面向21世纪在表面安装技术

中心论题：

• SMT将成为敏捷的技术装备
• SMT向“绿色”环保方向发展
• SMT设备的发展
• SMT封装元器件及工艺材料的发展

解决方案：

• 面向新世纪的SMT设备将向着高效、柔性、智能、环保方向发展
• 未来的世纪中“绿色生产线”将是SMT的发展方向
• SMB向着多层、高密度、高可靠性方向发展，SMT工艺材料总的是向环保型材料方向发展

表面安装技术（SMT）是最新一代电子装联技术，该技术已经广泛地应用于各个领域的电子装联中，本文将就面向21世纪的表面安装技术发展特点、相关设备的技术动向，作一些简单地介绍。表面安装技术（SMT）作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域，SMT发展迅速、应用广泛，在许多领域中已经或完全取代传统的电子装联技术，SMT以自身的特点和优势，使电子装联技术产生了根本的、革命性的变革，在应用过程中，SMT在不断地发展完善。我国从八十年代初开始尝试引进这种技术，到八十年代中期开始实际应用，进入九十年代随着我国经济的快速发展而得到广泛的应用，SMT已成为电子装联技术工艺水平的衡量尺度，没有采用SMT的电子装联会被认为是落后的工艺水平。因此，SMT不仅在电子行业，而是在我国多种行业中得到了广泛的应用。随着应用的加深，SMT也有了进一步的发展，未来世纪SMT的发展特点如何呢？下面让我们简单地探讨一下。

SMT将成为敏捷的技术装备
未来的世纪竞争将会十分剧烈，以需求拖动的市场将变化莫测，在这样一种剧烈的、变化莫测的市场中，未来的竞争成功企业就要能通过敏捷的工艺技术装备系统和迅速准确的通讯与信系统，及时抓住市场机遇创造营销机会，在竞争中获胜得利。因此，SMT的发展使SMT的工艺技术装备向着敏捷、柔性、快速反应的方向发展。
　　
大家知道我们的SMT经历了从单台设备生产到多台设备连线生产的过程，目的是提高工业产量形成规模。高生产效率一直是人们追求的目标，SMT生产线的生产效率体现在SMT生产线的产能效率和控制效率。产能效率是SMT生产线上各种设备的综合产能，较高的产能来自与合理的配置，高效SMT线体已从单路连线生产向双路连线生产发展，在减少占地面积的同时，提高生产效率。通常我们在建线设计时考虑比较多的是设备，在进行设备选择时，更多的是考虑速度和精度，而在控制效率方面考虑较少或没有考虑，控制效率包括转换和过程控制优化及管理优化，在这方面敏捷模式就是在计算数据网络的支持下，采用智能控制方式，优化设计参数、控制进程和贴装方式，能准确有效地转换模式和调换参数，实现无缺陷生产。目前，国外一些先进的SMT生产线生产板转换时间可以控制在十分钟以内。随着计算机信息技术和互联网信息技术的不断发展，SMT生产线的产品数据管理和过程信息控制将逐渐完善，生产线的生产数据、维护管理可以得到网络的支持，从而实现对用户需求的快速响应，新的SMT将向信息集成的、敏捷的、柔性生产环境发展。

SMT向“绿色”环保方向发展
当今人们生活的地球已经遭到人们不同程度的损坏，以SMT设备为主的SMT生产线作为工业生产的一部分，毫不例外地会对我们的生存环境产生破坏，从电子元器件的包装材料、胶水、焊锡膏、助焊剂等SMT工艺材料，到SMT生产线的生产过程，无不对环境存在着这样或那样的污染，SMT生产线越多、规模越大，这种污染也就越严重，因此，未来SMT生产线已向“Green line”既绿色生产线方向发展。绿色生产线的概念是指从SMT生产的一开始就要考虑到环保的要求，分析SMT每个生产环节中将会出现的污染源及污染程度，从而选择相应的SMT设备和工艺材料，制定相应的工艺规范，营造相应的生产条件，以适实的、科学的、合理的管理方式维护管理SMT生产线的生产，以满足生产的需要和环保的要求。这就提示我们，SMT生产不仅要考虑生产规模和生产能力，还要考虑SMT生产对环境的影响，从SMT建线设计、SMT设备选型、工艺材料选择、环境与物流管理、工艺废料的处理及全线的工艺管理均需要考虑到环保的要求。在未来的世纪中“绿色生产线”将是SMT的发展方向，SMT设计应提倡绿色设计。

