深圳波峰焊深圳无铅波峰焊,首选择德科绿阳!
中文 English 联系我们
产品列表
SMT设备
非标装配线
公司概况
公司简介
荣誉资质
人才招聘
联系我们
留言反馈
SMT知识
SMT设备与PCB检测设备的发展动态

      随着网络时代的到来和人们生活水准的不断提高,人们对电子设备提出了更新、更高的要求,即:要求功能多、体积小、便于携带,目前已有50%的电子设备是“便携式”的,到2004年将达60%。如今,手机、PDA和手提电脑已成为白领阶层出差办公的3件必备品。为此,用于“便携式”电子设备的元器件及印刷电路板(PCB)必须小型化、甚至微型化。为实现这个目标,元器件必须是表面贴装元件(SMC)和表面贴装器件(SMD),SMC/SMD与PCB的连接必须采用表面贴装技术(SMT)。当今,SMC、SMD已占元器件的主导地位,如2000年全球SMIC(表面贴装IC)产量占IC总产量的98.2%,今后将继续呈上升趋势。目前,SMC/SMD和PCB一直处于不断的小型化进程中。SMC小型化的发展趋势是从0805→0603→0402→0201,10年前铺天盖地被大量使用的是0805元件,今天它的用量只占同类元件总数的10%左右,0603元件的用量在4年前开始走下坡路,取而代之的是0402元件,现在更细小的0201元件显得风头日盛。SMC用量的变迁过程,从0805→0603大约经历10年时间,从0603→0402大约只经历5年时间,发展趋势是0201将替代0402,从0402→0201经历的时间可能还会缩短。SMD小型化的发展趋势是SOP(L形引线小外形封装)→SOJ(J形引线小外形封装)→SSOP(小型L形引线小外形封装)→TSOP(薄型L形引线小外形封装);QFP(L形四边引线扁平封装)→TQFP(薄型L形四边引线扁平封装)→BGA(球栅阵列)→μBGA(微球栅阵列)→CSP(芯片规模封装)→TCP(倒装芯片封装)→WLP(圆片级封装)。

  SMD的尺寸越来越小,引脚越来越多。如以同等逻辑功能复杂性的芯片看,FCP器件所占面积只有原来QFP器件所占面积的1/9,高度只有原来的1/5。目前SO(小外形)封装(包括SOP、SOJ、SSOP、TSOP等)是IC封装的主流,2000年全球SO封装产量占IC总产量的58.4%。未来SMD的发展趋势是封装尺寸接近芯片尺寸,CSP的封装尺寸是芯片尺寸的1.2倍,今后CSP以102.1%的速率增长;FCP的封装尺寸几乎等于芯片尺寸,将以48%的速率增长。

 

  1 SMT设备

  SMT主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备包括检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。SMC/SMD靠SMT贴装机把它们贴装在PCB板上。各种智能型、便携式电子设备是SMT贴装机发展的主要驱动力。2000年全球SMT贴装机产量2万台,产值40亿美元。我国SMT贴装机以进口为主,2000年进口SMT贴装机1 733台,占当年世界市场的8.7%。2001年上半年进口1 305台,同比增长43%。当前,SMT贴装机的发展方向是高速、多功能和低成本。国外SMT贴装机发展很快,推出多种先进的、高效的SMT贴装机。今年《Circuits Assembly》杂志进行1年一度的SMT贴装机大盘点,介绍了12家SMT贴装机制造商的80种设备型号及性能[2]。表1给出主要SMT贴装机制造商及主要设备型号,表给出主要SMT贴装机的性能及参数。目前世界上SMT设备行业的三巨头是西门子、富士和松下公司。西门子公司自1969年制造出第一台SMT贴装机以来,已累计生产1万台SMT贴装机。西门子的MT贴装机在全球市场分布中,亚太地区占1/3,中国市场又占亚太地区40%的份额。由表2可知,这些SMT贴装机均可贴装SOIC、PLCC(塑料J形四边引线片式封装)、TSOP、QFP和BGA等IC,不少SMT贴装机还能贴装异形元件、SM连接器、FCP和直接芯片等。SMT贴装机制造商还根据PCB的大小推出各种适用型设备。大于等于50 mm×50 mm的小尺寸PCB和小于等于510 mm×460 mm的大尺寸PCB都比较容易找到合适的SMT贴装机,对于上述尺寸以外的一些特殊尺寸PCB也能找到合适的SMT贴装机,如MIMOT公司的AdvantageⅢ贴装机最大可使用1 200 mm×800 mm的PCB,Multritroniks公司的Flex-placer16型贴装机,最小可使用19 mm×19 mm的PCB。西门子公司的SIPLACES-25 HM贴装机是一种模块类的高速贴装机,每小时可贴装2.5万个元器件,由于具有贴片头模块化的特性,它将柔性、精密与高速融为一体。它拥有适用所有设备的元器件处理范围和交互式输入口,可使每台设备的生产量均达最大化。它装备2个“收集与贴放”贴片头和1个六吸嘴或十二吸嘴旋转头。2001年西门子公司将该设备卖给EMS(电子制造服务商)巨头之一的伟创力公司上海工厂。表2中的美国UniversalInstru-ment公司推出适用异形电子元器件的贴装机,把贴装头相互面对面设置。这种设备利用一种通用、坚实的机架,使得对应各种应用的贴装头都能安装到机架上工作。该公司独立开发出一种可变磁阻电机的线性电动机驱动方式,使贴装平台定位精度达±24μm(6σ),比采用滚珠丝杠的伺服电机驱动框架贴装定位精度提高1倍。在选购SMT贴装机时,除重点考虑设备性能和速度外,还应考虑设备的使用针对性、价格、信誉、维修记录和售后服务等因素,只有综合考虑才是上策。表1、表2中SMT贴装机在国内的代理商有日东电子设备公司、泰时自动系统公司(DIAS)、王氏建港(WKK)中国公司、凯能自动化设备公司(KAL)、大意志机械设备有限公司和深圳创科新贴片系统有限公司等。

