表面安裝技術(SMT) 發(fā)展綜述1

  表面安裝技術(smt)作為新一代電子裝聯(lián)技術已經(jīng)滲透到各個領域，smt發(fā)展迅速、應用廣泛，在許多領域中已經(jīng)或完全取代傳統(tǒng)的電子裝聯(lián)技術，smt以自身的特點和優(yōu)勢，使電子裝聯(lián)技術產(chǎn)生了根本的、革命性的變革，在應用過程中，smt在不斷地發(fā)展完善。smt是由多種技術組合的群體技術，通常包括smt設計、smt設備、smt封裝元器件、smt工藝輔料和smt管理等，下面簡單地介紹一下smt的一些新的發(fā)展。

一、smt線體的發(fā)展

smt生產(chǎn)是面向高產(chǎn)能、高質量的大規(guī)模電子裝聯(lián)生產(chǎn)，smt線體是生產(chǎn)的基礎。

1、smt線體向“綠色"環(huán)保方向發(fā)展

當今人們生活的地球已經(jīng)遭到人們不同程度的損壞，以smt設備為主的smt生產(chǎn)線作為工業(yè)生產(chǎn)的一部分，毫不例外地會對我們的生存環(huán)境產(chǎn)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(chǎn)線的生產(chǎn)過程，無不對環(huán)境存在著這樣或那樣的污染，smt生產(chǎn)線越多、規(guī)模越大，這種污染也就越嚴重，因此，新smt生產(chǎn)線已向"Greed line”既綠色生產(chǎn)線方向發(fā)展。綠色生產(chǎn)線的概念是指從smt生產(chǎn)的一開始就要考慮環(huán)保的要求，分析smt每個生產(chǎn)中將會出現(xiàn)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(guī)范，以適實的、科學的、合理的管理方式維護管理smt生產(chǎn)線的生產(chǎn)，以滿足生產(chǎn)的要求和環(huán)保的要求。這就提示我們，smt生產(chǎn)不僅要考慮生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力，還要考慮smt生產(chǎn)對環(huán)境的影響，從smt建線設計、smt設備選型、工藝材料選擇、環(huán)境與物流管理、工藝廢料的處理及全線的工藝管理均需考慮到環(huán)保的

要求。在未來的世紀中“綠色生產(chǎn)線"將是smt的發(fā)展方向。

2、smt線體向連線高效方向發(fā)展

高生產(chǎn)效率一直是人們追求的目標，smt生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率體現(xiàn)在smt生產(chǎn)線的產(chǎn)能效率和控制效率。產(chǎn)能效率是smt生產(chǎn)線上各種設備的綜合產(chǎn)能，較高的產(chǎn)能來自與合理的配置，高效smt線體已從單路連線生產(chǎn)向雙路連線生產(chǎn)發(fā)展，在減少占地面積的同時，提高生產(chǎn)效率?？刂菩拾ㄞD換和過程控制優(yōu)化及管理優(yōu)化，控制方式上巳從分步控制方式向集中在線優(yōu)化控制方向發(fā)展，生產(chǎn)板轉換時間越來越短。

3、 smt線體向信息集成的柔性生產(chǎn)環(huán)境發(fā)展

隨著計算機信息技術和互聯(lián)網(wǎng)信息技術的發(fā)展，smt線體的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和過程信息控制將逐漸完善，生產(chǎn)線體的維護管理實現(xiàn)數(shù)字信息化，新的smt線體將向信息集成的柔性生產(chǎn)環(huán)境發(fā)展。

  二、smt設備的發(fā)展

    表面安裝技術中smt設備的更新和發(fā)展代表著表面安裝技術的水平，新的smt設備向著高效、靈活、智能、環(huán)保方向發(fā)展。

    1、smt印刷設備

    口新型的模板印刷設備正向雙路送板印刷方向發(fā)展

    為了提高生產(chǎn)效率，盡量減少生產(chǎn)占地面積，新型的smt模板印刷設備正從傳統(tǒng)的輸送和印刷單路印刷電路板(PCB)向雙路PCB的輸送印刷方向發(fā)展，這是適應雙路貼裝和焊接的需要。這種新型的印刷設備在保留印刷機主要性能的基礎上，將傳統(tǒng)的單路輸送和印刷結構改為雙路結構，可以進行雙路PCB的輸入、定位、校正、印刷、檢測和輸送，從而提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，其生產(chǎn)效率比單路結構的印刷機提高50％以上。