SMT设备的发展
表面安装技术中SMT设备的更新和发展代表着表面安装技术的水平，面向新世纪的SMT设备将向着高效、柔性、智能、环保方向发展。

a.高效的SMT设备
高效的SMT设备在向改变结构和提高性能的方向发展：在结构向双路送板模式和多工作头、多工作区域发展。为了提高生产效率，尽量减少生产占地面积，新型的SMT设备正从传统的单路印刷电路板（PCB）输送向双路PCB的输送结构发展，贴装工作头结构在向多头结构和多头联动方向发展，像富士公司的QP132E采用了16个工作头联动的结构。印刷机、贴片机、再流焊机等都有双路结构的设备。这将使生产效率有较大的提高。
　　
在性能上贴片机向高速、高精度、多功能和智能化方向发展。贴片机的贴装速度与贴装精度和贴装功能一直以来是相对矛盾的，新型贴片机一直在向高速、高精度、多功能方向努力发展。由于表面安装元器件（SMC/D）的不断发展，其封装形式也在不断变化，新的封装不断出现，如：GBA、FC、CSP等，对贴片机的性能要求越来越高。
　　
一些公司的贴片机为了提高贴装速度采用了“飞行检测”技术，在贴片机工作时，贴片头吸片后边运行边检测，以提高贴片机的贴装速度。通常的“飞行检测”多用于片式元件和小规模的集成电路，因而许多机器贴片式元件的速度必将快，贴大型的集成电路就必较慢，新型贴片机将视觉系统与贴片头配置在一起，得高了对较大集成电路的贴装速度。例如Europlacer的贴片机在其旋转工作头的旁边加有视觉系统，当第一个吸嘴吸起元器件后，第二个吸嘴吸元件的同时，第一个元器件已送到视觉系统进行检测，这样不仅缩短了工作头的贴片时间，而且增强了贴装功能，因而用它贴片式元件和贴集成电路速度是一样的，这就模糊了高速机与高精度机的概念。它能以每小时20000片的速度贴0402-50mm2的QFP等多种元器件。
　　
德国SIMENS公司在其新的贴片机上引入了智能化控制，可以使贴片机保持较高的产能下有最低失误率，在机器上装置的FC Vision模块和Flux Dispenser等以适应FC的贴装需要。
　　
日本YAMAHA公司在新推出的YV-88X机型中引入了双组旋转贴片头和数码摄像头，不但提高了集成电路的贴装速度，而且又保证了较好的贴装精度。
　　
韩国Mirae的贴片机在驱动装置上采用了线性马达和悬浮技术，使的机器在运行时噪音低、振动小。
新一代贴片机的贴片速度有了较大的提高，富士的QP132E贴片速度可达每小时13.3万片，飞利浦的FCM Base II贴片速度可达每小时9.6万片，西门子的HS-50贴片速度可达每小时5.0万片。

b.柔性模块化的SMT设备
新型贴片机为了增强适应性和使用效率向柔性贴装系统和模块化结构发展。日本富士公司QP242E一改贴片机的传统概念，将贴片机分为控制主机和功能模块机，可以根据用户的不同需要，由控制主机和功能模块机柔性组合来满足用户的需要，模块机有不同的功能，针对不同元器件的贴装要求，可以按不同的精度和速度进行贴装，以达到较高的使用效率，当用户有新的要求时，可以根据需要增加新的功能模块机。
　　
模块化发展的另一种发展是向功能模块组件方向发展，这种发展是将贴片机的主机作成标准设备，装备有统一的标准的机座平台和通用的用户接口，将点胶贴片的各种功能作成功能模块组件，以实现用户需要的新的功能要求。例如美国环球贴片机，在从点胶机到贴片的功能互换时，只需要将点胶组件与贴片组件互换。这种设备适合多任务、多用户、投产周期短的加工企业。

c.环保型的SMT设备
随着人们对环保要求的不断提高，一些环保型的SMT设备随之出现，如富士公司的NP133E采用立式旋转头设计，实现了较低的噪音。ERSA新型的波峰焊接机装置了一个在惰性气体环境内工作的超声波系统，以取代助焊剂装置。这种超声波在焊接前可以在PCB表面除去氧化物，PCB和元器件表面的氧化物由该系统产生中的声纳气窝效应（Cavitation Effect)来去除。这就从根本上去除了生产中助焊剂带来的污染，因此也就避免了清洗带来的二次污染。向SOTEC公司的波峰焊接机等为了减少工作过程中热熔铅及助焊剂对环境的污染采用热熔铅及助焊剂过滤装置等。

SMT封装元器件及工艺材料的发展
a.SMT封装元器件的发展
SMT封装元器件主要有表面安装元件（SMC）、表面安装器件（SMD)和表面安装电路板（SMB）。SMC向微型化大容量发展，最新SMC元件的规格为0201。在体积微型化的同时其容量向大的方向发展。SMD向小体积、多引脚方向发展，SMD经历了由大体积少引脚向大体积多引脚的发展。现在已经开始由大体积多引脚向小体积多引脚的发展。例如BGA向CSP的发展。倒装片（FC）应用将越来越多。SMB则向多层、高密度、高可靠性方向发展，随着电子装联向更高密度的发展，SMB向着多层、高密度、高可靠性方向发展，许多SMB的层数已多达十几层以上，多层的柔性SMB也有较快的发展。

b.SMT工艺材料的发展
SMT工艺材料常用的包括：条形焊料、膏状焊料、助焊剂、稀释剂和清洗剂等。其助焊材料是向免清洗方向发展，焊料则向无铅型、低铅、低温方向发展，总的方向是向环保型材料方向发展。

以上简单地介绍了SMT的一些发展，由于SMT发展快，新产品、新技术层出不穷，因此这里仅作简单地介绍。

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