SMT贴片生产线的设计资料.docx

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1、SMT 贴片生产线的设计SMT 是Surface Mount Technology 的缩写形式，译成外表自动贴装技术。美国是 SMT 的发源地，1963 年世界消灭第一只外表贴装元器件和飞利浦公司推出第一块外表贴装集成电路以来，SMT 已由初期主要应用在军事、航空、航天等尖端产品和投资类产品渐渐广泛应用到计算机、通讯、工业自动化、消费类电子产品等各行各业。SMT 进展格外迅猛，进入 20 世纪 80 年月，SMT 技术已成为国际上最热门的一代 电子组装技术，被誉为电子组装技术一次革命。作为“世界工厂”的中国，目前 SMT 生产线的保有量不下上万条，是名副其实的SMT 生产大国。但由于SMT 投

2、资大、技术性强，对于很多初涉这一领域的国内企业来说，面对型号众多的 SMT 生产设备如何选 型建线，仍是一个简单而困难的工作。第一章 SMT 设备中贴片机的选择最为关键一般SMT 生产工艺包括：焊膏印刷贴片机贴片回流焊 3 个步骤，所以要组成一条完整的SMT 生产线，必定包括实施上述工艺步骤的设备。特别是贴片机， 往往会占到整条生产线投资的 60以上，所以贴片机的选择最为关键。我司SMT 设备组架是半自动印刷机+SiemensHS50+F5+回流焊。主要贴片设备都是以 Siemens S20、HS50、F5 为主，JUKI 设备为副1.贴片机1贴片机的分类目前生产贴片机的厂家众多，构造也各不一

3、样，但按规模和速度大致可分为大型高速机(俗称“高速机”和中型中速机(俗称“中速机”)，其他还有小型贴片机和半自动 手动贴片机。一部大型机的价格一般为中型机的 3-4 倍。生产大型高速贴片机的厂商主要有 Panasonic、Siemens、FUJI、飞利浦、Assembleon(安必昂)、Hitachi(原三洋) 等；生产中型中速贴片机的厂商主要有Juki、Yamaha、Samsung、Mirae、Mydata 等。其中 Panasonic、Siemens、Fuji 贴片机的市场占有率最高，号称贴片机市场的“三驾马车”。无论对于大型机厂商还是对中型机厂商来说，所推举的 SMT 生产线一般由 2

4、台 贴片机组成：一台片式Chip 元件贴片机(俗称高速贴片机)和一台IC 元件贴片机(俗称高精度贴片机)，这样各司其责，有利于贴片机发挥出最高的贴片效率。但现在状况正发生着转变，由于很多厂商都推出了多功能贴片机，使 SMT 生产线只有一台贴片机成 为可能。一台多功能贴片机在保持较高贴片速度的状况下，可以完成全部元件的贴装， 削减了投资，这种贴片机颇受中小企业、科研院所的青睐。典型机型有Siemens 的F5 系列、Panasonic 的MSF。2贴片机构造目前贴片机构造大致可分为四种类型：动臂式(又称“拱架式”)、复合式、转塔式和大型平行系统。动臂式机器是最传统的贴片机，具有较好的敏捷性和精度

5、，适用于大局部元件， 高精度机器一般都是这种类型，但其速度无法与其它类型相比。不过元件排列越来越 集中在有源部件上，比方有引线的QFP(Quad flat package，四边扁平封装器件)和 BGA(Ball grid darray，球栅阵列器件)，安装精度对高产量有至关重要的作用。复合式、转盘式和大型平行系统一般不适用于这种类型的元件安装。动臂式机器分为单臂式和多臂式，单臂式是最早先进展起来的现在仍旧使用的多功能贴片机。在单臂式根底上进展起来的多臂式贴片机可将工作效率成倍提高，如美国Universal 公司的GSM2 贴片机就有两个动臂安装头，可交替对一块 PCB 进展安装。动臂式机器的构

6、造如图 1 所示。绝大多数贴片机厂商均推出了承受这一构造的高精度贴片机和中速贴片机，例如Universal 公司的GSM 系列、Assembleon 公司的ACM、Hitachi 公司的 TIM-X、Fuji 公司的 QP-341E 和XP 系列、Panasonic 公司的BM221、Samsung 公司的CP60 系列、Yamaha 公司的YV 系列、Juki 公司的KE 系列、Mirae 公司的 MPS 系列。复合式机器是从动臂式机器进展而来，它集合了转塔式和动臂式的特点，在动臂上安装有转盘，像 Siemens 的Siplace80S 系列贴片机，有两个带有 12 个吸嘴的转盘，如图 2

