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使用3D打印技术为客户贴装挑战提供独特解决方案

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29 7 月, 2015

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2015年7月28日 – 为了不断创新、不断缩减产品上市时间，我们一直坚持在“以客户为导向”的解决方案中使用最新科技。最近的一个例子，便是我们新近采购的3D打印机。

早在2014年，我们便意识到，可将3D打印机纳入为环球仪器治具解决方案的一部分；有了3D打印机，我们可以更灵活地制作治具原型，在更短的时间内制作可用产品并送到客户手中。于是我们购买了Fortus 400MC 3D打印机。它将热融材料从喷头挤出（可以把喷头想象成热熔胶枪），将产品的横截面逐层打印出来；一个截面完成后，打印底座降低，喷头进行下一层的喷涂；这些横截面粘合在一起便形成了一个完整的三维物体。这种技术被称熔融沉积造型术（Fused deposition modeling, FDM），它使用塑料材料（如ABS，静电耗散型ABS，聚碳酸酯，尼龙）来“打印”物体。打印时间取决于物体体积，范围从20分钟到24小时。

3D打印机如何工作？

先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的横截面，横截面可薄至15微米。打印机读取文件中的横截面信息，继而逐层打印。

Fortus400工作视频：

[icon icon=”film” size=”small” style=”simple” shape=”inherit”][/icon] 视频: 熔融沉积造型工艺

3D打印不只是一项非常酷的技术，它还非常有用。我们会说到环球仪器是如何使用3D打印机的；不过在那之前，要先简单介绍一下DIMM连接器（双列直插内存模组）。

为了适应如个人电脑，工作站和服务器等设备的储存器需求，电子制造商们在PCB上安装了DIMM连接器。DIMM连接器由一系列动态随机存储器集成电路器件组成。

当前的DIMM技术基于DDR3内存设备，从2007年开始使用。随着对更高性能与带宽需求的不断增加，DDR3现在已达到了其技术极限，最终将无法满足该需求；于是基于DDR4内存设备的新一代DIMM连接器诞生了。DDR4 DIMM连接器具备更高的性能，提升了数据完整性且能耗更低。因为这种功能上的进步，电子行业现在正在从DDR3向DDR4过渡。

DDR4 DIMM连接器给电子制造商们带来了装配上的挑战。首先，引脚间距更小。DDR3 DIMM连接器通常有240个引脚，而DDR4 DIMM连接器有288个引脚—元件大小不变，引脚数量却增加了20%！其次，为了让信号路由更容易，增加信号层的数量以驱动更多的功能，厂商们增加了DDR4 DIMM连接器的高度和厚度。最后，基于上述因素，手工精确装配DDR4 DIMM连接器变得很困难。手工插件经常会导致引脚的弯曲，因为操作员无法保证插件时手部用力的平衡。操作员也无法持续不间断地检查DDR4 DIMM连接器的每一个引脚。手工插件的精确度太低，从而导致较低的产量与直通率，因此将DDR4 DIMM连接器插件自动化势在必行。

了解了DDR4带来的挑战之后，我们现在要讲一讲，环球仪器是如何帮助客户实现DDR4 DIMM连接器装配自动化的：

我们的大客户之一，一家全球知名EMS公司，告诉我们他们在DDR4 DIMM连接器的装配上遇到了困难。他们目前使用人工方式，在每个PCB上安装24个DDR4 DIMM连接器。而连接器的包装方式，是真空批量包装（见附图A）。这种类型的包装，使得贴片机不能有效地拾取元件；这也是制造商们目前仍然手工安装这类连接器的主要原因之一。没有适当的包装解决方案，这一工艺便不能实现自动化。

使用3D打印机技术，我们为DDR4 DIMM连接器创造出一种新的包装解决方案，矩阵式托盘送料器（见附图B）。我们使用了一种特殊的防静电材料，在3D打印机上打印出这个送料器。矩阵式托盘机送料器能够持续稳定地将DDR4 DIMM连接器送入SMT设备，从而达到自动、精准的贴装。这一送料解决方案，使得客户得以实现DDR4 DIMM连接器从手动安装到自动安装的过渡（见附图C）。除了这款新型送料器，我们提供给客户的最终解决方案还包括新夹具/适配器的创造，以及对贴片机的视觉系统的修改，帮助客户将直通率从85%提升至 99 %，也就是14 %的改善！

想要了解更多关于DIMM连接器的信息？请关注我们在近期内将会发表的帖子“从DDR3向DDR4过渡的电子制造业”。

附图A – 真空批量包装DDR4 DIMM连接器