一、SMT簡(jiǎn)介

1、為什麼要用表面貼裝技術(shù)(SMT)？
電子產(chǎn)品追求小型化

2、電子產(chǎn)品功能更完整，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件 

產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 

3、電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用 

電子科技革命勢(shì)在必行

二、SMT的特點(diǎn)

1、組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。 

2、可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。 

3、高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 

4、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。 

5、降低成本達(dá)30%~50%。節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。

三、SMT有關(guān)的技術(shù)組成

（1）電子元件、集成電路的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 

（2）電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)技術(shù) 

（3）電路板的制造技術(shù) 

（4）自動(dòng)貼裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 

（5）電路裝配制造工藝技術(shù) 

（6）裝配制造中使用的輔助材料的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù) 

四、貼片機(jī)的關(guān)鍵因素

位置系統(tǒng)

Ⅰ拱架型(Gantry)： 

1、元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。 

2、對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限。2)、激光識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法可實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別，但不能用于球柵列陳元件BGA。3)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別，比激光識(shí)別耽誤一點(diǎn)時(shí)間，但可識(shí)別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別的相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。 

3、這種形式由于貼片頭來回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制。現(xiàn)在一般采用多個(gè)真空吸料嘴同時(shí)取料(多達(dá)上十個(gè))和采用雙梁系統(tǒng)來提高速度，即一個(gè)梁上的貼片頭在取料的同時(shí)，另一個(gè)梁上的貼片頭貼放元件，速度幾乎比單梁系統(tǒng)快一倍。但是實(shí)際應(yīng)用中，同時(shí)取料的條件較難達(dá)到，而且不同類型的元件需要換用不同的真空吸料嘴，換吸料嘴有時(shí)間上的延誤。 

4、這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度(軸梁的位置和運(yùn)動(dòng)可以控制元件貼裝精度達(dá)到50μm(0.05mm)以下)，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。

Ⅱ轉(zhuǎn)塔型(Turret)

1、元件送料器放于一個(gè)單坐標(biāo)移動(dòng)的料車上，基板(PCB)放于一個(gè)X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，工作時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。

2、對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。2)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別。 

3、一般，轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝2~4個(gè)真空吸嘴(較早機(jī)型)至5~6個(gè)真空吸嘴(現(xiàn)在機(jī)型)。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí)別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng)(包含位置調(diào)整)、貼放元件等動(dòng)作都可以在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的時(shí)間周期達(dá)到0.08~0.10秒鐘一片元件。 

4、此機(jī)型在速度上是優(yōu)越的，適于大批量生產(chǎn)，但其只能用帶狀包裝的元件，如果是密腳、大型的集成電路(IC)，只有托盤包裝，則無法完成，因此還有賴于其它機(jī)型來共同合作。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，最新機(jī)型約在US$50萬，是拱架型的三倍以上

Ⅲ大規(guī)模平行系統(tǒng)

使用一系列小的單獨(dú)的貼裝單元。每個(gè)單元有自己的絲桿位置系統(tǒng)，安裝有相機(jī)和貼裝頭。每個(gè)貼裝頭可吸取有限的帶式送料器，貼裝板的一部分，板以固定的間隔時(shí)間在機(jī)器內(nèi)步步推進(jìn)。單獨(dú)地各個(gè)單元機(jī)器運(yùn)行慢?？墒牵鼈冞B續(xù)的或平行的運(yùn)行結(jié)果有很高的產(chǎn)量。

圖像系統(tǒng)

1、自動(dòng)元件貼裝的精度是通過視覺系統(tǒng)來完成的，一般劃分為下看、上看、頭上或激光定位，示位置或相機(jī)而定。

2、下看相機(jī)在PCB上尋找叫做基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志，主要用來元件貼裝之前將PCB對(duì)齊到正確的位置。上看相機(jī)用來從固定位置檢查元件，因此元件必須在貼裝之前從相機(jī)上方移過作視覺處理。射片機(jī)（即轉(zhuǎn)塔式）就是這樣做的，元件圍繞轉(zhuǎn)塔移動(dòng)。

3、識(shí)別時(shí)間通常隨元件變大或復(fù)雜而增加。為了補(bǔ)償這個(gè)額外時(shí)間，貼裝設(shè)備可使用兩個(gè)上看相機(jī) - 機(jī)器的每一邊有一個(gè) - 以減少運(yùn)行的距離。

4、射片機(jī)上的上看相機(jī)可測(cè)定大約100μm(0.1mm)的精度。這個(gè)已非常好，但不夠維持使用了引腳和區(qū)域排列元件產(chǎn)品的更高合格率。使用在過頂拱架型機(jī)器的上看相機(jī)趨向于具有更復(fù)雜的圖象處理能力，能夠測(cè)定貼裝精度達(dá)到甚至更難的標(biāo)準(zhǔn)。

送料系統(tǒng)

1、過頂拱架型機(jī)器可支持不同的送料器類型，包括散裝(bulk)、帶料(tape-and-real)、管料(tube)、異型(odd-form)和其它客戶設(shè)計(jì)。相反，高速轉(zhuǎn)塔和大規(guī)模平行系統(tǒng)完全由散裝料盒或帶料包裝來供料。

