電信設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)等高端電子產(chǎn)品的功能越來越強(qiáng)，它們的尺寸和重量卻在不斷縮減，這只有通過元器件和系統(tǒng)基底的集成化和小型化才能得以實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，終端產(chǎn)品的多樣化程度也在不斷增加，而產(chǎn)品的面市時(shí)間卻在不斷縮短。所有這一切都意味著生產(chǎn)設(shè)備的靈活性正在成為日益重要的決定性因素。

　　小型化和靈活性是SMD技術(shù)的兩大驅(qū)動(dòng)力量。元器件和系統(tǒng)基底的小型化對SMD貼裝機(jī)提出了更高的精度要求，隨著現(xiàn)有的工藝已接近其應(yīng)用的極限，對新工藝的需求迫在眉睫。由于新型終端電子產(chǎn)品需要應(yīng)用先進(jìn)的元器件及相應(yīng)工藝，而且其開發(fā)和面市規(guī)劃都具有不確定性，因此高精度SMD貼裝設(shè)備必須采用高度模塊化、靈活、可擴(kuò)展且可升級(jí)的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

　　計(jì)算機(jī)和電信產(chǎn)品正不斷將因特網(wǎng)應(yīng)用和數(shù)字成像等功能集成到產(chǎn)品中，這些高端產(chǎn)品決定了先進(jìn)元器件、基底及貼裝工藝的發(fā)展。由于全球電子行業(yè)的激烈競爭，只有那些能以最快速度創(chuàng)新和提供多樣化優(yōu)秀產(chǎn)品的公司才能獲勝。這預(yù)示著，處理小型化元器件和靈活性的能力對SMD貼裝設(shè)備供應(yīng)商至關(guān)重要。

　　小型化的最大困難在于基底。為獲得極高密度的線路板，線分辨率必須降得很低很低，頂層和內(nèi)層之間的互連將由焊盤上的微通孔(micro-vias)完成，而這需要基底采用層結(jié)構(gòu)。隨著特細(xì)間距元器件的使用，其相應(yīng)引腳的準(zhǔn)確定位需要局部基準(zhǔn)，這些基準(zhǔn)可在距其它圖案模式不遠(yuǎn)的小范圍內(nèi)找到。

　　在線路板連續(xù)構(gòu)成的情況下，微通孔可能出現(xiàn)在焊接區(qū)域，因此當(dāng)圖案模式被用做局部基準(zhǔn)時(shí)這可能也是一種障礙。所以，可選用不同圖案模式作為局部基準(zhǔn)這種靈活性也是一種優(yōu)勢，因?yàn)檫@樣就不必專門定義局部基準(zhǔn)。

　　若分辨率要求很高，線路板尺寸就必須減小，這時(shí)陶瓷基底就顯得特別重要，尤其是MCM(多芯片模塊)的生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的小型化，包含嵌入式元器件的基底正得到越來越廣泛的采用，像LTCC(低溫合成燒結(jié)陶瓷)等。對SMD貼裝設(shè)備制造商來說，如何處理極薄線路板或靈活基底是很大的挑戰(zhàn)。印刷線路板的發(fā)展趨勢見表1。從表1可以看出，線分辨率、基底厚度和基底大小都在減小，而層數(shù)、微通道數(shù)和元器件密度卻在增加。

　　元器件的發(fā)展趨勢

　　無源器件變得越來越小，分立無源器件即將達(dá)到可制造性的極限。對于大批量貼裝應(yīng)用來說，0201器件(0.6 x 0.3mm)仍是最小的。下一步，分立器件將被集成進(jìn)所謂的集成無源器件中，或集成進(jìn)到嵌入式無源器件的基底中。

　　這些集成無源器件將會(huì)在器件的底面突起焊球，而不是在器件的周圍引出引腳，其焊點(diǎn)間距也會(huì)越來越小。周邊引腳的IC器件(如SO和QFP等封裝器件)的引腳間距仍在現(xiàn)有間距(最小0.3mm)附近保持穩(wěn)定。然而，考慮到強(qiáng)度和工藝?yán)喂绦缘仍颍@些器件批量應(yīng)用的實(shí)際最小間距可能為0.4mm。為了進(jìn)一步減小封裝尺寸，像BGA和CSP等區(qū)域陣列形式的封裝類型正大受歡迎，而倒裝器件的包裝也將從餅干狀轉(zhuǎn)向帶狀和/或圓片狀。

