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[摘 要 ]本 文 簡 要 的 介 紹 了 移 動 通 信 產(chǎn) 品 SMT生 產(chǎn) 技 術 ， 以 及 在 多 品 種 、 批 量 少 生 產(chǎn) 中 ， 選 配 SMT生 產(chǎn) 設 備 所 需 考 慮 的 各 種 問 題 。
[關 鍵 詞 ]表 面 貼 裝 (SMT)： 設 備 選 配 ： 小 批 量 生 產(chǎn) 。
1、 前 言
移 動 通 信 產(chǎn) 品 是 一 種 量 大 而 廣 、 品 種 多 的 產(chǎn) 品 ； 又 是 一 種 體 積 小 、 重 量 輕 、 功 耗 低 的 產(chǎn) 品 ， 它 要 求 用 先 進 的 自 動 化 加 工 技 術 生 產(chǎn) ， 實 現(xiàn) 低 成 本 、 高 速 度 、 高 質 量 來 增 強 市 場 競 爭 力 。 目 前 移 動 通 信 自 動 化 加 工 技 術 的 核 心 是 表 面 組 裝 技 術 (SMT)。
SMT技 術 與 傳 統(tǒng) 的 穿 孔 插 入 式 組 裝 技 術 相 比 ， 它 生 產(chǎn) 的 產(chǎn) 品 不 僅 體 積 小 、 重 量 輕 、 成 本 低 ， 而 且 信 號 處 理 速 度 快 、 可 靠 性 高 ， 非 常 適 合 移 動 通 信 產(chǎn) 品 高 速 、 高 頻 的 特 點 。 這 些 優(yōu) 點 使 SMT技 術 從 根 本 上 動 搖 了 傳 統(tǒng) 插 裝 技 術 的 統(tǒng) 治 地 位 ， 使 當 前 幾 乎 100％ 的 新 一 代 移 動 通 信 產(chǎn) 品 都 采 用 了 此 項 技 術 。 因 此 可 以 說 SMT已 成 為 移 動 通 信 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 的 支 柱 。
用 SMT技 術 組 裝 電 子 產(chǎn) 品 有 如 下 突 出 優(yōu) 點 ：
● 產(chǎn) 品 組 裝 密 度 高 ： 使 產(chǎn) 品 易 于 實 現(xiàn) 小 型 化 、 微 型 化 。
● 電 性 能 優(yōu) 異 ： 采 用 無 引 線 或 短 引 線 元 件 ， 使 電 路 寄 生 參 數(shù) 小 ， 信 號 延 時 短 ， 易 實 現(xiàn) 高 頻 、 高 速 。
● 易 實 現(xiàn) 自 動 化 生 產(chǎn) ： 可 用 小 型 真 空 吸 頭 吸 引 表 面 組 裝 元 件 ， 易 實 現(xiàn) 高 速 貼 裝 。
● 生 產(chǎn) 成 木 低 ： 可 以 雙 面 組 裝 ， 無 需 元 件 引 線 剪 切 、 無 需 基 本 元 件 定 位 通 孔 。
● 可 靠 性 高 ： 易 于 采 用 優(yōu) 質 焊 接 技 術 ， 采 用 高 可 靠 的 直 接 手 貼 工 藝 。
然 而 由 于 SMT技 術 尚 是 一 種 不 斷 發(fā) 展 的 技 術 ， 也 還 有 一 些 尚 待 解 決 和 提 高 的 問 題 ， 其 中 比 較 突 出 的 一 個 是 SMT生 產(chǎn) 設 備 結 構 復 雜 ， 設 備 費 用 昂 貴 ， 初 始 投 資 龐 大 ， 一 條 SMT基 本 生 產(chǎn) 線 動 輒 數(shù) 十 萬 美 元 并 不 罕 見 。 因 此 在 相 當 長 的 時 間 內 ， SMT只 適 合 有 大 規(guī) 模 、 有 自 動 化 生 產(chǎn) 要 求 的 成 熟 產(chǎn) 品 。 對 于 僅 要 求 實 驗 性 樣 機 或 中 試 小 批 量 生 產(chǎn) 的 企 、 事 業(yè) 單 位 而 言 ， SMT是 一 種 可 望 而 不 可 及 的 生 產(chǎn) 設 備 。 近 年 來 ， 生 產(chǎn) SMT設 備 的 企 業(yè) ， 為 適 應 這 部 份 市 場 需 要 ， 已 不 斷 開 發(fā) 出 各 種 類 型 靈 活 、 低 價 、 結 構 較 簡 單 的 SMT設 備 。 因 此 如 何 按 本 單 位 產(chǎn) 品 目 標 ， 經(jīng) 濟 合 理 地 配 置 SMT工 藝 設 備 ， 成 為 企 業(yè) 決 策 者 要 處 理 的 一 個 重 要 的 問 題 。 本 文 先 介 紹 一 些 必 要 的 SMT技 術 知 識 ， 然 后 介 紹 如 何 選 配 SMT生 產(chǎn) 設 備 ， 以 供 同 行 參 考 。
