SMT生產(chǎn)線又叫SMT貼片，英文名是surface Mount Technology，簡(jiǎn)稱(chēng)SMT，是在混合集成電路技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。它是一種無(wú)需在印制板上鉆插裝孔。而直接將表面組裝元器件貼焊到印制線路板的規(guī)定位置，用焊料使元器件與印制線路板之間構(gòu)成機(jī)械和電氣連接的電子組裝技術(shù)。
SMT生產(chǎn)線主要由焊錫膏印刷、元器件表面貼裝、回流焊接和清洗等工序組成，基本過(guò)程是利用鋼網(wǎng)等設(shè)備在待焊接區(qū)上涂抹錫膏，然后使用貼片機(jī)將元器件放置在指定位置，再通過(guò)回流焊將電子元器件與焊盤(pán)固定，最后，進(jìn)行清洗以去除焊接過(guò)程中的雜質(zhì)和殘留物。SMT生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)設(shè)備包括印刷機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、貼裝機(jī)、再流焊爐、插件機(jī)、波峰焊機(jī)和包裝。輔助設(shè)備有檢測(cè)設(shè)備、返修設(shè)備、清洗設(shè)備、干燥設(shè)備和物料存儲(chǔ)設(shè)備等。
20世紀(jì)80年代，SMT技術(shù)成為國(guó)際上最熱門(mén)的新一代電子組裝技術(shù)，被譽(yù)為電子組裝技術(shù)一次革命。SMT的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了電子產(chǎn)品的小型化、多功能化，為大批量生產(chǎn)、低缺陷率生產(chǎn)提供了條件，使得SMT生產(chǎn)線由初期主要應(yīng)用在軍事、航空、航天等尖端產(chǎn)品和投資類(lèi)產(chǎn)品逐漸廣泛應(yīng)用到計(jì)算機(jī)、通訊、軍事、工業(yè)自動(dòng)化、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等各行各業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)部公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2004年，我國(guó)電子銷(xiāo)售收入達(dá)到26550億元，已超過(guò)日本（2700多億美元），位居美國(guó)（4000億美元）之后，居全球第二位。
發(fā)展歷史
20世紀(jì)40年代，伴隨著晶體管的誕生和有機(jī)高分子化合物聚合物的出現(xiàn)，以及印刷電路板的研制成功，人們開(kāi)始嘗試將晶體管以及通孔元件直接焊接在印刷電路板上，使電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加緊湊。
20世紀(jì)50年代，英國(guó)人研制出世界上第一臺(tái)波峰焊接機(jī)，人們將晶體管一類(lèi)通孔元件插裝在印刷電路板上，采用波峰焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通孔組件的裝聯(lián)后，半導(dǎo)體收音機(jī)、黑白電視機(jī)迅速在世界各地流行起來(lái)。波峰焊接技術(shù)的出現(xiàn)開(kāi)辟了電子產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)的新紀(jì)元，它對(duì)全世界電子工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
到了20世紀(jì)60年代，在電子表行業(yè)以及軍用通信中，人們開(kāi)發(fā)出了無(wú)引線電子元件，并將其直接焊接到印刷電路板的表面，實(shí)現(xiàn)了電子表微型化的目的，這就是今天稱(chēng)之為“表面貼裝技術(shù)”的雛形。
20世紀(jì)70年代初期，SMT將小型化的貼片元件用到了混合電路中，比如石英電子表和電子計(jì)算器，并開(kāi)始對(duì)集成電路的制造工藝和技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
1976-1985年之間，SMT生產(chǎn)線在攝像機(jī)、耳機(jī)式收音機(jī)和電子照相機(jī)等產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，伴隨著自動(dòng)化表面裝配設(shè)備的發(fā)展，片狀元件的安裝工藝和支撐材料也成熟起來(lái)，為SMT的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1986年之后，伴隨著SMT生產(chǎn)線的成本下降，進(jìn)一步地改善電子產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比。SMT開(kāi)始應(yīng)用在軍事和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域，大量自動(dòng)化表面裝配設(shè)備和工藝手段的出現(xiàn)推動(dòng)了片式元器件在PCB上的使用量快速增長(zhǎng)。1998年以后，BGA器件開(kāi)始廣泛應(yīng)用，尤其是通信制造業(yè)中，BGA類(lèi)器件的應(yīng)用比例呈現(xiàn)了快速的增長(zhǎng)，同時(shí)，SMT技術(shù)在通信等高端產(chǎn)品的帶動(dòng)下，進(jìn)入了快速、良好的發(fā)展期。