　　工藝/技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　電子產(chǎn)品的小型化趨勢也迫使倒裝芯片和CSP封裝器件的焊點(diǎn)間距不斷減小，由于工藝的限制，低于某一間距后回流焊工藝便不再適用。

　　有兩種工藝可用于倒裝/CSP芯片的回流焊：采用焊膏的C-4處理和采用粘性助焊劑的回流焊。在這兩種倒裝芯片回流焊工藝中，焊接后一般需要進(jìn)行底部填充以解決芯片和基底之間熱膨脹差異所帶來的問題。至今，焊接后的底部填充都是通過在倒裝芯片兩邊進(jìn)行流體涂敷的方法來實(shí)現(xiàn)的。倒裝芯片底邊和基底頂邊之間的間隙(回流焊后是40(m或更大)相當(dāng)于毛細(xì)管，將填充材料帶至倒裝芯片的下面。

　　所有的制造商都不想將底部填充作為單獨(dú)的工藝來處理，因此混合助焊劑/底部填充流體材料便應(yīng)運(yùn)而生。這種混合流體材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是填充系數(shù)比較好，因此無須毛細(xì)管效應(yīng)。但低于100(m的間距以下，回流焊就不行了。這時(shí)，就要采用導(dǎo)電粘合劑。

　　導(dǎo)電粘合劑主要有兩種類型：1，等向性導(dǎo)電粘合劑(ICA)，包含很多導(dǎo)電微粒，可在所有方向?qū)щ姡?，非等向性導(dǎo)電粘合劑(ACA)，包含很少的導(dǎo)電微粒，只有在加大貼裝力度(70~150N/cm2)及局部處理(150~200(C)后才具有導(dǎo)電性。

　　ACA相對于回流焊的優(yōu)勢在于其更小的間距(50(m相對于100(m)、無須焊接抗蝕劑，而且無須底部填充。ACA的缺點(diǎn)在于焊膏溶化期間元器件無法自己排列，而且其電氣阻抗較高。工藝/技術(shù)的發(fā)展趨勢見表4 。這些導(dǎo)電粘合劑工藝的重要性將會(huì)日益明顯，特別是模塊裝配制造商。

　　選擇SMD貼裝機(jī)的主要考慮

　　在印刷線路板上貼裝SMD器件涉及如下步驟：送入PCB；抓取器件；將器件移至元器件排列感應(yīng)系統(tǒng)(CA)；識(shí)別器件；將器件移到板上；通過基準(zhǔn)排列系統(tǒng)(FA)確認(rèn)板的位置；貼裝器件；將吸抓頭移回抓取位置；取出PCB。在這9個(gè)步驟中，唯一有效的步驟是元器件的貼裝，其它步驟不會(huì)增加任何價(jià)值，因此應(yīng)盡可能將它們并行處理，例如：同時(shí)抓取多個(gè)器件、CA排列與移動(dòng)并行、抓取循環(huán)與貼裝循環(huán)并行(雙機(jī)械概念)等。另外，縮減CA和FA的時(shí)間也可提高速度及縮短處理時(shí)間。

　　電子制造商在投資下一代SMD貼裝機(jī)器時(shí)，應(yīng)考慮如下四個(gè)方面的問題：

　　生產(chǎn)成本(CoP)，取決于折舊/利率成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本和有效產(chǎn)量；

　　運(yùn)行靈活性，或設(shè)備適應(yīng)生產(chǎn)需求變化的能力。包括變化持續(xù)時(shí)間、批量靈活性、進(jìn)料器靈活性和線路板品種系列等；

　　技術(shù)性能，即設(shè)備貼裝下一代元器件的能力(精度、元器件處理和適用工藝等)；

　　支持水平，包括維護(hù)、易操作性和操作友好特性等。

　　在考慮新的貼裝機(jī)時(shí)，技術(shù)性能是最重要的因素。這是排在其它任何考慮以前的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備通過這一標(biāo)準(zhǔn)后，制造商就可確定其它三個(gè)因素的影響，以做出購買何種SMD貼裝機(jī)的選擇。