2、 表 面 組 裝 技 術 組 成
表 面 組 裝 技 術 是 采 用 新 型 片 式 微 型 化 無 引 線 或 短 引 線 器 件 ， 通 過 自 動 貼 裝 設 備 將 其 貼 裝 在 單 面 或 雙 面 印 刷 電 路 板 表 面 上 ， 再 通 過 自 動 焊 接 、 檢 測 等 工 序 完 成 產(chǎn) 品 的 組 裝 技 術 。
其 主 要 組 成 部 分 如 下 ：
● 表 面 組 裝 元 器 件 ： 元 件 參 數(shù) 由 結 構 尺 寸 、 端 子 形 式 、 耐 焊 設 計 、 耐 溫 度 、 耐 時 間 構 成 。
● 電 路 基 板 設 計 ： 單 層 和 多 層 環(huán) 氧 玻 璃 纖 維 、 陶 瓷 、 金 屬 芯 等 不 同 型 式 基 板 的 設 計 。
● 組 裝 設 計 ： 電 設 計 、 熱 設 計 、 元 件 布 局 、 基 板 圖 形 布 線 設 計 等 。
● 組 裝 工 藝 ： 包 括 組 裝 焊 接 材 料 選 擇 、 涂 敷 技 術 、 貼 裝 、 焊 接 工 藝 、 清 洗 技 術 、 檢 測 技 術 。
● 組 裝 設 備 ： 由 涂 敷 設 備 、 貼 裝 設 備 、 焊 接 設 備 、 清 洗 設 備 及 檢 測 設 備 等 組 成 。
3 SMT組 裝 工 藝 簡 介
SMT工 藝 ， 可 以 從 不 同 角 度 來 分 類 ， 但 其 中 心 是 “ 貼 裝 — 焊 接 ” 工 藝 。 工 藝 技 術 流 程 的 合 理 性 、 正 確 性 又 決 定 著 整 個 SMT系 統(tǒng) 工 程 。 以 下 簡 述 其 基 本 和 典 型 工 藝 技 術 流 程 。
3.1. 基 本 工 藝 技 術 流 程
涂 敷 技 術 — — 貼 裝 技 術 — — 焊 接 — — 清 潔 — — 檢 測 — — 返 修
涂 敷 技 術 ： 滴 涂 、 印 刷 (絲 網(wǎng) 印 刷 、 模 板 印 刷 )。
貼 裝 技 術 ： 順 序 式 、 布 線 式 、 同 時 式 。
焊 接 技 術 ：
A： 流 動 焊 接 ：
a.焊 接 方 法 ： 雙 波 峰 焊 、 噴 射 波 峰 焊 。
b.粘 結 劑 涂 敷 ： 點 涂 、 針 轉 印 、 注 射 式 。
c.粘 結 劑 固 化 ： 紫 外 、 紅 外 、 電 加 熱 。
B.再 流 焊 ： 熱 風 、 氣 相 、 紅 外 、 激 光 。
3.2. 典 型 工 藝 技 術 流 程
在 移 動 通 信 產(chǎn) 品 中 ， 由 于 有 不 少 電 解 電 容 、 濾 波 器 等 非 平 面 元 件 ， 常 常 采 用 表 面 組 裝 與 插 入 裝 的 混 合 組 裝 方 式 。
組 裝 方 式 ： 在 PCB的 A面 貼 裝 SMT和 插 裝 通 孔 插 裝 元 器 件 (THT)， 在 PCB的 B面 也 有 貼 裝 SMT， 此 組 裝 方 式 是 按 元 器 件 在 PCB的 位 置 來 劃 分 。
其 典 型 參 考 工 藝 流 程 為 ：
① 完 全 自 動 化 ：
在 PCB的 B面 點 膠 涂 敷 — — 貼 裝 — — 固 化 — — 翻 板 — — A面 印 刷 焊 膏 — — 貼 裝 — — 再 流 焊 焊 接 爐 — — 插 裝 — — B面 波 峰 焊 — — 清 洗 — — 最 終 檢 測 。
② 半 自 動 化 ：
● 在 PCB的 A面 印 刷 焊 膏 — — 貼 裝 — — A面 再 流 焊 — — 翻 板 — — PCB的 B面 印 刷 焊 膏 — — 貼 裝 — — B面 再 流 焊 — 翻 板 — — A面 手 工 插 裝 — — B面 手 工 焊 — — 剪 切 — — 清 潔 — — 最 終 檢 測 。