7、所示。Universal 公司也推出了承受这一构造的贴片机Genesis，有两个带有 30 个吸嘴的旋转头，贴片速度到达60000 片h。从严格意义上来说，复合式机器仍属于动臂式构造。由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具有较大敏捷性，因此它的进展前景被看好，例如Siemens 的HS60 机器就安装有 4 个旋转头。转塔的构造如图 3 所示。转塔式机器由于拾取元件和贴片动作同时进展，使得贴片速度大幅度提高。这种构造的高速贴片机在我国的应用也很普遍，不但速度较高， 而且历经十余年的进展技术已格外成熟，如F 呻公司的CP842E 机器贴装速度可到达0068s片。但是这种机器由于机械构造所

8、限，其贴装速度已到达一个极限值，不行能再大幅度提高。该机型的缺乏之处是只能处理带状料。 转塔式机器主要应用于大规模的计算机板卡、移动 、家电等产品的生产上，这是由于在这些产品当中，阻容元件特别多、装配密度大，很适合承受这一机型进展生产。相当多的台资、港资电子组装企业以及国内电器生产商都承受这一机型，以满足高速组装的要求。生产转塔式机器的厂商主要有Panasonic、Hitachi、Fuji。大规模平行系统使用一系列小的单独的贴装单元。每个单元有自己的丝杆位置系统，安装有相机和贴装头。每个贴装头可吸取有限的带式送料器，贴装PCB 的一局部，PCB 以固定的间隔时间在机器内步步推动。单独地各个单元

9、机器运行速度较慢。可是，它们连续的或平行的运行会有很高的产量。如Philips 公司的FCM 机器有 16 个安装头，实现了00375s片的贴装速度，但就每个安装头而言，贴装速度在06s片左右，仍有大幅度提高的可能。这种机型也主要适用于规模化生产，需要指出的是，由于各种缘由这种机型在我国电子行业中的市场占有率较前3 种机型要小很多。生产大规模平行系统式机器的厂商主要有Philips，Fuji 公司也推出了承受这一构造的QP-132 型超高速贴片机，整机贴装速度高达 133 万片h，堪称业界第一。复合式、转塔式和大型平行系统属于高速贴装系统，一般用于小型片状元件安装。转塔式机器也被称作“射片机”

10、(Chip shooter)，由于它通常用于组装片式电阻电容。另外，此类机器具有高速“射出”的力量。由于无源元件，即“芯片”以及其他引线元件所需精度不高，射片机组装可实现较高的产能。高速机器由于构造较一般动臂式机器简单很多，因而价格也高出很多，在选择设备时要考虑到这一点。试验说明，动臂式机器的安装精度较好，安装速度为 5103-20103 个h 元件(cph)。复合式和转塔式机器的组装速度较高，一般为20103-50103 个h。大型平行系统的组装速度最快，可达 50103-100103 个h。其次章 印刷机与贴片机的状况不同，印刷机的生产厂商要少很多，主要有美国的MPM、英国的DEK、日本的

11、Minami、Hitachi、德国的EKRA，特别是前两家，市场占有率较其它厂商高出很多。印刷机可分为半自动和全自动两种，半自动不能与其他 SMT 设备连接，需要人为干预(例如传送板子)，但构造简洁、价格廉价(仅相当于全自动机型的 110-15)，适合科研院所使用，典型机型DEK 的 248。全自动印刷机可连进SMT 生产线里，无须人为干预，自动化程度高，适用于规模化生产。如英国DEK 公司的D EK265 INF INITY 型印刷机就是一种具有伺服压力掌握系统的全自动印刷机。印刷参数可用计算机数字化设置，丝网和基板的标记可用其视觉系统自动识别对准，其印刷重复定位精度可达0004mm、印刷循

12、环周期为 8s。其他较典型机型有MPM 的UP 3000 系列、Minami 的MK 系列、EKRA 的X5。需要指出，在传统的焊膏印刷过程中，影响印刷效果的最大变量之一是放置在 模板上的焊膏品质不断地变化；焊膏中助焊剂的蒸发；焊剂中的低沸点溶剂的蒸发； 锡球在开放的环境中氧化及焊膏在印刷暂停时可印性变差等。另外，随着焊膏的使用， 刮刀推动的焊膏量削减，从而引起漏印，或者由于过多的焊膏粘在刮刀上而引起网孔 不能完全填满。解决这个问题的方法是将焊膏放在一个容器里，承受自动焊膏涂敷系 统，就可以保证焊膏适时适量地加到模板上。另外，使用带有涂敷系统的容器还可减 少焊膏在操作者面前的暴露程度，并且使设

