网络变压器生产制造目前业界已基本实现了单制程或后段工序全自动生产，如前段的变压器线圈绕线，内Pin脚全自动浸锡，全自动性能测试，以及后段的测试印字包装一体化等；但整个生产制程中制约生产效率，且成本投入最大的工序：线圈绕脚，却始终以人工手工作业的方式完成，无法实现自动化。在各制程逐步实现自动化的情况下，人工绕脚工时占据了整个生产制程的80%。当然，个别生产厂商也有向自动化方向进行尝试，如业界龙头企业普思电子早在2012年就进行了相关自动化制程的研发投入，但最终结果是，效率低、不良高，其生产效率及良率完全无法与人工作业相比较，也就失去了自动化生产提效率、降成本的基本出发点，最后不了了之。究其根本原因在于：一、辨别并拾取线圈引线的复杂性（四色线材穿环后搭配组合形成6根信号引线）；二、牵引线圈引线进行绕脚动作的局限性（网络变压器PIN脚排列相对紧密，绕脚牵引动作空间受到很大限制）。在该工序短时间内无法取得自动化重大突破的背景下，如何优化结构设计提高人工效率就成了可预见的有效的改善方向。对此，我们开发出了变绕脚工艺为挂线工艺的新变压器结构，并通过结构的优化，将原来需要分别进行内Pin脚镀锡和外Pin脚镀锡的两项工艺流程简化为同时浸锡且只浸一次的方式，同时减少了粘接上盖的工序，大大节省人工绕脚工时，并简化了工艺流程，将有效的降低产品生产成本，提升产品竞争力。

1. 现有网络变压器结构及制程介绍

以业界常用插件式20Pin网络变压器结构为例，其制作流程大致分为以下几个步骤：线包自动化机穿绕制->人工绕脚->内Pin脚浸锡焊接->产品初步电气性能测试->点胶粘接固定线包并烘烤->上盖点胶并烘烤固定盖壳->外Pin镀锡->产品丝印->成品测试->包装。如图1所示：绕脚就是人工手持镊子夹住线包信号引线将其缠绕在胶壳Pin脚上，再通过后续的浸锡焊接，实现线包信号引线与胶壳Pin脚物理导通。为了确保缠绕稳固不会松动脱落以及焊接的可靠性，通常要求绕脚圈数单线不低于2圈，绞线则至少1.5圈。以图示20Pin结构为例，一般情况下，有经验的人员完成一个产品20个Pin脚的绕制需要至少60s，平均每个脚为3s；熟练度和经验需要长时间的积累，对新员工而言往往只能做到5s/Pin，上手时间慢，短时间内效率提升不起来。

图1. 绕脚图示

对于经典的插件式20Pin网络变压器，如图2所示，其结构为上下组装式。组装的过程相对简单，但要确保组装的牢固性，通常会在上盖内施加粘接剂，组装后待其固化实现上下结构稳固粘接。固化的方式根据粘接剂的类型和应用可采取烘烤或者自然固化。但，无论是采用哪一种方式，对产品而言都会增加制程时间和设备、人员投入。

2. 新开发嵌入组装式网络变压器结构介绍

还是以经典的插件式20Pin网络变压器为基础进行开发实践，其设计成品呈现如下图2，主要构成分两部分，其一为带有线槽的托盘结构底座，用于收纳线包、梳理引线；另一部分则为带Pin针的上盖部分。制程实现原理如下：

首先，将线包放置于底座中后，区别于原制程工艺的绕脚动作，本设计方案是将各个线包的引线按电气电路梳理至对应底座的线槽中，然后将其卡入治具的夹口进行拉直固定。第二步则是将带Pin针的上盖顺线槽插入底座到一定位置，然后使用刀片将之前固定好的引线延治具切线槽切断，再将上盖完全插入。完成后，由于线包引线和上盖Pin脚均从同一线槽中引入，所以引线与对应Pin脚接触靠拢，再将产品Pin脚浸锡，实现Pin脚和引线的物理连接，产品成型，如图3所示。

图2. 新开发嵌入组装式网络变压器结构

图3.嵌入组装式网络变压器制程简示

以上结构优化后的制程工艺实现了如下3点制程

a. 引线与Pin脚的连接方式由绕脚式，变成挂线式，员工操作不再受限于Pin脚绕几圈，怎么绕，而是直接将其理入线槽后卡入夹口即可，大大节省和绕脚时间。

b. 由于引线在Pin脚根部相连接，浸锡过程除把引线与Pin焊接在一起外，还对整个Pin脚进行了一次镀锡，这个过程相当于实现原结构的内Pin焊锡（引线与Pin焊接）和外Pin焊接（Pin脚镀锡）两个制程工序。减少了制程流程，缩减制程时间。

c. 区别与原结构上盖与下底座的组装固定方式（点胶固化粘接），新开发嵌入组装式网络变压器，上下部分有对应卡扣用于固定，同时，由于产品底部引线与Pin脚焊接形成的焊接锡点也有效的将下底座牢牢的限定住无法脱落，如图3所示。该固定、结合方式替代了施胶和胶水固化的制程，进一步缩减制程时间，减少制程周期，节约生产成本。

3. 新开发网络变压器结构生产实践

由于结构优化所带来的工艺简化，相比与传统的工艺方式和流程，经过生产实践，具有更好成本优势。员工通过简单的培训，教授其基础的线包摆放方向以及引线的对应位置即可上手操作。由于不再以绕脚圈数作为品质考量点，其生产良率也有所提高。

挂线制程的熟练度由分辨引线、牵引至既定位置、卡线三个部分组成，而传统工艺则是分辨引线、牵引至既定位置、绕脚组成，绕脚是其中工时占比最高的动作，约3s，有实际测量，新结构的卡线工时仅仅只有绕脚的三分之一；通过两周的培训操作，新开发的网络变压器结构从线包摆放到挂线完成的时间可以到达30s，比绕线工艺的熟练工40s的工时要低很多。同时，加上减少的外Pin浸锡制程工时，和点胶、上盖、固化的制程工时，新开发之变压器结构可以节省工时20s左右，整体降低30%的生产工时，制程优势明显。

新结构产品品质方面，由于没有的绕脚带来的Pin脚焊点大以及尾线的问题，其焊锡质量明显提高，虚焊及连焊的问题得到有效的解决。在可靠性方面新开发之结构具有完全相同的绝缘隔离性能以及耐环境性，并未因结构的优化造成可靠性的降低。

另外，由于内外Pin脚同镀，以及上盖点胶固化的工艺取消，也可一定程度减少物料及生产设备的投入，使产品生产制程少设备、少物料，更加轻量化投入。

同时，新的结构取消了上盖点胶固化这一需要较长制程时间的工序，使网络变压器后段各制程可以有效衔接，避免制程等待，为后段生产全自动化的研究提供可能。

4. 结语

总之，新开发嵌入组装式网络变压器通过结构的优化，带来生产制程工艺的变革，达到降低生产制程时间、删减制程工序、降低物料投入以及设备投入的目的，更符合当下降低成本投入打造具有竞争力产品的市场需求，在行业自动化瓶颈无法突破的情况下，不失为最有效的解决方法。

参考文献：

【1】 张源、周慧玲、何大鹏，等. IPC-A-610E电子组件的可接受性［S］.2010.