● 在 PCB的 A面 印 刷 焊 膏 — — 手 工 貼 裝 — — A面 再 流 焊 — — 翻 板 — — PCB的 B面 印 刷 焊 膏 — — 手 工 貼 裝 — — B面 再 流 焊 — — 翻 板 — — A面 手 工 插 裝 — — B面 手 工 焊 接 — — 手 工 剪 切 — — 清 洗 — — 最 終 檢 測 。
以 上 僅 舉 其 中 幾 個 典 型 例 子 ， 具 體 工 藝 按 產(chǎn) 品 要 求 可 靈 活 配 置 。
4 SMT組 裝 設 備 簡 介
現(xiàn) 將 用 于 SMT生 產(chǎn) 技 術 的 各 類 設 備 及 其 功 能 敘 述 如 下 ：
(1)涂 敷 設 備 ：
點 膠 機 ： 將 貼 片 膠 按 所 需 的 量 ， 準 確 的 點 涂 到 板 上 的 相 關 位 置 。
印 刷 機 ： 將 焊 膏 (或 貼 片 膠 )按 所 需 的 量 ， 準 確 的 印 涂 到 板 上 的 相 關 位 置 。
(2)貼 片 設 備 ： 將 表 面 安 裝 元 器 件 準 確 的 放 置 到 PCB所 需 的 貼 裝 位 置 上 ， 它 是 SMT中 最 關 鍵 的 設 備 之 一 。
(3)插 裝 設 備 ： 在 混 裝 焊 接 時 ， 將 通 孔 元 器 件 準 確 的 插 裝 到 PCB相 關 位 置 。
(4)固 化 設 備 ： 在 一 定 的 溫 度 時 間 條 件 下 ， 固 化 貼 裝 膠 ， 使 表 面 組 裝 元 器 件 與 印 制 板 牢 固 地 粘 結 在 相 關 位 置 上 。
(5)焊 接 設 備 ：
再 流 焊 機 ： 將 焊 膏 經(jīng) 過 重 熔 與 固 化 ， 使 表 面 安 裝 元 器 件 焊 接 在 PCB板 相 應 的 焊 盤 上 。
波 峰 焊 機 ： 將 熔 化 的 焊 錫 粘 涂 在 表 面 安 裝 元 件 的 電 極 端 頭 和 相 應 焊 盤 上 ， 經(jīng) 過 冷 卻 形 成 完 善 的 焊 接 點 。
(6)維 修 設 備 ： 經(jīng) 濟 的 更 換 少 數(shù) 已 損 壞 的 元 件 ， 修 復 有 毛 病 的 焊 點 及 修 復 PCB板 上 局 部 導 電 性 能 不 良 之 處 。 以 提 高 PCB組 件 的 合 格 率 ， 最 大 限 度 的 降 低 生 產(chǎn) 成 本 。 另 外 ， 科 研 開 發(fā) 者 也 可 用 它 進 行 表 面 安 裝 元 器 件 的 焊 和 拆 ， 并 完 成 各 種 線 路 實 驗 及 生 產(chǎn) 少 量 產(chǎn) 品 。
(7)清 洗 設 備 ： 印 制 板 完 成 焊 接 后 ， 用 試 劑 清 洗 ， 去 除 清 潔 PCB板 焊 接 處 的 各 種 腐 蝕 性 的 殘 留 物 ， 提 高 產(chǎn) 品 可 靠 性 。
(8)裝 聯(lián) 質 量 檢 測 設 備 ： 檢 測 監(jiān) 控 生 產(chǎn) 過 程 中 出 現(xiàn) 質 量 問 題 ， 并 及 時 反 饋 ， 避 免 生 產(chǎn) 出 大 量 不 合 格 產(chǎn) 品 。
(9)印 制 板 上 下 扳 機 ： 讓 未 裝 元 器 件 的 印 制 板 進 入 生 產(chǎn) 線 ， 讓 已 裝 好 的 印 制 板 下 線 。
(10)傳 送 裝 置 ： 聯(lián) 接 各 類 SMT設 備 ， 形 成 系 統(tǒng) 工 程 。
以 上 各 設 備 按 其 功 能 和 所 處 的 地 位 ， 可 分 為 主 體 設 備 和 配 套 設 備 。 主 體 設 備 ： 點 膠 機 、 印 刷 機 、 貼 片 機 、 再 流 焊 焊 接 機 、 波 峰 焊 焊 接 機 、 返 修 工 作 臺 。 配 套 設 備 ； 清 洗 設 備 、 上 、 下 扳 機 傳 送 帶 裝 置 、 各 類 裝 聯(lián) 質 量 檢 測 設 備 。 目 前 主 體 設 備 為 關 注 焦 點 ， 必 須 十 分 重 視 這 些 設 備 的 選 購 及 配 置 ， 配 置 不 當 將 使 SMT生 產(chǎn) 線 不 能 達 到 預 期 效 果 。