13、备和其它工具尽量保持干净。目前MPM和DEK 公司都开头承受这一技术，MPM 称之为“流变泵”，DEK 称之为“ProFlow”。第三章 回流焊炉回流焊接设备正向着高效、多功能、智能化进展，其中有具有独特的多喷口气流掌握的回流焊炉、带氮气保护的回流焊炉、带局部强制冷却的回流焊炉、可以监测元器件温度的回流焊炉、带有双路输送装置的回流焊炉、带中心支撑装置的回流焊炉等。除了上述这些型回流焊炉外，智能化再流焊炉也已经消灭了，其调整运转由内置计算机掌握，在Window 视窗操作环境下可很便利使用键盘或光笔输入各种数据， 又可快速地从内存中取出或更换回流焊工艺曲线，节约调整时间，提高了生产效率。智能化回流

14、焊炉的很多机构的运作，例如：回流炉自动启动和停顿，在规定时间选定存储的回流焊工艺曲线，自动调整加热区设置，启动回流焊炉，到时关闭。链式传送带宽度自动调整，与加工印制板尺寸相匹配，通氮工艺与常规空气回流焊工艺变换等功能的自动设置都不必人工操作，全由计算机程序掌握。智能化回流焊炉的消灭，给SMT 焊接工艺增加了的活力。回流焊炉的主要厂家有美国BTU、Heller、德国 ERSA、SEHO、荷兰的 SOLT EC 及日本 ANTOM 等公司。回流焊炉国内厂家也可制造，例如劲拓、创益等，尽管在功能性、稳定性、温控精度上与国外先进水平有些差距，但性能完全可以满足需求， 价格也要廉价很多。第四章 组线设计

15、不行盲目求大求全在建立SMT 生产线时要依据企业的投资力量，产量的大小，线路板的贴装精度要求等因素，制定合理的引进打算。选择设备时应“量体裁衣”，切不行盲目地求大求全， 以免造成不必要的铺张。依据不同用户的需求，笔者设计了几种建线方案，仅供参考(未加说明均为一台)：方案一：多功能SMT 生产线。DEK248 半自动印刷机、SiemensF5 多功能贴片机、劲拓GS-800 回流焊炉、熊猫精机传送机构。评价：该生产线尽管只承受 1 台Siemens F5 多功能贴片机，但可贴装近乎全部元件，另外为压缩开支，回流焊炉和传送机构均可承受国产设备，印刷机为半自动。估量总投资在250 万元左右。该生产线

16、适合批量不大、品种较多的小型企业和科研院所。方案二：中速SMT 生产线。YAMAHA YVP-Xg 全自动视觉印刷机、YAMAHA YVl00Xg 片式Chip 元件贴片机、YAMAHA YV88Xg 高精度贴片机、Vitronics Sohe c XPM 820N 回流焊炉。评价：典型的中速贴片线配置方案，适合中小型企业规模化生产，估量总投资在 300-400 万元。方案三：高速SMT 生产线。DEK265 INFIN-ITY 全自动视觉印刷机、Universa l 公司的 4797 高速转塔贴片机、Universal 公司的Advantis 高精度贴片机、Nutek 传送机构、Heller

17、 1800EXL 回流焊炉。评价：经典的高速贴片线配置方案，适合大中型电子企业规模化生产，估量总投资在 700-900 万元。方案四：超高速SMT 生产线。MPM 的 UP3000 全自动视觉印刷机、Panasoni c 公司的 HTl22 高速转塔贴片机三台(或Fuji 公司的 CP842E 高速转塔贴片机)、Unive rsal 公司的Advantis 高精度贴片机二台、Nutek 传送机构、Vitronics Sohec 公司的X PM2-SERIES 回流焊炉。评价：典型的“三高两泛”配置，适合大型电子企业某单一产品的大规模生产，例如手机、电脑板卡等等，估量总投资在1500-1800 万元。第五章 评估确保设备性能符合要求当购置SMT 设备时，按适当的标准评估设备是很重要的，评估应围绕拟购设备的各方面力量开放，确保设备性能符合要求。我们以 SMT 设备中最关键的贴片机评估为例，以下是对某型高精度贴片机进展评估的一览表。分四个方面：PCB 处理、元件范围、元件送料器和贴放要求。见表 1表 4。