2008年4月8日至11日，上海市舉辦了第十八屆中國(guó)國(guó)際電子生產(chǎn)設(shè)備暨微電子工業(yè)展/中國(guó)國(guó)際電子制造技術(shù)展覽會(huì)，是亞洲最大表面貼裝（SMT）及電子制造技術(shù)展會(huì)，匯集了全球的各類(lèi)企業(yè)，向行業(yè)展示最新的電子技術(shù)和產(chǎn)品，并提供元器件、設(shè)備及相關(guān)產(chǎn)品的最新信息。
主要工藝流程
SMT的主要工藝流程是利用鋼網(wǎng)等設(shè)備在待焊接區(qū)上涂抹焊錫膏，然后使用貼片機(jī)將元器件放置在指定位置，再通過(guò)回流焊將電子元器件與焊盤(pán)固定，最后，進(jìn)行清洗以去除焊接過(guò)程中的雜質(zhì)和殘留物。
焊膏印刷工藝
焊膏印刷工藝的主要步驟包括：選擇合適的焊膏材料，和合適的印刷模板，如金屬鋼網(wǎng)，根據(jù)焊膏性質(zhì)和PCB要求，調(diào)節(jié)印刷機(jī)參數(shù)，如壓力、速度和刮刀高度；確保焊膏均勻地印刷在PCB上；將焊膏擠壓在印刷模板上，并用刮刀將焊膏均勻刮平，填充鋼網(wǎng)上的小孔。工藝結(jié)束后，還可通過(guò)光學(xué)、機(jī)械或自動(dòng)檢測(cè)，檢查印刷是否均勻、完整，是否有欠填、過(guò)填等缺陷。
焊膏印刷是表面組裝技術(shù)的核心工藝，其加工質(zhì)量關(guān)系到元件貼裝、回流焊及產(chǎn)品整體性能。焊膏印刷的方式很多，如聚膜手工刻膜印刷、金屬模板印刷、以及焊膏全自動(dòng)噴印技術(shù)等。其中，金屬模板印刷被廣泛采用，焊膏印刷工藝有三個(gè)重要因素：焊膏、印刷模板和刮刀。
元器件貼裝工藝
元器件貼裝工藝一般需要使用到貼片機(jī)，它是表面貼裝的重要設(shè)備，其裝配工藝是影響表面貼裝過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)。整個(gè)流程是首先將PCB板通過(guò)傳送帶輸送到相應(yīng)位置并固定下來(lái)，然后將貼片頭移到供料器的相應(yīng)位置吸取元器件，經(jīng)視覺(jué)檢測(cè)(部分元器件需要)后移到PCB板上的相應(yīng)位置依次貼裝這些元器件。這樣一個(gè)從元器件吸取到貼裝的操作過(guò)程被稱(chēng)為一個(gè)取貼循環(huán)，如此反復(fù)取貼，直到所有元器件貼裝完畢。
回流焊工藝
回流焊工藝，又稱(chēng)為再流焊，是利用重新融化在PCB焊盤(pán)上預(yù)分配的軟焊料，實(shí)現(xiàn)更好連接的工藝。它可以將無(wú)引線或短引線的元器件直接粘貼在PCB表面上，并通過(guò)相應(yīng)技術(shù)手段進(jìn)行焊接。在整個(gè)SMT生產(chǎn)中，回流焊工藝發(fā)揮著重要的作用。
回流焊工藝的關(guān)鍵在于管理回流焊溫度，通過(guò)實(shí)時(shí)記錄焊接過(guò)程溫度的變化來(lái)繪制回流焊溫度曲線。根據(jù)焊錫膏和元件的最佳可焊性及平衡指標(biāo)，檢測(cè)PCB上的溫度分布情況，以避免溫度過(guò)高對(duì)元件造成損壞，或溫度不足造成焊接缺陷。因此，正確設(shè)置回流焊溫度曲線是保障焊接質(zhì)量的前提。
清洗與測(cè)試
清洗的主要目的是清除再流焊后的助焊劑殘留物以及組裝工藝過(guò)程中造成的污染物。PCB板冷卻后，在乙醇和汽油的混合液等刷洗PCB板，或者將PCB板置于超聲波清洗槽，加入混合液，將PCB板上的焊珠、助焊劑等清洗干凈。
而測(cè)試的目的是通過(guò)ICT、FCT、AOI等檢測(cè)設(shè)備對(duì)加工完成的印刷電路板進(jìn)行全面的診斷，用于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)料、缺料、偏料、搭焊、空焊等品質(zhì)問(wèn)題。
核心設(shè)備組成
焊膏印刷機(jī)
焊膏印刷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、印刷工作臺(tái)（PCB夾持裝置、PCB傳輸系統(tǒng)、止擋器、鋼網(wǎng)固定機(jī)架）、刮刀、印刷頭移動(dòng)系統(tǒng)，部分還有PCB視覺(jué)定位系統(tǒng)等組成。
焊膏印刷機(jī)是焊膏印刷工藝的核心機(jī)器，焊錫膏印刷機(jī)的工作原理是傳輸系統(tǒng)將PCB板運(yùn)輸固定在印刷機(jī)工作臺(tái)，通過(guò)視覺(jué)定位系統(tǒng)將鋼網(wǎng)開(kāi)孔位置與PCB焊盤(pán)位置對(duì)中，工作臺(tái)上升。然后由印刷機(jī)的左右刮刀把錫膏通過(guò)鋼網(wǎng)孔漏印于PCB焊盤(pán)上。
