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走进TDK珠海保税区工厂,探寻高端元件制造的秘密
wangying | 2018-09-10 09:53:44    阅读:10156   发布文章
        我们身边无处不在的电子产品,小到手机和可穿戴电子,大到汽车和铁路机车等,都离不开电子元件,诸如电阻、电容器、薄膜、模组等,它们用量巨大,不可或缺,看似简单而里面蕴藏着丰富内涵。 1.png

        那么在工厂中,这些元件是如何生产出来的?近日,电子产品世界记者等国内部分记者参观了TDK集团的爱普科斯(珠海保税区工厂)(简称:珠海FTZ工厂),并访问了工厂的总裁及首席执行官兼TDK压敏电阻事业部负责人安柯南(Frederico Knorr)先生。 

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        年产能:25亿元件
        据悉,珠海FTZ工厂从事无源元件的生产等业务,主要产品是直流薄膜电容器、电力电容器、压敏电阻、PTC热敏电阻和NTC温度传感器等。工厂成立于1998 年,起初生产陶瓷材料。历经二十年发展,现有员工已达近3200名,其中有超过100名的研发队伍,成为TDK压敏电阻和直流薄膜电容器的全球研发中心。工厂占地面积约6万平方米。
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        目前珠海FTZ工厂每年生产超过25亿个元件,每年运送超过15600吨的材料和成品,消耗4500吨陶瓷材料,生产1400吨金属化合物。工厂拥有4000多套设备,有将近300家供应商合作,更重要的是拥有74套机器人,按每万名员工拥有的机器人数量计算,名列世界领先地位。

        该工厂还通过了适用于相关行业内的所有国际标准认证,值得一提的是两个非常特别的标准——IRIS和ISO 3834,其中IRIS是铁路应用中的特定认证。通过认证,可以为铁路应用提供元件。而ISO3834只是铁路焊接行业的一个特殊标准,员工必须通过认证才能在元件上进行正确的焊接。这种焊接是一种油气混合的焊接技术,这样才能保证交付给客户质量合格的元件。

4QQ截图20180910095627.png满足自动化生产的必备条件
        当前新电子产品发展迅速,为了适应快速变化的产业发展趋势,珠海FTZ工厂采取了一系列措施。
        首先,自动化是提高质量的关键之一。珠海FTZ工厂引进了最先进的机器人及其自动化技术,确保操作不断重复而无偏差。
        其次,珠海FTZ工厂还不断投资新技术,例如铜浆的生产,以改善质量、降低成本。
        再有,珠海FTZ工厂正在不断扩大产能,以缩短交货周期,例如正在扩大陶瓷生产产能。

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        研发中心是珠海FTZ工厂的一个非常重要的组成部分,可以为客户提供快速的解决方案。研发中心已开发了耐高温、高湿的产品,此外还有硅酸盐涂层压敏电阻、电动汽车用薄膜电容器等。珠海FTZ工厂还开发了用于汽车空调的温度传感器,以及用于工业的高压保护元件集成模块等。另一个创新案例是开发了热保护型压敏电阻用以避免恶劣条件下器件过载或老化引起的火灾风险。

        产品、工艺和材料的研发
        珠海FTZ工厂非常注重技术开发,拥有超过百人的超强研发团队,主要设计和开发新产品和工艺流程,已成功申请了30多项专利,开发了30多种新产品系列、20多种新材料和工艺。
        两个创新产品的例子如下。
        第一个是热保护型压敏电阻,它外表看起来很简单,但里面是一个复杂的结构,器件内部集成了一个低温焊点和一个精巧的机械驱动装置,可以确保在元件过热情况下将元件从应用电路中断开,从而避免损坏设备和引发火灾。

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        另外一个例子是低噪电容器。这种电容器被设计成了小于70 dB的方案。实际上,很多设备会产生噪声,例如在会议室使用的投影仪,还有在家里看电影时都不希望受到噪声的干扰,因此,珠海FTZ工厂把电容器设计成了小于70 dB的噪声,70 dB是两个人谈话和讨论问题的噪声范围。要实现噪音低于70dB,背后要实现非常复杂的解决方案。
        在工艺和材料方面,珠海FTZ工厂的核心竞争力之一是自己生产部分原材料。例如下图是珠海FTZ工厂核心材料内部生产的技术,左图看起来像是一个实验室,但其实是一条铜浆生产线,这些自产的铜浆用来保证电极材料的品质,它们用于焊接元件。
7.png        上图的右图是铜电极浆料生产线,珠海FTZ工厂最近已开始使用自产的铜电极。同时,FTZ工厂还生产金属化薄膜和塑料薄膜等产品。相比之下,友商往往是从供应商那里采购;珠海FTZ工厂之所以这样做,是自信可以做得更好。
        实际上,就工艺过程开发而言,珠海FTZ工厂追求“理想化工艺过程”。所谓“理想化工艺过程”,指如果您想生产某种东西,例如生产一支激光笔,需要把零件组装在一起,如何用最佳、最有效的方式去做?当然,这看起来很简单,但是对于一个正在运行的生产线,例如珠海FTZ工厂每年生产25亿个元件,应该如何去设计?这相当复杂。因此,珠海FTZ工厂还和很多大企业、高校建立了伙伴关系,来支持珠海FTZ工厂技术的提高,以及对新材料、新制程进行技术研究。

