中心論題:
- SMT將成為敏捷的技術裝備
- SMT向“綠色”環保方向發展
- SMT設備的發展
- SMT封裝元器件及工藝材料的發展
解決方案:
- 面向新世紀的SMT設備將向著高效、柔性、智能、環保方向發展
- 未來的世紀中“綠色生產線”將是SMT的發展方向
- SMB向著多層、高密度、高可靠性方向發展,SMT工藝材料總的是向環保型材料方向發展
表面安裝技術(SMT)是最新一代電子裝聯技術,該技術已經廣泛地應用于各個領域的電子裝聯中,本文將就面向21世紀的表面安裝技術發展特點、相關設備的技術動向,作一些簡單地介紹。表面安裝技術(SMT)作為新一代電子裝聯技術已經滲透到各個領域,SMT發展迅速、應用廣泛,在許多領域中已經或完全取代傳統的電子裝聯技術,SMT以自身的特點和優勢,使電子裝聯技術產生了根本的、革命性的變革,在應用過程中,SMT在不斷地發展完善。我國從八十年代初開始嘗試引進這種技術,到八十年代中期開始實際應用,進入九十年代隨著我國經濟的快速發展而得到廣泛的應用,SMT已成為電子裝聯技術工藝水平的衡量尺度,沒有采用SMT的電子裝聯會被認為是落后的工藝水平。因此,SMT不僅在電子行業,而是在我國多種行業中得到了廣泛的應用。隨著應用的加深,SMT也有了進一步的發展,未來世紀SMT的發展特點如何呢?下面讓我們簡單地探討一下。
SMT將成為敏捷的技術裝備
未來的世紀競爭將會十分劇烈,以需求拖動的市場將變化莫測,在這樣一種劇烈的、變化莫測的市場中,未來的競爭成功企業就要能通過敏捷的工藝技術裝備系統和迅速準確的通訊與信系統,及時抓住市場機遇創造營銷機會,在競爭中獲勝得利。因此,SMT的發展使SMT的工藝技術裝備向著敏捷、柔性、快速反應的方向發展。
大家知道我們的SMT經歷了從單臺設備生產到多臺設備連線生產的過程,目的是提高工業產量形成規模。高生產效率一直是人們追求的目標,SMT生產線的生產效率體現在SMT生產線的產能效率和控制效率。產能效率是SMT生產線上各種設備的綜合產能,較高的產能來自與合理的配置,高效SMT線體已從單路連線生產向雙路連線生產發展,在減少占地面積的同時,提高生產效率。通常我們在建線設計時考慮比較多的是設備,在進行設備選擇時,更多的是考慮速度和精度,而在控制效率方面考慮較少或沒有考慮,控制效率包括轉換和過程控制優化及管理優化,在這方面敏捷模式就是在計算數據網絡的支持下,采用智能控制方式,優化設計參數、控制進程和貼裝方式,能準確有效地轉換模式和調換參數,實現無缺陷生產。目前,國外一些先進的SMT生產線生產板轉換時間可以控制在十分鐘以內。隨著計算機信息技術和互聯網信息技術的不斷發展,SMT生產線的產品數據管理和過程信息控制將逐漸完善,生產線的生產數據、維護管理可以得到網絡的支持,從而實現對用戶需求的快速響應,新的SMT將向信息集成的、敏捷的、柔性生產環境發展。
SMT向“綠色”環保方向發展
當今人們生活的地球已經遭到人們不同程度的損壞,以SMT設備為主的SMT生產線作為工業生產的一部分,毫不例外地會對我們的生存環境產生破壞,從電子元器件的包裝材料、膠水、焊錫膏、助焊劑等SMT工藝材料,到SMT生產線的生產過程,無不對環境存在著這樣或那樣的污染,SMT生產線越多、規模越大,這種污染也就越嚴重,因此,未來SMT生產線已向“Green line”既綠色生產線方向發展。綠色生產線的概念是指從SMT生產的一開始就要考慮到環保的要求,分析SMT每個生產環節中將會出現的污染源及污染程度,從而選擇相應的SMT設備和工藝材料,制定相應的工藝規范,營造相應的生產條件,以適實的、科學的、合理的管理方式維護管理SMT生產線的生產,以滿足生產的需要和環保的要求。這就提示我們,SMT生產不僅要考慮生產規模和生產能力,還要考慮SMT生產對環境的影響,從SMT建線設計、SMT設備選型、工藝材料選擇、環境與物流管理、工藝廢料的處理及全線的工藝管理均需要考慮到環保的要求。在未來的世紀中“綠色生產線”將是SMT的發展方向,SMT設計應提倡綠色設計。
SMT設備的發展
表面安裝技術中SMT設備的更新和發展代表著表面安裝技術的水平,面向新世紀的SMT設備將向著高效、柔性、智能、環保方向發展。
a.高效的SMT設備
高效的SMT設備在向改變結構和提高性能的方向發展:在結構向雙路送板模式和多工作頭、多工作區域發展。為了提高生產效率,盡量減少生產占地面積,新型的SMT設備正從傳統的單路印刷電路板(PCB)輸送向雙路PCB的輸送結構發展,貼裝工作頭結構在向多頭結構和多頭聯動方向發展,像富士公司的QP132E采用了16個工作頭聯動的結構。印刷機、貼片機、再流焊機等都有雙路結構的設備。這將使生產效率有較大的提高。