貼裝機(jī)
貼裝機(jī)也被稱(chēng)為SMT貼片設(shè)備或貼片機(jī)，是一種用于將表面貼裝元件精確地安裝到PCB上的設(shè)備。它是SMT貼片中的核心設(shè)備之一。根據(jù)貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)和操作方法可以分為：?jiǎn)巫靻晤^順序貼片機(jī)、多頭直列式貼片機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)式貼片機(jī)、雙列雙臂式貼片機(jī)和多工作站貼片機(jī)。
貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括：機(jī)架，PCB傳送機(jī)構(gòu)，Table支撐臺(tái)，X、Y robot，貼片頭裝置，Z/θ伺服定位系統(tǒng)，光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)，供給部，電氣保護(hù)裝置，視覺(jué)識(shí)別校正系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)操作軟件。元件供給部、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在供給部與基板之間來(lái)回移動(dòng)，將元件從供給部的喂料器取出，經(jīng)過(guò)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。
回流焊爐
回流焊爐的工作原理是通過(guò)將電路板置于預(yù)熱區(qū)，然后傳送至焊接區(qū)進(jìn)行焊接。預(yù)熱區(qū)會(huì)先將電路板升溫至一定溫度，以使元件中的焊接劑熔化。然后，電路板進(jìn)入焊接區(qū)，通過(guò)高溫爐區(qū)將焊接劑加熱至熔化溫度，使元件與電路板之間形成可靠的焊點(diǎn)。最后，電路板經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)冷卻，使焊接劑凝固固化，完成焊接過(guò)程。
SMT工藝中回流焊是關(guān)鍵工藝，它涉及材料、流體力學(xué)、冶金學(xué)和自動(dòng)控制等學(xué)科。盡管研究發(fā)現(xiàn)溫度曲線熱容量中個(gè)別溫度和時(shí)間對(duì)回流焊的質(zhì)量影響很大，但是整個(gè)區(qū)域的總熱容量才是最關(guān)鍵的，在設(shè)置回流爐溫度曲線時(shí)需充分考慮待組裝PCBA（PCB 空板經(jīng)過(guò)SMT 上件，再經(jīng)過(guò)DIP 插件的制程）的不同溫區(qū)的熱容量需求，以此為關(guān)鍵點(diǎn)協(xié)調(diào)本區(qū)的最高溫度與時(shí)間。
測(cè)試設(shè)備
ICT(IN CIRCUIT TEST)在線測(cè)試是用電學(xué)的原理對(duì)PCB及PCBA的線路及電子組件的特性進(jìn)行檢查。檢查項(xiàng)目有：開(kāi)路，短路，電子組件的特性不良，IC的保護(hù)二極管不良，組件空焊，浮高等；但I(xiàn)CT測(cè)試存在明顯的盲點(diǎn)是PCBA的外觀不良(但不影響功能)，如：組件的破損、組件的偏位、電器特性相通的短路、大電容串聯(lián)電容、大電阻并聯(lián)小電阻等。
FCT (Functional Circuit Test)，即功能測(cè)試，指PCBA上電后的功能測(cè)試，是針對(duì)測(cè)試目標(biāo)板(UUT：Unit Under Test)提供模擬的運(yùn)行環(huán)境，使其工作于各種設(shè)計(jì)狀態(tài)，從而獲取各個(gè)狀態(tài)的參數(shù)來(lái)驗(yàn)證UUT 的功能好壞的測(cè)試方法。
AOI(Automated Optical Inspection)為AOI系統(tǒng)。是利用CCD相機(jī)攝取影像，而影像是由像素組成，系統(tǒng)將實(shí)際影像進(jìn)行顏色和灰度分析，與標(biāo)準(zhǔn)影像特征比對(duì)之后．即可判定是通過(guò)或錯(cuò)誤，屬于一種外觀檢驗(yàn)的方式。AOI是用光學(xué)的原理對(duì)PCB及PCBA上的電子組件進(jìn)行外觀檢查，與ICT測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)與盲點(diǎn)是不同的，二者合并對(duì)PCBA進(jìn)行測(cè)試，可以形成互補(bǔ)，這樣將大大保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
表面涂敷設(shè)備