8QQ截图20180910100023.png图:核心材料内部生产线

        当然,上述这些技术非常重要,但是不可忽略的一点是人是非常重要的,没有这些人就什么都做不成。

        例如,下图是一台保护陶瓷元件组装的全自动生产线,这是一个非常复杂的设备,是一个带有摄像头的机器人和人协作完成的。右边可以看到原来的生产方式是手工操作,珠海FTZ工厂的全自动生产线完全是由自己工厂的工程师设计出来的。这条传动式生产线能够非常稳定地生产,以长时间地保证产品质量,并且降低报废和浪费;同时整个生产时间也缩短了50%。

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        神奇的机器人实验室
        当前,工业4.0、智能制造、智慧工厂是大势所趋。作为国际化工厂,珠海FTZ工厂设有机器人实验室。

        据悉,设计机器人实验室有五个目的:1.所有项目上自动化产线之前,都要在这里进行验证。2.培训工程师和技术人员。3.关键自动化模块在改造之前,对有难度、技术不确定、高风险自动化模块,进行功能性和稳定性验证。即所有自动化设备敲定之前,都要在这里走一圈,进行相关的实验和验证,以保证自动化项目进入产线后能够满足要求。4.在新产品、新工序开发中,需要做一些辅助实验。5.对本土机器人的性能确认。为了降低成本,珠海FTZ工厂希望今后引进越来越多的本土机器人,因此在使用本土机器人前进行性能确认。
        在第一个演示中(下图),电子产品世界的记者看到有两个六轴机器人,国际品牌机器人(黄色)精度是±0.02mm,本土品牌机器人(蓝色)的精度是±0.03mm。两个机器人协同工作,可以精确地把电极片放在瓷片上,如果瓷片位置偏移一些,机器人仍能准确找到瓷片和放置上电极片。
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        另一个演示是4K视觉检测,用来检测圆柱形的工件。只见机器人可以在线检测工件的端面和360°环面,看它们是否符合精度要求,上面是否有灰尘等。
        据介绍,这个机器人实验室非常重要。以前工程师只能到供应商那边做测试,但是有了这个实训实验室以后,工程师可以在这个实验室、任何时候验证他们的想法和设计,并可以开发新的设备、新的机器,来改造过程和质量。

        中国:TDK最大的市场
        TDK成立于1935年,总部设在日本,全球雇员约10万人。2008年,TDK收购了爱普科斯(含爱普科斯珠海保护区工厂)。TDK主要开发、制造和销售电子元件。截至2018年3月31日,TDK 2018年财年销售额达1.3万亿日元。多年来保持业务逐年增长。
        中国是TDK最大的区域市场,在华共有12 家工厂和19个销售办事处,生产、研发和销售TDK和爱普科斯(EPCOS)品牌产品,以满足汽车、工业及能源、信息和通信技术、家庭和医疗保健等行业的市场需求。如今,TDK 集团全球员工约有一半以上是大中华区员工。

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        TDK:矢志创新80载,小元件托起大乾坤
        1930年,东京工业大学的两位博士——加藤与五郎博士、武井武博士发明了一种叫做铁氧体的磁性材料,其用途当时还是未知数。为了探索其潜能,1935年加藤博士创立了东京电气化学工业株式会社,1983年,公司正式更名为TDK,由Tokyo(东京)Denki(电气)Kagaku(化学)的首字母组成。
        八十多年来,TDK的发展与社会历史的发展密切相关。包括多层电子元件,有了这些1980年才被生产制造出来的小元件,才有了我们今天使用的电话、笔记本电脑、汽车电子等产品。
        以丰富的创造力回馈文化与产业,这是TDK的企业宗旨。TDK与全球领军企业合作,加速发展。TDK尊重文化产业,积极接受新事物。同时具有多样化业务,与集团各企业协同,使其步步为营。TDK广纳人才,积极招揽外籍员工。TDK积极赞助两年一次的世界田径竞标赛、管弦乐团音乐会……。
        电子元件虽小,背后却有大理念。TDK相信,附有灵感的创意改变世界,并将以创意谱写未来,即:Attracting Tomorrow。

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