在性能上貼片機向高速、高精度、多功能和智能化方向發展。貼片機的貼裝速度與貼裝精度和貼裝功能一直以來是相對矛盾的,新型貼片機一直在向高速、高精度、多功能方向努力發展。由于表面安裝元器件(SMC/D)的不斷發展,其封裝形式也在不斷變化,新的封裝不斷出現,如:GBA、FC、CSP等,對貼片機的性能要求越來越高。
一些公司的貼片機為了提高貼裝速度采用了“飛行檢測”技術,在貼片機工作時,貼片頭吸片后邊運行邊檢測,以提高貼片機的貼裝速度。通常的“飛行檢測”多用于片式元件和小規模的集成電路,因而許多機器貼片式元件的速度必將快,貼大型的集成電路就必較慢,新型貼片機將視覺系統與貼片頭配置在一起,得高了對較大集成電路的貼裝速度。例如Europlacer的貼片機在其旋轉工作頭的旁邊加有視覺系統,當第一個吸嘴吸起元器件后,第二個吸嘴吸元件的同時,第一個元器件已送到視覺系統進行檢測,這樣不僅縮短了工作頭的貼片時間,而且增強了貼裝功能,因而用它貼片式元件和貼集成電路速度是一樣的,這就模糊了高速機與高精度機的概念。它能以每小時20000片的速度貼0402-50mm2的QFP等多種元器件。
德國SIMENS公司在其新的貼片機上引入了智能化控制,可以使貼片機保持較高的產能下有最低失誤率,在機器上裝置的FC Vision模塊和Flux Dispenser等以適應FC的貼裝需要。
日本YAMAHA公司在新推出的YV-88X機型中引入了雙組旋轉貼片頭和數碼攝像頭,不但提高了集成電路的貼裝速度,而且又保證了較好的貼裝精度。
韓國Mirae的貼片機在驅動裝置上采用了線性馬達和懸浮技術,使的機器在運行時噪音低、振動小。
新一代貼片機的貼片速度有了較大的提高,富士的QP132E貼片速度可達每小時13.3萬片,飛利浦的FCM Base II貼片速度可達每小時9.6萬片,西門子的HS-50貼片速度可達每小時5.0萬片。
b.柔性模塊化的SMT設備
新型貼片機為了增強適應性和使用效率向柔性貼裝系統和模塊化結構發展。日本富士公司QP242E一改貼片機的傳統概念,將貼片機分為控制主機和功能模塊機,可以根據用戶的不同需要,由控制主機和功能模塊機柔性組合來滿足用戶的需要,模塊機有不同的功能,針對不同元器件的貼裝要求,可以按不同的精度和速度進行貼裝,以達到較高的使用效率,當用戶有新的要求時,可以根據需要增加新的功能模塊機。
模塊化發展的另一種發展是向功能模塊組件方向發展,這種發展是將貼片機的主機作成標準設備,裝備有統一的標準的機座平臺和通用的用戶接口,將點膠貼片的各種功能作成功能模塊組件,以實現用戶需要的新的功能要求。例如美國環球貼片機,在從點膠機到貼片的功能互換時,只需要將點膠組件與貼片組件互換。這種設備適合多任務、多用戶、投產周期短的加工企業。
c.環保型的SMT設備
隨著人們對環保要求的不斷提高,一些環保型的SMT設備隨之出現,如富士公司的NP133E采用立式旋轉頭設計,實現了較低的噪音。ERSA新型的波峰焊接機裝置了一個在惰性氣體環境內工作的超聲波系統,以取代助焊劑裝置。這種超聲波在焊接前可以在PCB表面除去氧化物,PCB和元器件表面的氧化物由該系統產生中的聲納氣窩效應(Cavitation Effect)來去除。這就從根本上去除了生產中助焊劑帶來的污染,因此也就避免了清洗帶來的二次污染。向SOTEC公司的波峰焊接機等為了減少工作過程中熱熔鉛及助焊劑對環境的污染采用熱熔鉛及助焊劑過濾裝置等。
SMT封裝元器件及工藝材料的發展
a.SMT封裝元器件的發展
SMT封裝元器件主要有表面安裝元件(SMC)、表面安裝器件(SMD)和表面安裝電路板(SMB)。SMC向微型化大容量發展,最新SMC元件的規格為0201。在體積微型化的同時其容量向大的方向發展。SMD向小體積、多引腳方向發展,SMD經歷了由大體積少引腳向大體積多引腳的發展。現在已經開始由大體積多引腳向小體積多引腳的發展。例如BGA向CSP的發展。倒裝片(FC)應用將越來越多。SMB則向多層、高密度、高可靠性方向發展,隨著電子裝聯向更高密度的發展,SMB向著多層、高密度、高可靠性方向發展,許多SMB的層數已多達十幾層以上,多層的柔性SMB也有較快的發展。
b.SMT工藝材料的發展
SMT工藝材料常用的包括:條形焊料、膏狀焊料、助焊劑、稀釋劑和清洗劑等。其助焊材料是向免清洗方向發展,焊料則向無鉛型、低鉛、低溫方向發展,總的方向是向環保型材料方向發展。
以上簡單地介紹了SMT的一些發展,由于SMT發展快,新產品、新技術層出不窮,因此這里僅作簡單地介紹。
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