 

  2 PCB检测设备

  据统计,2000年全球PCB产值396亿美元,其中日本占30%,北美占27%,欧洲占13%,台湾地区占10%,国内占7%。同年,我国PCB的总产量为3 080万m2,总销售额27亿美元。2002年亚洲PCB市场由表3所示[3]。业内人士分析,今年亚洲PCB行业竞争激烈,我国PCB的产量与产值将继续保持增长势头,台湾地区某些公司可能会退出该行业,香港将高产能;日本在产能方面不会出现重大变化。当今,6~10层PCB是主流产品,它主要用于便携式IT、数据通讯、电信,如蜂窝电话、PDA、笔记本电脑及数码相机等。10层以上PCB前景也看好,主要用于网络应用产品。

    随着SMC/SMD的小型化和PCB的高密度化,给PCB检测带来了极大的挑战。PCB检测正在从人工目检(MVI)→飞针测试(FPT)→在线测试(ICT)→自动光学检测(AOI)→自动X射线检测(AXI)→功能检测(FCT)过渡。MVI对于中等复杂程度的PCB(如300~500个元器件、3 000~3 500个焊点的单面板)已无法适应,对于μBGA、CSP和FCP根本不能适用,同时MVI既不可靠也不经济,目前已被淘汰。当前PCB检测主流是ICT,据北美电子制造规划组织预计,若以1998年100%的ICT覆盖率为基准,估计2003年后其覆盖率不足50%,2009年后不到10%。ICT主要保证产品的生产效率,强调测出问题在哪里并对它进行修补。表4给出PCB、ICT和FPT设备的制造商、型号及功能[4]。随着SMD引脚间距的缩小和引脚密度的增大,针床式ICT面临着“无立锥之地”的困境。另外,它还存在背面电流驱动、测试夹具费用和可靠性等弊病。为此,AOI和AXI运应而生,这两种设备早已在IC芯片制造、封装中被广泛应用。该设备高度依赖计算机图像处理技术,预计未来几年中,高分辨力电路板光学图像和三维X射线图像生成方面的技术会有所进展。表5给出PCB的AOI设备的制造商、型号及功能,表6给出PCB的AXI设备的制造商、型号及功能。AOI和AXI设备正在逐渐取代ICT设备。目前PCB的FCT设备正在复兴,因为任何系统一旦小到难以探测其内部时,那只好与系统的输入、输出通道打交道,这正是FCT设备的用武之地。FCT保证产品的质量,它注重测试工艺的缺陷,并及时反馈给生产线,以纠正偏差。表7给出PCB的FCT设备的制造商、型号及功能。如今由于FCT设备的国际标准渐趋成熟,同时标准仪器模块和虚拟仪器软件技术也普遍使用,大大增强了FCT设备的通用性和灵活性。另外,人们还可将PCB或测性设计成果、超大规模混合IC的可测试性设计成果都移植至FCT技术中去。利用边界扫描技术的标准接口和相应的可测试性设计,使FCT与ICT一样,可用来对系统进行在线编程。MVI、FPT、ICT、AOI、AXI及FCT设备功能的比较由表8所示,从表8可知,MVI自然被出局,而FCT为最好,最有发展前途。目前,一般PCB的一次性检测成品率徘徊在60%~90%,如何进一步提高到95%以上是当前急需研究的课题。国外正在研究如何优化PCB检测方案,如何合理地投资、配置和使用好昂贵的PCB检测设备,以让它们的效益尽可能地发挥到顶点。关键要掌握好如下3个原则:(1)控制缺陷传播,产品缺陷越早发现则次品造成的经济损失越小;(2)降低冗余检测,重复性缺陷检测越少,则检测成本越低;(3)掌握质量主敌,排序PCB缺陷比率,抑制头号质量杀手是达到事半功倍的好办法。如何混合和调配这3个原则使之能适用于不同的生产和测试系统,这就是制造商实现“零缺陷”生产的基础所在。

版权信息:深圳市德科绿阳科技发展有限公司粤ICP备05014378号 技术支持:深圳网站建设
深圳波峰焊深圳回流焊,波峰焊,回流焊,首选择德科绿阳!