2、當(dāng)元件包裝形式不是散裝或帶狀料，過頂拱架型機(jī)器可能是唯一的選擇：高速機(jī)被排除在考慮之外，因?yàn)槠洳荒茏詣?dòng)地供這些料。

3、所以，制造商應(yīng)該尋找那些可以擴(kuò)大其現(xiàn)有貼裝選擇的元件貼裝設(shè)備

靈活選擇（人的因素）

1、在位置系統(tǒng)、圖象系統(tǒng)和元件送料系統(tǒng)中的微觀的靈活性之外，調(diào)節(jié)制造產(chǎn)量和容納產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的宏觀靈活性變成對(duì)新裝配設(shè)備作決定的關(guān)鍵。

2、希望永遠(yuǎn)達(dá)到最大的產(chǎn)量的高產(chǎn)量生產(chǎn)線，最好使用射片機(jī)，大規(guī)模平行系統(tǒng)，或兩者。另一方面，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換頻繁的環(huán)境最好是使用模塊式生產(chǎn)線，由相似的，如果不完全相同，過頂拱架型機(jī)器組成。這種設(shè)置提供適應(yīng)易變市場(chǎng)的靈活性。

五、表面貼裝方法的分類

第一類
TYPE IA 只有表面貼裝的單面裝配
工序: 絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接

TYPE IB 只有表面貼裝的雙面裝配
工序: 絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接=>反面=>絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接

第二類

TYPE II 采用表面貼裝元件和穿孔元件混合的單面或雙面裝配
工序: 絲印錫膏(頂面)=>貼裝元件=>回流焊接=>反面=>滴(印)膠(底面)=>貼裝元件=>烘干膠=>反面=>插元件=>波峰焊接

第三類
TYPE III 頂面采用穿孔元件, 底面采用表面貼裝元件
工序: 滴(印)膠=>貼裝元件=>烘干膠=>反面=>插元件=>波峰焊接

過程能力(Cpk, Process Capability)：指X，Y和Θ有關(guān)貼裝精度水平。一臺(tái)機(jī)器的X，Y和Θ 誤差是單獨(dú)考慮的，而不是共同地。

產(chǎn)出(Throughput)：涉及傳送、制造和節(jié)拍時(shí)間的測(cè)量。

貼裝缺陷(Placement Defects)：貼裝缺陷通常發(fā)生的概率

拾取缺陷(Pickup Defects)：拾取缺陷可分類為送料器失效、真空失效或視覺失效。拾取缺陷降低凈產(chǎn)出和浪費(fèi)好的零件

可靠性、可獲得性和可維護(hù)性：有關(guān)可靠性、可獲得性和可維護(hù)性的數(shù)據(jù)由供應(yīng)商基于實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來公布的。

預(yù)防性維護(hù)(Preventive Maintenance)：預(yù)防性和糾正性的維護(hù)使SMT貼裝系統(tǒng)保持以其規(guī)定的速度和精度運(yùn)行。

一個(gè)共同語言：當(dāng)供應(yīng)商與用戶使用同一種語言取得有關(guān)設(shè)備性能的標(biāo)準(zhǔn)與溝通的共識(shí)時(shí)，結(jié)果將是工業(yè)中增加的效率和最終更大的顧客滿意與增長(zhǎng)。 

0201貼裝的挑戰(zhàn)

0201元件的貼裝比其前面的元件介入更具挑戰(zhàn)性。主要原因是0201包裝大約為相應(yīng)的0402尺寸的三分之一。
　　原先可以接受的機(jī)器貼裝精度馬上變成引進(jìn)0201的一個(gè)局限因素。另外，傳統(tǒng)的工業(yè)帶包裝(taping)規(guī)格對(duì)于可靠的0201貼裝允許太多的移動(dòng)，而工藝控制水平也必須提高，以使得0201貼裝成為生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)。

可靠的0201貼裝的關(guān)鍵

元件送料器工作臺(tái)：精密定位料車(carriage)工作臺(tái)的能力 。

元件送料器：送料器必須制造達(dá)到極小的公差，以保證吸取位置維持可重復(fù)性。另外，用于制造送料器的材料必須強(qiáng)度高、重量輕。 

送料器驅(qū)動(dòng)鏈輪：驅(qū)動(dòng)鏈輪在機(jī)器定位元件料帶的能力中起關(guān)鍵作用。驅(qū)動(dòng)鏈輪輪齒的形狀、錐度和長(zhǎng)度重大地影響送料器定位料帶的能力

吸取頭：材料選擇、材料硬度、加工公差和熱特性都必須理解，以構(gòu)造一個(gè)可靠的吸取頭。吸嘴必須在其夾具(holder)內(nèi)自由移動(dòng)。 

吸嘴軸裝配：為了吸取 0.6x0.3 mm 的元件，吸嘴必須有不大于 0.40mm 的外徑。這樣形成一個(gè)長(zhǎng)而細(xì)的吸嘴軸，彎曲脆弱但還必須保持精度以維持吸取的高可靠性。

基體結(jié)構(gòu)：所有機(jī)械在運(yùn)行期間都產(chǎn)生振動(dòng)?；w框架設(shè)計(jì)是減少產(chǎn)生振動(dòng)和諧波共振的速度與運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的關(guān)鍵第一步。