5 多 品 種 小 批 量 的 SMT設 備 配 置 問 題
為 了 滿 足 市 場 需 求 ， 科 研 單 位 、 各 企 業(yè) 都 以 前 所 未 有 的 熱 情 涉 入 SMT這 個 高 新 工 藝 領 域 。 由 于 各 自 特 點 不 同 ， 因 此 對 SMT設 備 配 置 的 需 求 也 不 同 ， 如 何 有 利 于 科 研 ， 如 何 以 獲 最 大 的 投 資 效 益 配 置 好 有 關 設 備 ， 就 成 為 一 個 十 分 重 要 的 問 題 。
(1)SMT設 備 的 配 置 原 則
① 依 據(jù) 工 藝 流 程 的 規(guī) 定 。
�、� 根 據(jù) 產(chǎn) 品 的 特 點 、 品 種 、 批 量 、 復 雜 程 度 。
�、� 根 據(jù) 企 業(yè) 資 金 投 入 及 回 報 率 。
�、� 選 配 其 設 備 的 先 進 性 、 適 用 性 及 國 內 外 的 應 用 率 。
�、� 根 據(jù) 企 業(yè) 今 后 發(fā) 展 及 設 備 的 可 擴 充 性 。
而 SMT設 備 又 把 以 上 整 體 配 置 具 體 地 分 為 “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 和 “ 少 品 種 、 大 批 量 ” 的 兩 種 類 型 。 根 據(jù) 不 同 特 點 ， 優(yōu) 化 設 備 。 在 此 側 重 介 紹 “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 設 備 配 置 問 題 。
(2)“ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 SMT設 備 配 置 原 則
按 “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 SMT設 備 配 置 原 則 為 ： 靈 活 、 拓 展 、 節(jié) 資 。
�、� 靈 活 ： 即 能 適 應 不 同 的 貼 裝 工 藝 類 型 的 需 要 ， 又 能 適 用 于 不 同 種 類 元 器 件 及 各 包 裝 形 式 。 只 有 靈 活 才 能 適 應 科 研 開 發(fā) 、 試 制 和 生 產(chǎn) 中 的 品 種 變 化 ， 也 才 能 節(jié) 省 資 金 。
�、� 拓 展 ： 當 增 添 或 更 新 部 分 設 備 ， 可 以 增 加 所 需 的 功 能 或 擴 大 加 工 能 力 ， 更 適 應 發(fā) 展 ， 減 少 不 必 要 的 重 復 投 資 。
�、� 節(jié) 資 ： 以 最 少 的 投 資 和 最 快 的 速 度 創(chuàng) 造 出 更 大 利 潤 ， 滿 足 科 研 與 生 產(chǎn) 需 要 。 這 是 另 一 種 形 式 的 回 報 與 創(chuàng) 利 。
以 上 說 明 了 ： 靈 活 是 節(jié) 資 基 礎 ， 拓 展 是 節(jié) 資 保 證 ， 節(jié) 資 是 指 導 配 置 設 備 的 出 發(fā) 點 與 歸 宿 。
與 此 相 反 ， “ 少 品 種 、 大 批 量 ” 的 配 置 原 則 為 ： 靈 活 、 高 速 、 可 靠 、 創(chuàng) 益 。 在 大 批 量 中 要 盡 可 能 高 速 ， 來 提 高 生 產(chǎn) 率 ， 降 低 成 本 。 同 時 高 速 中 要 求 可 靠 性 好 、 一 致 性 強 、 靈 活 性 和 穩(wěn) 定 性 高 ， 才 能 有 更 高 的 創(chuàng) 益 ， 才 能 有 更 高 的 投 資 回 報 。
還 必 須 強 調 指 出 ： 在 多 品 種 小 批 量 的 前 提 下 ， 在 考 慮 投 入 資 金 及 回 報 的 前 提 下 ， 不 可 能 實 現(xiàn) 全 套 設 備 的 自 動 化 ， 不 可 能 選 配 全 套 SMT設 備 。 因 此 在 SMT工 藝 中 ， 其 中 某 些 工 序 手 工 的 介 入 將 是 不 可 避 免 的 ， 也 是 有 益 的 ， 特 別 對 于 多 品 種 小 批 量 更 是 如 此 。
