在智能手机的主板上,数十个微型元件被比发丝还细的胶线精准固定,这道工序正由一台高速运转的自动点胶机完成,精度达到人类手工无法企及的百分之一毫米。
PCB自动点胶机,是一种专用于印刷电路板(PCB)上进行胶水、粘合剂或密封剂精确涂抹的自动化设备。随着电子设备向小型化、高集成度发展,从智能手机到汽车电子,从医疗设备到航空航天系统,每一个微小的电子元件都需要被精准固定和保护,而承担这一任务的正是自动点胶技术。
01 精密控制,电子制造的中枢
在电子产品制造领域,PCB自动点胶机已经成为了一个不可或缺的精密工具。它的核心任务是控制胶水的流量和施胶位置,确保在PCB组装过程中实现高效、准确和一致的点胶效果。
随着电子设备不断向小型化、轻量化方向发展,PCB上的元件越来越密集,对点胶工艺提出了前所未有的精度要求。
以手机制造为例,一部智能手机的主板上可能有上百个需要点胶固定的元件,从芯片到电容器,每个都需要精确的胶量控制,过多会导致短路,过少则无法提供足够的固定力。
据市场研究数据显示,2024年全球PCB板点胶机市场规模已达9.87亿美元,预计到2031年将增长至12.1亿美元。这一持续增长的趋势背后,是全球电子产品需求的不断扩大和制造精度要求的不断提高。
02 技术核心,点胶机的工作原理与分类
PCB自动点胶机的技术核心在于精确控制。典型点胶系统由几个关键部分组成:控制胶粘剂流速流量与出胶形状的点胶阀和点胶针头;提供连续不断胶粘剂供给的供料系统;控制胶粘剂出胶时间和位置的点胶控制器。
此外,还包括实现胶粘剂与产品形状和要求完美匹配的功能型点胶平台;如果是双组分胶粘剂体系,还需要加装一个双组分精确计量系统及混合系统。
根据不同的产品类型,PCB点胶机主要可分为桌面式和落地式两大类。桌面式点胶机通常体积小巧,适用于PCB板零件固定及保护、移动电话机板点胶等对空间要求较高的应用场景。
而落地式自动点胶机则具有更大的工作范围和更强的稳定性,适合与SMT设备连线快速点涂胶等工业级应用。
值得一提的是,随着技术的进步,一些高端点胶系统已经实现了令人惊叹的精度。例如,日本Musashi Engineering公司的IMAGE MASTER 350PC Smart点胶系统能够实现最小50微米的点胶直径,满足了MEMS以及传感器设备等高端制造领域的超精密涂布需求。
03 系统差异,不同类型点胶机对比
不同类型的PCB自动点胶机在结构、精度和应用场景上各有特点,为电子制造企业提供了多样化的选择方案。
下面通过一个简明对比表格,可以直观了解它们的主要差异:
| 设备类型 | 主要特点 | 典型应用场景 | 精度范围 | 适用场景 |
|---|
| 桌面式点胶机 | 体积小巧,操作灵活,成本较低 | PCB板零件固定、移动电话机板点胶 | ±0.01mm级别 | 小批量生产、实验室研发 |
| 落地式点胶机 | 工作范围大,稳定性强 | 与SMT设备连线快速点涂胶 | ±0.025mm-±0.04mm | 大规模连续生产 |
| 快干胶点胶机 | 专为快干胶设计,防固化堵塞 | 电声、通讯、电子元器件固定 | 出胶时间可精确至0.01秒 | 需要快速固化的生产环节 |
| 协作机器人点胶系统 | 柔性高,易编程,可人机协作 | 小批量多批次生产 | ±0.05mm级别 | 产品迭代快、换产频繁的电子制造环境 |
普通胶水通常使用单组份点胶机,AB胶则需要双液点胶机,PU胶需使用PU胶点胶机,而UV胶则需要特定针筒点胶。
04 革新突破,协作机器人带来的柔性制造
传统点胶自动化主要采用专用点胶设备或大型工业机器人,它们虽然精度高、速度快,但在面对电子产品“小批量、多批次”的生产特点时,往往显得不够灵活。
