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(duì)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(xiě):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(lái)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(lái),我國(guó)的芯片技術(shù)關(guān)鍵性突破,CPU處理器等國(guó)產(chǎn)化,中國(guó)電子信息產(chǎn)品制造業(yè)每年都以高速增長(zhǎng),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(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的推動(dòng)下,中國(guó)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(guó)的保有量已位居世界前列。
據(jù)官方統(tǒng)計(jì):中國(guó)進(jìn)口的自動(dòng)貼片機(jī)以廣東省超過(guò)30%居首位,其次是江蘇、上海和北京,需求將保持平穩(wěn)增長(zhǎng),隨著我國(guó)智能手機(jī)強(qiáng)勢(shì)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(guò)70%,國(guó)內(nèi)的SMT貼片機(jī)行業(yè)也成為全球最大的市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)SMT設(shè)備企業(yè)在印刷機(jī)、焊接、檢測(cè)等SMT設(shè)備方面已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,并憑借市場(chǎng)價(jià)格優(yōu)勢(shì)占據(jù)70%~80%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額。而貼片機(jī)基本是90%進(jìn)口,日本出口到我國(guó)占到50%以上。
靜觀貼片機(jī)設(shè)備,國(guó)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(huà)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(lái)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(guó)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(wàn)個(gè),國(guó)外貼片機(jī)企業(yè)一般采購(gòu)其中的70%,另外30%進(jìn)行公司定制,而恰恰是這30%元器件國(guó)內(nèi)企業(yè)由于缺乏基礎(chǔ)技術(shù)人才,無(wú)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(yíng)企業(yè)無(wú)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(guó)有企業(yè)開(kāi)發(fā)貼片機(jī),通常是政府撥專(zhuān)款立項(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(yíng)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(guó)內(nèi)從事SMT設(shè)備制造的廠家有幾百家,幾乎都是民營(yíng)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(guó)內(nèi)企業(yè)一旦新品研制成功,國(guó)外企業(yè)便立馬降價(jià)打壓國(guó)內(nèi)企業(yè),導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)資金鏈斷裂,無(wú)法在性能日新月異的貼片機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)SMT標(biāo)準(zhǔn)制定提出新的要求。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)SMT產(chǎn)業(yè)過(guò)度依賴(lài)國(guó)外IPC標(biāo)準(zhǔn),未根據(jù)中國(guó)SMT產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況制定完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。國(guó)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(wèn)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(cè)(每道工藝中均可加入檢測(cè)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(shì),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(duì)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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定不間斷地高速運(yùn)行,這對(duì)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(duì)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(lái)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(shì)可用“三高四化”來(lái)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(guò)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(duì)中)發(fā)展到高速(0.08秒/片)和高精度(光學(xué)對(duì)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(jué)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(jué)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(duì)不同器件與IC的厚度檢測(cè)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(duì)高密度化和復(fù)雜化的要求比現(xiàn)在更高,特別是對(duì)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(guò)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(guò)供應(yīng)晶圓的裝置MWU12i,廣泛地對(duì)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(guò)重新熔化預(yù)先放置的焊料面形成焊點(diǎn),在焊接過(guò)程中不再加任何額外焊料的一種焊接方法,通過(guò)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(guò)這種工藝焊接到線路板上的。
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