    口新型的模板印刷設備正向智能化方向發(fā)展新型的MPM模板印刷設備利用改進的視覺算法，可以更快速準確地將模板與PCB對準，改進后的運動加速度曲線可以提高各軸的運動精度和重復精度，采用四軸同時驅動，提高了速度控制的功效，在智能邏輯化軟件的控制下，可使多種印刷動作同時運作，從而提高了生產(chǎn)效率。這種設備具有獨特的Y軸PCB定位裝置和Z軸PCB定位夾具，可在連續(xù)印刷時提供良好的支撐，再配以自動焊膏點涂裝置，環(huán)境控制裝置和在線SPC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可提供高質量、高效率的模板印刷。

    DEK公司新的模板印刷設備上裝置了智能化的ProFlow DirEkt系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以避免傳統(tǒng)模板印刷設備印刷時錫膏量不足或粘連等問題，該系統(tǒng)只有在需要印錫膏的位置上才擠出錫膏，在移動過程中沒有擠出壓力，不擠錫膏。

    2、smt貼片設備

以自動貼片機為主的貼片設備是表面安裝技術的主要設備，其新的發(fā)展動向有：

口向高效率雙路輸送發(fā)展

    新型貼片機為了更高地提高生產(chǎn)效率，減少工作時間，正向高效率雙路輸送結構發(fā)展。雙路輸送貼片機在保留傳統(tǒng)單路貼片機的性能下，將PCB的輸送、定位、檢測、貼片等設計成雙路結構，這種雙路結構的貼片機其工作方式可分為同步方式和異步方式，同步方式是就兩塊大小相同的PCB由雙路軌道同步送入貼裝區(qū)域進行貼裝’異步方式則是將不同大小的PCB分別送入貼裝區(qū)域，這兩種工作方式均能縮短貼片機的無效工作時間，提高機器的生產(chǎn)效率。

    口向高速、高精度、多功能、智能化方向發(fā)展

    貼片機的貼裝速度與貼裝精度和貼裝功能一直是相對矛盾的，新型貼片機一直在向高速、高精度、多功能方向努力發(fā)展。由于表面安裝元器件(SMC／D)的不斷發(fā)展，其封裝形式也在不斷變化，新的封裝不斷出現(xiàn)，如：GBA、FC、CSP等，對貼片機的要求越來越高。美和法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。

    德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(chǎn)能下有低失誤率，在機器上裝置有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，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。

    口向柔性連接模塊化方向發(fā)展

新型貼片機為了適應性和使用效率向柔性貼裝系統(tǒng)和模塊化結構發(fā)展。日本富士公司一改貼片機的傳統(tǒng)概念，將貼片機分為控制主機和功能模塊機，可以根據(jù)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(jù)需要增加新的功能模塊機。

模塊化發(fā)展的另一種發(fā)展是向功能模塊組件方向發(fā)展，這種發(fā)展是將貼片機的主機作成標準設備，裝備有統(tǒng)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，用戶可以根據(jù)需要在主機上裝置所需的功能模塊組件或更換新的組件，以實現(xiàn)用戶需要的新的功能要求。例如美環(huán)球貼片機，在從點膠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(chǎn)周期短的加工企業(yè)。

  3、smt焊接設備

  1)smt的再流焊接設備

  smt的再流焊接設備向著高效率、多功能、智能化方向發(fā)展：

    口具有獨特的多噴口氣流控制的再流焊爐

    為了更好地控制再流焊爐內(nèi)的溫度場，以達到較好的焊接效果，ERSA的新型再流焊爐在爐內(nèi)裝置了獨特的多噴口氣流控制裝置，爐內(nèi)均勻分布著數(shù)干個小噴嘴，熱氣流通過噴口噴出，在周圍形成微小循環(huán)，以提供佳的溫度分布，該設備采用區(qū)域分離體系，每個區(qū)域內(nèi)氣流速度、氣流方向、空氣量和空氣溫度均由控制軟件進行控制，以達到全面熱風強制對流效果。

