SMT貼片新工藝與環(huán)保同行

SMT貼片機(jī)行業(yè)是一個(gè)技術(shù)含量相對高的行業(yè)，其核心裝備SMT貼片機(jī)具有精度高重復(fù)定位準(zhǔn)確速度快，SMT是表面組裝技術(shù)Surface Mounted Technology 的英文縮寫：其技術(shù)（表面貼裝技術(shù)）是目前電子組裝行業(yè)里最流行最高效的一種技術(shù)和工藝！

SMT作為新一代的電子裝聯(lián)技術(shù)，近20年來發(fā)展快速，應(yīng)用范圍十分廣泛，己經(jīng)浸透到大部分的電子行業(yè)領(lǐng)域，并且在許多領(lǐng)域中己經(jīng)部分或完全取代了傳統(tǒng)的線路板通孔插裝技術(shù)，特別是2017以來，我國的芯片技術(shù)關(guān)鍵性突破，CPU處理器等國產(chǎn)化，中國電子信息產(chǎn)品制造業(yè)每年都以高速增長，電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模從2010年起已連續(xù)三年居世界第一位。

在中國電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的推動(dòng)下，中國表面貼裝技術(shù)(SMT)和生產(chǎn)線也得到了規(guī)模更加龐大，表面貼裝生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備——自動(dòng)貼片機(jī)的數(shù)量在中國的保有量已位居世界前列。

據(jù)官方統(tǒng)計(jì)：中國進(jìn)口的自動(dòng)貼片機(jī)以廣東省超過30%居首位，其次是江蘇、上海和北京，需求將保持平穩(wěn)增長，隨著我國智能手機(jī)強(qiáng)勢崛起、筆記本電腦和相關(guān)數(shù)碼產(chǎn)品等IT產(chǎn)品占世界總產(chǎn)量超過70%，國內(nèi)的SMT貼片機(jī)行業(yè)也成為全球最大的市場。

國內(nèi)SMT設(shè)備企業(yè)在印刷機(jī)、焊接、檢測等SMT設(shè)備方面已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并憑借市場價(jià)格優(yōu)勢占據(jù)70%～80%的國內(nèi)市場份額。而貼片機(jī)基本是90%進(jìn)口，日本出口到我國占到50%以上。

靜觀貼片機(jī)設(shè)備，國內(nèi)到目前還罕有精密度非常高的產(chǎn)品，這是因?yàn)榫唾N片機(jī)而言，它自身即是高度智能化的機(jī)電一體化設(shè)備，是信息化的產(chǎn)品。研發(fā)貼片機(jī)，能夠股動(dòng)有關(guān)的根底產(chǎn)業(yè)，如精細(xì)機(jī)械制作以及其有關(guān)技能；各種高精細(xì)的傳感技能；各種高性能的馬達(dá)制作技能；圖畫處置以及傳感技能；X-Y伺服控制系統(tǒng)；雜亂的軟件技能等等。盡管很多產(chǎn)業(yè)我們已經(jīng)迎頭趕上，但是SMT 貼片機(jī)研發(fā)方面還需要持續(xù)的加強(qiáng)，主要原因歸納起來有以下幾點(diǎn)：

一是貼片機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高，國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)積累不足。

貼片機(jī)是機(jī)電光等多學(xué)科一體化的高技術(shù)精密設(shè)備，僅元器件就有1到2萬個(gè)，國外貼片機(jī)企業(yè)一般采購其中的70%，另外30%進(jìn)行公司定制，而恰恰是這30%元器件國內(nèi)企業(yè)由于缺乏基礎(chǔ)技術(shù)人才，無法進(jìn)行生產(chǎn)。

二是貼片機(jī)研制費(fèi)用高、投資風(fēng)險(xiǎn)大，民營企業(yè)無法保證持續(xù)的資金投入。

目前，貼片機(jī)生產(chǎn)并未得到政府的足夠重視。以往國有企業(yè)開發(fā)貼片機(jī)，通常是政府撥?？盍㈨?xiàng)攻關(guān)，企業(yè)搞出樣機(jī)組織鑒定，然后項(xiàng)目隨之結(jié)束，缺乏持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力。民營企業(yè)創(chuàng)新活力強(qiáng)，是目前研制貼片機(jī)的主要力量(國內(nèi)從事SMT設(shè)備制造的廠家有幾百家，幾乎都是民營企業(yè))，但規(guī)模小、實(shí)力有限，缺乏生產(chǎn)樣機(jī)后進(jìn)一步研制與提升的資金投入。同時(shí)，國內(nèi)企業(yè)一旦新品研制成功，國外企業(yè)便立馬降價(jià)打壓國內(nèi)企業(yè)，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)研發(fā)資金鏈斷裂，無法在性能日新月異的貼片機(jī)市場競爭中存活。