(3)按 不 同 的 產(chǎn) 品 工 作 性 質 及 要 求 配 置
工 藝 設 備 的 配 置 當 否 ， 往 往 與 產(chǎn) 品 的 種 類 、 數(shù) 量 及 工 藝 流 程 確 定 有 關 。 從 實 踐 中 ， 我 們 認 為 對 于 “ 少 品 種 、 大 批 量 ” 的 設 備 配 置 其 難 度 在 于 設 備 投 資 的 風 險 性 。 而 多 品 種 、 小 批 量 的 設 備 其 難 度 在 于 設 備 實 際 使 用 的 適 用 性 。
“ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 工 作 性 質 ： 科 研 、 少 量 生 產(chǎn) 加 工 。 因 此 在 配 置 “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 設 備 時 ， 不 能 象 “ 少 品 種 、 大 批 量 ” 那 樣 大 而 全 ， 必 須 按 其 所 處 的 工 作 性 質 區(qū) 別 對 待 。 目 的 是 ， 不 僅 要 節(jié) 省 大 量 的 經(jīng) 費 投 入 ， 還 要 避 免 設 備 的 閑 置 。
�、� “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 的 工 作 類 型 的 設 備 配 置 情 況
A： 科 研 型 ： 一 般 配 置 返 修 工 作 臺 。 選 配 時 一 般 應 充 分 了 解 本 單 位 科 研 產(chǎn) 品 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢 ， 熟 悉 工 藝 。 所 選 型 號 應 同 時 兼 顧 今 后 的 發(fā) 展 ， 工 作 型 號 選 型 ， 應 力 求 全 面 、 多 功 能 。
B： 試 驗 及 小 量 生 產(chǎn) 型 ： 可 配 印 刷 機 、 再 流 焊 接 爐 、 貼 片 機 ， 要 能 適 應 開 展 工 藝 研 究 的 需 要 并 要 有 小 批 量 的 少 量 加 工 能 力 。 對 印 刷 機 、 貼 片 機 可 選 購 半 自 動 或 手 動 形 式 的 為 佳 。
相 對 而 言 ， 對 于 大 批 量 生 產(chǎn) 型 (如 ： 印 刷 機 、 貼 片 機 、 再 流 焊 接 爐 、 固 化 爐 、 波 峰 焊 焊 接 爐 、 返 修 工 作 臺 等 )可 選 配 全 套 設 備 ， 以 滿 足 大 批 量 、 高 速 、 可 靠 、 穩(wěn) 定 的 要 求 。
�、� “ 多 品 種 、 小 批 量 ” 工 作 類 型 的 設 備 配 置 分 析
根 據(jù) 一 般 專 業(yè) 科 研 所 科 研 與 生 產(chǎn) 情 況 ， 屬 于 小 批 量 的 科 研 試 生 產(chǎn) 型 。 因 此 選 型 上 按 照 小 批 量 科 研 型 的 特 點 ， 不 能 首 先 選 擇 大 而 全 的 投 資 規(guī) 模 ， 應 根 據(jù) 設 備 的 實 際 使 用 量 與 適 應 性 的 特 點 選 配 ， 選 配 投 資 規(guī) 模 相 對 不 大 ， 而 適 應 性 很 強 的 設 備 。 例 如 ： 全 熱 風 再 流 焊 焊 接 爐 、 返 修 工 作 臺 、 手 動 印 刷 機 、 手 動 貼 片 機 等 設 備 ， 既 能 立 竿 見 影 的 使 技 術 馬 上 運 用 到 產(chǎn) 品 中 去 ， 達 到 現(xiàn) 代 裝 聯(lián) 高 技 術 質 量 要 求 ； 又 能 實 現(xiàn) 產(chǎn) 品 小 型 化 的 特 點 ； 并 能 為 今 后 的 設 備 更 新 換 代 ， 進 行 自 由 搭 配 。 □
摘自《移動通信》2001.5期