　　降低生產(chǎn)成本

　　降低SMD貼裝機(jī)的成本非常困難，因?yàn)榭梢曄到y(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械部件的成本都是固定的。因此，只有通過設(shè)計(jì)更加智能和快速的貼裝機(jī)來降低生產(chǎn)成本。在這方面，有5個(gè)因素需要考慮：杜絕廢品、避免時(shí)間的浪費(fèi)、提高產(chǎn)量、減少操作干預(yù)和減少維護(hù)。

　　零缺陷品質(zhì)是杜絕廢品的首要條件。對SMD貼裝機(jī)來說，其它可能功能還包括集成驗(yàn)證系統(tǒng)和集成貼裝品質(zhì)控制能力。

　　減少時(shí)間浪費(fèi)可提高SMD貼裝機(jī)的效率。一些可以采用的方法包括加速PCB傳輸或采用雙道PCB傳輸、采用推車式快速變換原理、實(shí)施光可視、快速可視及快速工具更換，以及采用更加智能的貼裝優(yōu)化器等。

　　SMD貼裝機(jī)的總產(chǎn)出不斷提高也是一個(gè)穩(wěn)定的趨勢。可通過如下方法實(shí)現(xiàn)：提高機(jī)器的加速度和速度、采用并行貼裝、模塊化及可擴(kuò)展機(jī)器的概念，以及采用伺服控制的置放頭。

　　采取主動(dòng)的貼裝質(zhì)量控制系統(tǒng)也可減少操作員的干預(yù)，每部機(jī)器放置更多送料器或采用大批量送料器來減少送料補(bǔ)充也可達(dá)到目的。后者可通過如下方式降低10%至15%的成本：較低的拾取錯(cuò)誤、降低操作員干預(yù)、減少存儲(chǔ)空間要求、改善送料器動(dòng)作時(shí)間，以及無料浪費(fèi)。

　　提高靈活性

　　有兩種靈活性需要考慮：種類靈活性和數(shù)量靈活性。種類靈活性可通過減小產(chǎn)品變換難度來實(shí)現(xiàn)，主要有以下幾種方式：

　　加快PCB轉(zhuǎn)換速度。可以通過靈活的PCB傳輸系統(tǒng)、軟件控制的PCB寬度調(diào)節(jié)、靈活的PCB支持，以及利用邊沿箝位來實(shí)現(xiàn)特定PCB零加工定位等方法。

　　利用線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件控制的變換

　　通過增加送料器位置來避免送料器變換，或采用推車原理來加快送料器變換速度。

　　盡量減少吸嘴變換時(shí)間，通過快速且無時(shí)間損失的吸嘴調(diào)換，或增加戲嘴調(diào)換速度來減少時(shí)間損失。

　　改進(jìn)技術(shù)性能

　　SMD貼裝機(jī)應(yīng)該能處理先進(jìn)的元器件、基底及粘合工藝。同時(shí)，機(jī)器結(jié)構(gòu)也應(yīng)是可升級(jí)的，以適應(yīng)將來的元器件/粘合工藝。

　　主要應(yīng)考慮：

　　元器件小型化需要提高置放精度

　　PCB小型化需要提高置放精度和藝術(shù)識(shí)別

　　ACA、ICA和激光等先進(jìn)的粘合工藝。

　　改善服務(wù)

　　SMD貼裝機(jī)正變得越來越易于操作，而且對操作員的依賴程度越來越低。其特性包括：

　　自動(dòng)化循環(huán)校正、線性馬達(dá)的使用(無須傳動(dòng))和空氣軸承的使用(無摩擦接觸)等措施來降低或避免維護(hù)

　  采用環(huán)境監(jiān)控等主動(dòng)維護(hù)方法

　　遠(yuǎn)程診斷

　  先進(jìn)的多媒體用戶界面

　　自動(dòng)錯(cuò)誤恢復(fù)