    口帶局部強制冷卻的再流焊爐

    新型再流焊爐在爐內(nèi)再流焊區(qū)域的底部或冷卻區(qū)上部增加了強制快速冷卻裝置，采用分段控制方式約束冷卻的速度。再流焊區(qū)域的底部強制冷卻是為了保證雙面smt的再流焊接效果，使雙面smt再流焊的PCB，在再流焊接區(qū)域內(nèi)板的兩面具有30℃以上的溫差，以優(yōu)化工藝；冷卻區(qū)增加的強制快速冷卻裝置確保smt板的良好焊接，得到優(yōu)化的再流焊接曲線。

    口可以監(jiān)測元器件溫度的再流焊爐

    美BTU一種新型的再流焊爐采用了自適應智能再流技術(AIRT)，這種再流焊爐在再流焊接過程中可以監(jiān)測PCB上元器件的溫度變化，它只測量用戶在每個PCB上選定點的溫度。爐內(nèi)的智能溫度攝像頭監(jiān)視板上的元器件、焊膏的實際溫度情況，識別溫度變化，判斷對產(chǎn)品質量的影響程度，為操作人員提供數(shù)據(jù)。這種實時監(jiān)測避免了再流測試板所需的設置時間。

    口帶有雙路輸送裝置的再流焊爐

    BTU的再流焊爐開始裝置了雙路輸送裝置，它的雙路輸送裝置分為三軌制和四軌制。三軌制是在爐內(nèi)的中間安裝一條固定軌道，兩邊安裝兩條可調節(jié)軌道，通過手動調節(jié)或可編程寬度調節(jié)器自動調節(jié)。三軌制適應輸送尺寸相同的PCB；四軌制由兩條外部固定軌道和兩條可調節(jié)內(nèi)部軌道組成，尺寸相同或不相同的PCB均可輸送，如果不需要雙路輸送時可將調節(jié)軌道移向一邊，形成一臺較寬的單路再流焊爐。

    口帶中心支撐裝置的再流焊爐

    隨著PCB的厚度越來越薄和“郵票"板的大量使用。特別是PCB的厚度向O.4-0.2mm發(fā)展，對再流焊爐輸送板的穩(wěn)定性要求越來越高，新型的再流焊爐在輸送軌道的中間安裝了可伸縮中心支撐裝置。這個裝置在控制程序的控制下，需要時它起支撐作用，不需要時自動移到一邊，這樣即可以保持爐內(nèi)整個輸送長度的穩(wěn)定性，又可以很快地改變縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率。

    2)smt的波峰焊接設備

    波峰焊接機在混合裝聯(lián)和雙面smt中應用廣泛，其新發(fā)展有：

    口無助焊劑的波峰焊接機

    隨著人們對環(huán)保意識的增強，滿足PCB潔凈度和焊接質量以及CFC替代物嚴格要求的關鍵是在波峰焊接工藝中消除助焊劑(FLUX)。ERSA新型的波峰焊接機裝置了

一個在惰性氣體環(huán)境內(nèi)工作的超聲波焊錫波，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焊接波中的聲納氣窩效應(Cavitation Effect)來去除。該系統(tǒng)工作的大超聲波頻率為20KHz，幅度為微米級，通過優(yōu)化的幾何波形設計來保證表面安裝和通孔元器件有良好的可焊接性。

    口用氮氣支持錫波的波峰焊接機

    SOTEC新型的波峰焊接機采用Nitro Wave以在基于純氮氣發(fā)出形態(tài)特別的錫波，增強了可焊性，在焊接過程中沒有浮渣，沒有過量的助焊劑、沒有氧化物，從而實現(xiàn)無缺陷波峰焊接。Nitro Wave具有氮氣支持的錫波，其主波從四面溢流形成，流速快、產(chǎn)量高、重復性好、工藝穩(wěn)定。PCB板面干凈，Nitro Wave由碎波適配器、主波分生器、用于減少氧化的法蘭泵軸和氮氣供應裝置組成。

    3)smt的激光焊接設備

    隨著組裝密度的增加，元器件的引腳間距越來越小，傳統(tǒng)的再流焊接對精細間距焊接困難較大，用激光焊接設備就比較方便，激光焊接的能量來自激光源，聚成很小的光點很適合精細間距的焊接。

來源：表面安裝技術(SMT) 發(fā)展綜述1