表面安装技术(SMT) 发展综述1

  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。smt是由多种技术组合的群体技术，通常包括smt设计、smt设备、smt封装元器件、smt工艺辅料和smt管理等，下面简单地介绍一下smt的一些新的发展。

一、smt线体的发展

smt生产是面向高产能、高质量的大规模电子装联生产，smt线体是生产的基础。

1、smt线体向“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，新smt生产线已向"Greed 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环保的要求，分析smt每个生产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，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，以满足生产的要求和环保的要求。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。

2、smt线体向连线高效方向发展

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。控制效率包括转换和过程控制优化及管理优化，控制方式上巳从分步控制方式向集中在线优化控制方向发展，生产板转换时间越来越短。

3、 smt线体向信息集成的柔性生产环境发展

随着计算机信息技术和互联网信息技术的发展，smt线体的产品数据管理和过程信息控制将逐渐完善，生产线体的维护管理实现数字信息化，新的smt线体将向信息集成的柔性生产环境发展。

  二、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，新的smt设备向着高效、灵活、智能、环保方向发展。

    1、smt印刷设备

    口新型的模板印刷设备正向双路送板印刷方向发展

    为了提高生产效率，尽量减少生产占地面积，新型的smt模板印刷设备正从传统的输送和印刷单路印刷电路板(PCB)向双路PCB的输送印刷方向发展，这是适应双路贴装和焊接的需要。这种新型的印刷设备在保留印刷机主要性能的基础上，将传统的单路输送和印刷结构改为双路结构，可以进行双路PCB的输入、定位、校正、印刷、检测和输送，从而提高了产品的生产效率，其生产效率比单路结构的印刷机提高50％以上。

    口新型的模板印刷设备正向智能化方向发展新型的MPM模板印刷设备利用改进的视觉算法，可以更快速准确地将模板与PCB对准，改进后的运动加速度曲线可以提高各轴的运动精度和重复精度，采用四轴同时驱动，提高了速度控制的功效，在智能逻辑化软件的控制下，可使多种印刷动作同时运作，从而提高了生产效率。这种设备具有独特的Y轴PCB定位装置和Z轴PCB定位夹具，可在连续印刷时提供良好的支撑，再配以自动焊膏点涂装置，环境控制装置和在线SPC数据采集系统，可提供高质量、高效率的模板印刷。

    DEK公司新的模板印刷设备上装置了智能化的ProFlow DirEkt系统，这一系统可以避免传统模板印刷设备印刷时锡膏量不足或粘连等问题，该系统只有在需要印锡膏的位置上才挤出锡膏，在移动过程中没有挤出压力，不挤锡膏。

    2、smt贴片设备

以自动贴片机为主的贴片设备是表面安装技术的主要设备，其新的发展动向有：

口向高效率双路输送发展

    新型贴片机为了更高地提高生产效率，减少工作时间，正向高效率双路输送结构发展。双路输送贴片机在保留传统单路贴片机的性能下，将PCB的输送、定位、检测、贴片等设计成双路结构，这种双路结构的贴片机其工作方式可分为同步方式和异步方式，同步方式是就两块大小相同的PCB由双路轨道同步送入贴装区域进行贴装’异步方式则是将不同大小的PCB分别送入贴装区域，这两种工作方式均能缩短贴片机的无效工作时间，提高机器的生产效率。

    口向高速、高精度、多功能、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，对贴片机的要求越来越高。美和法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。

    德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低失误率，在机器上装置有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，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。

    口向柔性连接模块化方向发展

新型贴片机为了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，用户可以根据需要在主机上装置所需的功能模块组件或更换新的组件，以实现用户需要的新的功能要求。例如美环球贴片机，在从点胶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。

