以更低的成本生产更高智能的系统。这些系统还必须体型轻巧、紧凑和功能可靠。此外,他们还常常需要使用尖端的半导体和装配技术。在现实应用中,这些系统必须在整个延长的保证期内无缺陷地运作,而不论处于怎样不可想象的恶劣环境:在发动机罩盖下、驱动牵引车内或固定于可在由北极到热带的任何地方行驶的车体上。即使在驾驶室内,系统也需要能够抵受冲击或振动、热或碳酸饮料的溅出、温度的变化以及粗心用户的疏于保养,这些因素对所装设系统的质量和完整性也带来了极高的要求。

  虽然技术可以协助所有电子市场的制造商提升质量和可重复性,并同时降低成本,尤其是劳动力方面,但汽车供应商的情况却有所不同,他们需要的是特别的解决方案,以应对其所面临的独特挑战。本文将讨论汽车行业特有的某些考虑事项。

  特殊基底

  通常,用于发动罩盖下或其他预计工作温度变化很大的场合,如发动机控制模组的系统等会采用陶瓷基底,因为它具有良好的热稳定性。制造商如考虑以直线自动化的方式装配这类模组,便须找到能够满足陶瓷基底之特殊性能要求的解决方案;在贴装元件前的基底对位期间,机器视像系统较难识别基准标记。因而可以预料,使用配置“电筒”型照明装置装配机器与配置普通FR4型电路板装配机器的结果比较,前者的可重复性和产量都会降低。极化照明装置可以获得较好的结果,但环球仪器平台如HSP(HighSpeedPlacement)或GSM系列所装配经优化的多方向照明矩阵与这些陶瓷基底协作时,将显著提高其贴装性能。与FR4电路板相比,陶瓷基底对于电路板传输装置的磨损性较大。环球仪器已开发出防止机器过度磨损的不锈钢套件。

  多种混合元件及异形元件装配

  任何配置于装配汽车产品的生产线必须能够处理多种混合元件,将其送入生产线,并维持高效率的机器正常运行时间。例如,针对即将推出的42V配电系统的熔丝盒电路板或母线的制造生产线将能够进行以下的操作:在电路板的两侧压装端子刀片;贴装少量的SOIC、通用半导体器件及表面贴装20A继电器。新的生产线配置可能会将终端插入机器与其他机器结合,如环球仪器的GSM平台,但规划人员还须考虑可能出现的产品构成,以及每种产品的产量和复杂性问题。

  其他子系统可能需要贴装大型或异形元件,如电机激励器、继电器或汽车专用连接器。其贴装要求受汽车电子连接器的影响而种类繁多;虽然实施标准化可在未来减少的零件数目,但是,今天的第一级装配商可能需要处理数以千计的零件编号,以涵盖其客户要求的所有连接器和终端类型。

  实现异形元件贴装的最佳解决方案依赖于元件的数量,并决取于是否能应用于标准的贴装平台如环球仪器的GSM灵活贴装平台,以及可否在目标周期时间内完成贴装。元件尺寸和送料器类型,或对高速生产线要求等因素,可以决定是否有需要添加贴装机器或使用专门的异形元件装配功能。解决方案供应商具备配置最佳解决方案的能力将是最理想的方式。

  另一项选择是环球仪器的新型GSMGenesis机器,可在某些情况下实现全平台解决方案,尤其是需要较多异形元件和大型部件的时候,或要求小或中等批量生产的场合。目前,GSMGenesis机器适用于20000~40000cph的制造周期速率,未来的改进将使GSMGenesis的速度更快,但环球仪器的HSP系列高速贴装机器则是需要更高周期速率应用的最佳解决方案。

  另外,驾驶者和乘客信息系统如收音机/CD播放机、GPS导航或集成通信/多媒体系统等可能带来同样的挑战,若与42V配电模块或发动机控制器等其他系统相比,将需要更多数量的元件。这里的挑战是结合高速贴装和灵活精密贴装能力,优化生产能力和降低设备的资产成本。

  机壳的最终装配

  大多数汽车电子子系统,特别是发动机控制、ABS、动力方向盘、牵引控制和其他功能的控制单元,均被装入耐热、防水、防冷凝或防振动的机壳内。为了便于控制和保证质量,即使劳动力的成本较低,这些机壳的装配也采用完全自动化方式。可重新配置的装配解决方案,如环球仪器的Polaris多工艺装配单元,提供具成本效益和灵活的制造方法以满足许多最终装配的要求。

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