协作机器人的出现为这一难题提供了创新解决方案。协作机器人点胶系统,如节卡机器人提供的方案,通过“拖拽示教”和“图形化编程”功能,大大降低了自动化门槛。
操作人员无需掌握复杂的代码,只需手持机器人末端走过一遍轨迹即可完成编程,这使得产线换型时间从数小时缩短至十分钟级别。
在高精度力控与工艺融合方面,协作机器人也表现出色。在为高端蓝牙耳机复杂腔体点胶时,协作机器人采用“力传感+机器人+专机”的架构,能根据力传感器反馈的数据,实时调整姿态与力度,确保在复杂曲面上的恒力贴合。
05 工艺演进,从平面到三维的复杂点胶
随着消费电子产品设计的不断创新,越来越多的产品采用了曲面屏、异形结构等设计,这对点胶技术提出了新的挑战。传统的直角坐标型点胶机械臂已经难以满足这些复杂三维点胶需求,三维五轴点胶系统应运而生。
三维五轴点胶系统控制五个轴实现空间轨迹规划,使机械臂能够在不同姿态下将胶水精准点涂于产品的空间轨迹上。这类系统特别适用于手机中框点胶、侧边点胶,异形屏/曲面屏点胶,以及各种智能穿戴产品的点胶需求。
研华科技基于CODESYS软件平台开发的三维五轴点胶控制系统,采用了RTCP刀具中心点跟随的技术算法,可实现各类空间异形轨迹的追随控制。
算法支持多种AB轴旋转台机构的控制,可根据机械结构的不同进行简单的参数配置即可进行相应控制。
06 智能前沿,视觉与AI技术的融合应用
现代高端PCB自动点胶机越来越多地集成了机器视觉系统,这极大地提升了点胶精度和适应性。视觉系统可以帮助点胶机识别PCB板上的特征点,自动校正位置偏差,即使PCB板放置有微小偏差,也能确保点胶位置准确无误。
一些先进的点胶系统,如IMAGE MASTER 350PC Smart,已经集成了图像识别位置补正功能,能够实现高位置精度的涂布。这种系统还配备了精确的高度测量功能,可实现超狭窄的GAP控制,满足超精密涂布需求。
随着人工智能技术的发展,AI算法也开始应用于点胶工艺优化中。AI可以通过分析大量点胶数据,自动优化点胶路径、胶量和速度参数,进一步提升点胶质量和效率。这种智能化的点胶系统能够自主学习并适应不同的产品和胶水特性,实现真正的智能制造。
07 未来趋势,高速与高精度的双重要求
随着5G通信、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展,电子产品对点胶工艺的要求将更加严苛。未来PCB自动点胶机的发展将呈现几个明显趋势:
一是向更高速度发展。据行业报告预测,全球全自动高速点胶机市场规模将从2024年的约161.2亿元增长到2031年的接近312亿元,年复合增长率达到9.9%。这表明市场对高速点胶设备的需求将持续增长。
二是向更高精度迈进。随着芯片封装技术的进步和元器件尺寸的缩小,点胶精度要求已经从毫米级提升到微米级,甚至向纳米级发展。如Musashi Engineering的超精密点胶系统已经实现了最小50微米的点胶直径,未来这一精度还将进一步提升。
三是向更智能、更柔性方向发展。集成机器视觉、AI算法和物联网技术的智能点胶系统将成为主流,这些系统能够实现自主检测、自主调整和远程监控,大大提升生产效率和产品质量一致性。
当最后一滴精准的胶点落在微型芯片边缘,这台智能设备已悄然完成了它的使命。在电子制造业的无数条生产线上,自动点胶机不仅仅是机械臂与胶水的简单组合,它们正成为智能制造转型的关键节点。
从精密如艺术品的手工操作到如今微米级的自动化控制,点胶技术的进化史,映射了人类制造精度极限的不断突破。
如今,点胶机上闪烁的信号灯与飞转的机械臂,正以远超人类感知的速度和精度,定义着电子产品的可靠性边界。