一、SMT簡介

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市場競爭力 

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 

電子科技革命勢在必行

二、SMT的特點

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。焊點缺陷率低。 

3、高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。 

4、易于實現(xiàn)自動化，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)計制造技術(shù) 

（2）電子產(chǎn)品的電路設(shè)計技術(shù) 

（3）電路板的制造技術(shù) 

（4）自動貼裝設(shè)備的設(shè)計制造技術(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(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經(jīng)過對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)移動橫梁上，所以得名。 

2、對元件位置與方向的調(diào)整方法：1)、機械對中調(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，這種方法可實現(xiàn)飛行過程中的識別，但不能用于球柵列陳元件BGA。3)、相機識別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進(jìn)行成像識別，比激光識別耽誤一點時間，但可識別任何元件，也有實現(xiàn)飛行過程中的識別的相機識別系統(tǒng)，機械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。 

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

4、這類機型的優(yōu)勢在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)高精度(軸梁的位置和運動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)，也可多臺機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單坐標(biāo)移動的料車上，基板(PCB)放于一個X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動的工作臺上，貼片頭安裝在一個轉(zhuǎn)塔上，工作時，料車將元件送料器移動到取料位置，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)動到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動過程中經(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。

2、對元件位置與方向的調(diào)整方法：1)、機械對中調(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，較晚的機型已再不采用。2)、相機識別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相機固定，貼片頭飛行劃過相機上空，進(jìn)行成像識別。 

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

4、此機型在速度上是優(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型來共同合作。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，最新機型約在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的貼裝單元。每個單元有自己的絲桿位置系統(tǒng)，安裝有相機和貼裝頭。每個貼裝頭可吸取有限的帶式送料器，貼裝板的一部分，板以固定的間隔時間在機器內(nèi)步步推進(jìn)。單獨地各個單元機器運行慢?？墒牵鼈冞B續(xù)的或平行的運行結(jié)果有很高的產(chǎn)量。

圖像系統(tǒng)

1、自動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，示位置或相機而定。

2、下看相機在PCB上尋找叫做基準(zhǔn)點的標(biāo)志，主要用來元件貼裝之前將PCB對齊到正確的位置。上看相機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上方移過作視覺處理。射片機（即轉(zhuǎn)塔式）就是這樣做的，元件圍繞轉(zhuǎn)塔移動。

3、識別時間通常隨元件變大或復(fù)雜而增加。為了補償這個額外時間，貼裝設(shè)備可使用兩個上看相機 - 機器的每一邊有一個 - 以減少運行的距離。

4、射片機上的上看相機可測定大約100μm(0.1mm)的精度。這個已非常好，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器的上看相機趨向于具有更復(fù)雜的圖象處理能力，能夠測定貼裝精度達(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。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，過頂拱架型機器可能是唯一的選擇：高速機被排除在考慮之外，因為其不能自動地供這些料。

3、所以，制造商應(yīng)該尋找那些可以擴大其現(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，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，過頂拱架型機器組成。這種設(shè)置提供適應(yīng)易變市場的靈活性。

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。一臺機器的X，Y和Θ 誤差是單獨考慮的，而不是共同地。

產(chǎn)出(Throughput)：涉及傳送、制造和節(jié)拍時間的測量。

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)出和浪費好的零件

可靠性、可獲得性和可維護性：有關(guān)可靠性、可獲得性和可維護性的數(shù)據(jù)由供應(yīng)商基于實際的現(xiàn)場經(jīng)驗來公布的。

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

一個共同語言：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)與溝通的共識時，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。 

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。
　　原先可以接受的機器貼裝精度馬上變成引進(jìn)0201的一個局限因素。另外，傳統(tǒng)的工業(yè)帶包裝(taping)規(guī)格對于可靠的0201貼裝允許太多的移動，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。

可靠的0201貼裝的關(guān)鍵

元件送料器工作臺：精密定位料車(carriage)工作臺的能力 。

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度高、重量輕。 

送料器驅(qū)動鏈輪：驅(qū)動鏈輪在機器定位元件料帶的能力中起關(guān)鍵作用。驅(qū)動鏈輪輪齒的形狀、錐度和長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)造一個可靠的吸取頭。吸嘴必須在其夾具(holder)內(nèi)自由移動。 

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。這樣形成一個長而細(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)：所有機械在運行期間都產(chǎn)生振動。基體框架設(shè)計是減少產(chǎn)生振動和諧波共振的速度與運動效應(yīng)的關(guān)鍵第一步。