  3、smt焊接设备

  1)smt的再流焊接设备

  smt的再流焊接设备向着高效率、多功能、智能化方向发展：

    口具有独特的多喷口气流控制的再流焊炉

    为了更好地控制再流焊炉内的温度场，以达到较好的焊接效果，ERSA的新型再流焊炉在炉内装置了独特的多喷口气流控制装置，炉内均匀分布着数干个小喷嘴，热气流通过喷口喷出，在周围形成微小循环，以提供佳的温度分布，该设备采用区域分离体系，每个区域内气流速度、气流方向、空气量和空气温度均由控制软件进行控制，以达到全面热风强制对流效果。

    口带局部强制冷却的再流焊炉

    新型再流焊炉在炉内再流焊区域的底部或冷却区上部增加了强制快速冷却装置，采用分段控制方式约束冷却的速度。再流焊区域的底部强制冷却是为了保证双面smt的再流焊接效果，使双面smt再流焊的PCB，在再流焊接区域内板的两面具有30℃以上的温差，以优化工艺；冷却区增加的强制快速冷却装置确保smt板的良好焊接，得到优化的再流焊接曲线。

    口可以监测元器件温度的再流焊炉

    美BTU一种新型的再流焊炉采用了自适应智能再流技术(AIRT)，这种再流焊炉在再流焊接过程中可以监测PCB上元器件的温度变化，它只测量用户在每个PCB上选定点的温度。炉内的智能温度摄像头监视板上的元器件、焊膏的实际温度情况，识别温度变化，判断对产品质量的影响程度，为操作人员提供数据。这种实时监测避免了再流测试板所需的设置时间。

    口带有双路输送装置的再流焊炉

    BTU的再流焊炉开始装置了双路输送装置，它的双路输送装置分为三轨制和四轨制。三轨制是在炉内的中间安装一条固定轨道，两边安装两条可调节轨道，通过手动调节或可编程宽度调节器自动调节。三轨制适应输送尺寸相同的PCB；四轨制由两条外部固定轨道和两条可调节内部轨道组成，尺寸相同或不相同的PCB均可输送，如果不需要双路输送时可将调节轨道移向一边，形成一台较宽的单路再流焊炉。

    口带中心支撑装置的再流焊炉

    随着PCB的厚度越来越薄和“邮票"板的大量使用。特别是PCB的厚度向O.4-0.2mm发展，对再流焊炉输送板的稳定性要求越来越高，新型的再流焊炉在输送轨道的中间安装了可伸缩中心支撑装置。这个装置在控制程序的控制下，需要时它起支撑作用，不需要时自动移到一边，这样即可以保持炉内整个输送长度的稳定性，又可以很快地改变缩短停机时间，提高生产效率。

    2)smt的波峰焊接设备

    波峰焊接机在混合装联和双面smt中应用广泛，其新发展有：

    口无助焊剂的波峰焊接机

    随着人们对环保意识的增强，满足PCB洁净度和焊接质量以及CFC替代物严格要求的关键是在波峰焊接工艺中消除助焊剂(FLUX)。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焊锡波，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焊接波中的声纳气窝效应(Cavitation Effect)来去除。该系统工作的大超声波频率为20KHz，幅度为微米级，通过优化的几何波形设计来保证表面安装和通孔元器件有良好的可焊接性。

    口用氮气支持锡波的波峰焊接机

    SOTEC新型的波峰焊接机采用Nitro Wave以在基于纯氮气发出形态特别的锡波，增强了可焊性，在焊接过程中没有浮渣，没有过量的助焊剂、没有氧化物，从而实现无缺陷波峰焊接。Nitro Wave具有氮气支持的锡波，其主波从四面溢流形成，流速快、产量高、重复性好、工艺稳定。PCB板面干净，Nitro Wave由碎波适配器、主波分生器、用于减少氧化的法兰泵轴和氮气供应装置组成。

    3)smt的激光焊接设备

    随着组装密度的增加，元器件的引脚间距越来越小，传统的再流焊接对精细间距焊接困难较大，用激光焊接设备就比较方便，激光焊接的能量来自激光源，聚成很小的光点很适合精细间距的焊接。

来源：表面安装技术(SMT) 发展综述1