SMT的表面涂敷設(shè)備主要指為PCB板子提供額外的防水防塵等防護(hù)措施的設(shè)備，比如手工可以通過(guò)涂布三防漆，它是一種特殊配方的涂料，用于保護(hù)線路板及其相關(guān)設(shè)備免受環(huán)境的侵蝕。三防漆固化后成一層透明保護(hù)膜，具有優(yōu)越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈和耐高低溫等性能。
常見(jiàn)的表面涂敷設(shè)備還有灌膠機(jī)，它主要是通過(guò)氣壓控制，由壓力將膠水壓出有泵體控制出膠的大小，由機(jī)械臂控制出膠的移動(dòng)位置。 全自動(dòng)化的操作有效的解決了人工效率低的問(wèn)題，在很大程度上也提高生產(chǎn)的質(zhì)量。 灌膠機(jī)又稱(chēng)AB膠灌膠機(jī)，是專(zhuān)門(mén)對(duì)流體進(jìn)行控制，并將液體點(diǎn)滴、涂覆、灌封于PCB產(chǎn)品表面或產(chǎn)品內(nèi)部的自動(dòng)化機(jī)器，使其達(dá)到密封、固定、防水等作用的設(shè)備。
SMT特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
SMT工藝，降低了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，可以有效避免了寄生電容影響，提升電性能的高頻度，增加數(shù)據(jù)傳輸速率，減小傳輸延遲，促進(jìn)信號(hào)的快速傳輸；SMT工藝的密度較高，貼片元件其體積較小，重量較輕，有利于印制板面積的充分利用，還能促進(jìn)了生產(chǎn)效率提高，避免了人工操作的弊端，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
缺點(diǎn)
SMT組裝過(guò)程中需要更多的設(shè)備和技術(shù)。SMT組件通常較小且高度集成，難以手工維修和更換，維修的復(fù)雜性和成本較高，SMT元件的焊接可靠性，在環(huán)境振動(dòng)或溫度變化較大的應(yīng)用中，受影響較大，可能導(dǎo)致連接失效。SMT要求電路板上有充足的空間和適當(dāng)?shù)牟季帧?/p>
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
SMT（表面貼裝技術(shù)）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有美國(guó)制定的IPC（國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T等。
IPC J-STD-001：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了電子部品組裝過(guò)程的要求和標(biāo)準(zhǔn)，包括焊接、組裝、表面處理和質(zhì)量控制。它指導(dǎo)著電子制造商和組裝商在生產(chǎn)過(guò)程中的操作和質(zhì)量控制。
IPC-CC-830：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了電子組裝中使用的電子清漆的要求和測(cè)試方法，以確保電子產(chǎn)品的保護(hù)和可靠性。
IPC-D-325：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了SMT組裝過(guò)程中所使用的厚度測(cè)量設(shè)備和方法的要求和標(biāo)準(zhǔn)。
SJ/T 10670（表面組裝工藝通用技術(shù)要求）：該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了表面貼裝生產(chǎn)的設(shè)備、器件、生產(chǎn)工藝方法、特點(diǎn)、參數(shù)以及產(chǎn)品和半成品的一般工藝要求以及關(guān)于表面貼裝生產(chǎn)過(guò)程防靜電方面的特殊要求。
未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
智能化
未來(lái)SMT生產(chǎn)線還將更加智能化，通過(guò)引入機(jī)器視覺(jué)與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的完全監(jiān)控和分析，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程、預(yù)測(cè)生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
高效化