三是SMT產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。

標(biāo)準(zhǔn)體系是整合供應(yīng)鏈的關(guān)鍵。SMT技術(shù)、新材料和新工藝的快速變化，以及成本和環(huán)保的雙重壓力，迫使產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)頻繁變化，對SMT標(biāo)準(zhǔn)制定提出新的要求。長期以來，我國SMT產(chǎn)業(yè)過度依賴國外IPC標(biāo)準(zhǔn)，未根據(jù)中國SMT產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況制定完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。國內(nèi)雖然制定了GB19247、GB3131、QJ165等標(biāo)準(zhǔn)，但存在標(biāo)準(zhǔn)繁雜、不成體系等問題。

SMT貼片加工的工藝流程可大致分為：印刷、貼片、焊接與檢測(每道工藝中均可加入檢測環(huán)節(jié)以控制質(zhì)量)。SMT技術(shù)以其自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，使電子組裝技術(shù)發(fā)生了根本性、革命性的變化。

高精度錫膏印刷，是SMT生產(chǎn)中重要工序之一。

SMT印刷作為表面貼裝生產(chǎn)線的第一道工序，質(zhì)量的好壞對SMT產(chǎn)品的合格率有著極其重大的影響。影響錫膏印刷質(zhì)量的一個(gè)重要因素是印刷機(jī)各部分的運(yùn)動(dòng)控制精度，目前SMT產(chǎn)品的生產(chǎn)向高產(chǎn)出率和“零缺陷”方向發(fā)展，在生產(chǎn)中，印刷機(jī)需要長時(shí)間穩(wěn)定不間斷地高速運(yùn)行，這對其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度、穩(wěn)定性及可靠性提出了很高的要求，廣大印刷裝配大廠的創(chuàng)新技術(shù)正在不斷挑戰(zhàn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的極限。

對比SMT全線生產(chǎn)線中所有配置設(shè)備，SMT貼片機(jī)集成度最高，產(chǎn)線配置中占到70%份額。

貼片機(jī)是用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度、全自動(dòng)貼放元器件的設(shè)備，關(guān)系到SMT生產(chǎn)線的效率與精度，是SMT生產(chǎn)線最為關(guān)鍵、技術(shù)和穩(wěn)定性要求最高的設(shè)備，往往占了整條生產(chǎn)線投資額的一半以上，其發(fā)展趨勢可用“三高四化”來概括，即高性能、高效率、高集成，柔性化、智能化、綠色化、多樣化。

具體而言，SMT貼片機(jī)經(jīng)過了3代發(fā)展，已由早期的低速度(1-1.5秒/片)和低精度(機(jī)械對中)發(fā)展到高速(0.08秒/片)和高精度(光學(xué)對中，貼片精度±60um/4q)的全自動(dòng)貼片機(jī)。第一代貼片機(jī)不具備視覺識(shí)別器件、精密的伺服系統(tǒng)、自動(dòng)送板及自動(dòng)換嘴功能，只有精度不高的步進(jìn)多軸系統(tǒng);第二代貼片機(jī)具備視覺識(shí)別功能，貼裝頭也由2個(gè)擴(kuò)展到更多數(shù)量，自動(dòng)傳送及進(jìn)口伺服技術(shù)XY軸系統(tǒng)也可以導(dǎo)入；第三代貼片機(jī)具備更高級(jí)別的提升，如器件識(shí)別與貼裝優(yōu)化功能，Z軸高度采用精密的伺服技術(shù)，滿足對不同器件與IC的厚度檢測與補(bǔ)給，高精度的貼裝，第三代貼片機(jī)實(shí)際上是一種精密的工業(yè)機(jī)器人，由計(jì)算機(jī)，光學(xué)，精密機(jī)械，滾珠絲桿，直線導(dǎo)軌，線性馬達(dá)，諧波驅(qū)動(dòng)器以及真空系統(tǒng)和各種傳感器構(gòu)成的機(jī)電一體化的高科技裝備。

伴隨著各種各樣電子設(shè)備的小型化、高功能化，在貼裝形態(tài)中對高密度化和復(fù)雜化的要求比現(xiàn)在更高，特別是對于SMD和半導(dǎo)體的混載貼裝的要求正在日益增加。為了促進(jìn)降低生產(chǎn)成本和縮短交貨時(shí)間，富士機(jī)械制造株式會(huì)社研發(fā)了將半導(dǎo)體的后道工序組合進(jìn)貼裝工序的NXT-H。NXT-H在具有大幅度超過一般貼片機(jī)的高精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高生產(chǎn)率，貼裝精度最高±5μm、產(chǎn)能最高達(dá)24,900CPH。

NXT-H繼承了累計(jì)出廠臺(tái)數(shù)53,000模組的NXT系列理念，作為以貼裝工作頭為主的各單元模組化后，通過供應(yīng)晶圓的裝置MWU12i，廣泛地對應(yīng)4、6、8、12英寸的晶圓尺寸，更換模組可以用1臺(tái)機(jī)器貼裝最多25種晶圓。

高品質(zhì)與綠色同行，SMT回流焊更注重節(jié)能環(huán)保，SMT回流焊是通過重新熔化預(yù)先放置的焊料面形成焊點(diǎn)，在焊接過程中不再加任何額外焊料的一種焊接方法，通過設(shè)備內(nèi)部的加熱電路，將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)，已成為SMT的主流工藝。板卡上的元件大都是通過這種工藝焊接到線路板上的。