高生產(chǎn)效率是衡量SMT生產(chǎn)線的重要性能指標(biāo)，未來(lái)SMT生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率體現(xiàn)在產(chǎn)能效率和控制效率。產(chǎn)能效率是指SMT生產(chǎn)線上各種設(shè)備的綜合產(chǎn)能。為了提高產(chǎn)能效率，一些SMT生產(chǎn)線的回流爐后都配上了全自動(dòng)的連線測(cè)試儀。這樣，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中都可杜絕人為因素的干擾，大幅度提高產(chǎn)品生產(chǎn)速度，從而提高生產(chǎn)效率，而一些SMT生產(chǎn)線正從傳統(tǒng)的單路連線生產(chǎn)向雙路連線生產(chǎn)方式發(fā)展，在減少占地面積的同時(shí)。控制方式上已從傳統(tǒng)的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(zhuǎn)換時(shí)間越來(lái)越短。
數(shù)字化
數(shù)字化的生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的可視化和數(shù)據(jù)化，未來(lái)SMT生產(chǎn)線還能夠積累豐富的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并分析和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。數(shù)字化還可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制提高生產(chǎn)的透明度和靈活性。
微型化
隨著電子產(chǎn)品的追求更小、更薄、更輕的趨勢(shì)，表面組裝元器件 (SMD)也向小型、薄型和細(xì)間距方向持續(xù)發(fā)展。引腳間距從 1.27mm發(fā)展到現(xiàn)在的0.3mm間距;近年來(lái)BGA、CSP 等接近片尺寸的封裝成為IC封裝主流，目前0.635mm和0.5mm間距的 QFP器件已經(jīng)成為工業(yè)和軍用電子設(shè)備的通用器件，高級(jí)封裝技術(shù)，如微型封裝和3D封裝，將推動(dòng)SMT技術(shù)向更高級(jí)別的封裝和組裝發(fā)展。
模塊化
SMT技術(shù)與高密度封裝技術(shù)相結(jié)合必將推動(dòng)封裝技術(shù)向模塊化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。超大規(guī)模集成電路、復(fù)合化片式元件、多層陶瓷基板技術(shù)(特別是LTCC 技術(shù))三維立體組裝技術(shù)、埋置無(wú)源元件技術(shù)、SOC 技術(shù)、MEMS 技術(shù)、MCM 技術(shù)等新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，模塊化和系統(tǒng)化推動(dòng)SMT向更簡(jiǎn)單、更優(yōu)化、低成本、高速度、高可靠方向發(fā)展。
主要SMT設(shè)備廠家
富士機(jī)械成立于1951年7月11日，總部位于日本廣島縣安藝郡府。
富士機(jī)械的主要產(chǎn)品包括自動(dòng)貼片機(jī)、焊膏印刷機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、組裝機(jī)械等。
松下電器是日本一家電子廠商，成立于1918年的大阪。
松下提供一系列的表面貼裝設(shè)備和解決方案，包括貼裝機(jī)、噴錫機(jī)、印刷機(jī)、檢查設(shè)備等。
西門(mén)子是一家多元化企業(yè)，成立于1847年。西門(mén)子集團(tuán)經(jīng)營(yíng)多個(gè)領(lǐng)域，SMT相關(guān)的主要產(chǎn)品包括自動(dòng)貼片機(jī)、焊膏印刷機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、組裝機(jī)械等。
4.Koh Young Technology
Koh Young是一家韓國(guó)公司，成立于2002年，專(zhuān)注于3D光學(xué)檢測(cè)設(shè)備及解決方案，為SMT制造商提供組裝質(zhì)量控制和自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)。
5.Mycronic
Mycronic是一家瑞典公司，成立于1969年，最初生產(chǎn)追蹤神經(jīng)元信號(hào)儀器，后來(lái)開(kāi)始涉足高級(jí)SMT和光電子制造設(shè)備。其產(chǎn)品包括貼片機(jī)、回流爐、光刻機(jī)等。
參考資料 >
IPC J-STD-001 焊接的電氣和電子組件要求-IPC中國(guó)官網(wǎng).IPC中國(guó)官網(wǎng).2023-07-01
IPC中國(guó)官網(wǎng)-ipc.org.cn.IPC中國(guó)官網(wǎng).2023-07-01
Home | 富士機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社.富士機(jī)械官網(wǎng).2023-07-11
Products.松下官網(wǎng)主頁(yè).2023-07-11
KOH YOUNG.官方網(wǎng)站主頁(yè).2023-07-01
Bringing tomorrow' s electronics to life.官方網(wǎng)站主頁(yè).2023-07-01