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[導(dǎo)讀]IDC最新發(fā)布的報告顯示,智能手機和平板電腦已成為近兩年來推動全球電子行業(yè)增長的主要動力,據(jù)預(yù)測,2013 年全球智能手機的總體出貨量將首次超過功能型手機,達到9.186億臺以上,其中,中國智能手機的出貨量預(yù)計約為

IDC最新發(fā)布的報告顯示,智能手機和平板電腦已成為近兩年來推動全球電子行業(yè)增長的主要動力,據(jù)預(yù)測,2013 年全球智能手機的總體出貨量將首次超過功能型手機,達到9.186億臺以上,其中,中國智能手機的出貨量預(yù)計約為3.12億臺,繼續(xù)占據(jù)智能手機第一大生產(chǎn)國的位置,約占全球市場份額的32.8%。
<strong>制造工藝</strong>革新促進<strong>SMT</strong>設(shè)備更新?lián)Q代
OK International亞洲區(qū)業(yè)務(wù)經(jīng)理Vincent Goh

在目前越來越多智能手機和平板電腦的生產(chǎn)過程中,隨著科技的快速發(fā)展,以及消費巿場對智能手機和平板電腦產(chǎn)品趨向多功能、輕巧化和高可靠性的要求,令到許多電子制造廠商都在想盡辦法把印刷電路板(PCB)設(shè)計得更小巧和輕薄。其主要特征是,PCB開始出現(xiàn)Step板(也稱為3D板或Embedded板);同時,為了在相同空間內(nèi)實現(xiàn)更多的功能,元器件也變得更小型化,0201元件被大范圍使用,01005元件正被導(dǎo)入主流應(yīng)用;此外,更多的倒裝芯片(Flip-Chip)也在模組中得到了運用。

這些PCB生產(chǎn)技術(shù)和制造工藝上的革新,對SMT制造的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都提出了更高的要求。對此,OK International亞洲區(qū)業(yè)務(wù)經(jīng)理Vincent Goh表示道,那些肉眼很難看出來的超微小貼片元件,以及異型金屬屏蔽蓋和連接器的大批量生產(chǎn)貼裝工藝,對于生產(chǎn)設(shè)備的苛刻要求包括:必須要能達到高速貼裝、精準(zhǔn)、不甩件、快速更換生產(chǎn)產(chǎn)品和近乎零錯誤率。對于加工制造商而言,提高產(chǎn)能和降低缺陷率就是利潤,廠商在采購設(shè)備時,應(yīng)根據(jù)每臺設(shè)備的個別功能和優(yōu)勢,綜合成一條符合自身生產(chǎn)需求的SMT生產(chǎn)線,以獲得最佳的總體投資收益(ROI)。

保證PCB表面貼裝品質(zhì)

制造工藝革新促進SMT設(shè)備更新?lián)Q代
ASM先進裝配系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品市場經(jīng)理朱杰

“對于Step板(3D板)的生產(chǎn)制造,主要挑戰(zhàn)在于錫膏印刷技術(shù),這是因為PCB不再是平面,故而如何保證高度不同的印刷錫膏點的品質(zhì)將是一個難點,”ASM先進裝配系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品市場經(jīng)理朱杰進一步分析道,“其次是貼片工藝,由于PCB凹凸不平,也造成了貼片高度會有所變化,進而容易產(chǎn)生元件被壓碎或偏位等質(zhì)量問題。另外,倒裝芯片也增加了SMT貼片的流程,需要特殊的wafer提供系統(tǒng),進而影響到取料和貼片環(huán)節(jié)?!?

在錫膏印刷技術(shù)方面,為了克服微型封裝以及更高元件密度基板設(shè)計的困難,目前的一個趨勢是,焊膏噴印技術(shù)正逐漸取代傳統(tǒng)的鋼網(wǎng)印刷技術(shù)??偛课挥谌鸬涞腗icronic Mydata公司在焊膏噴印技術(shù)的開發(fā)上走在了行業(yè)的前列,采用該公司的焊膏噴印技術(shù),每個焊點的焊膏用量和形狀都可以進行單獨設(shè)置,優(yōu)化了焊點質(zhì)量,同時還可消除QFN無引腳元件浮高虛焊的問題,在處理大量元件層疊封裝(PoP)的制造工藝上,既可提高良品率,也可保證復(fù)雜PCB貼裝生產(chǎn)的高效率。

Mydata相關(guān)負責(zé)人表示,就目前的情況來說,雖然鋼網(wǎng)印刷技術(shù)還有一定的市場空間,但對于某些特殊應(yīng)用(如QFN封裝、通孔回流焊、PoP封裝、柔性基板等),這一技術(shù)卻在焊膏涂覆工藝上碰到了處理瓶頸。尤其是在消費類電子行業(yè)中,目前三大趨勢正在積極推動無模板焊膏噴印技術(shù)向前發(fā)展:一是要求更快的響應(yīng)時間;二是需要完美的焊點質(zhì)量,力爭實現(xiàn)零返修;三是小型化和移動電子設(shè)備日益復(fù)雜的電路板設(shè)計。據(jù)悉,從2009年Mydata在上海成立邁德特表面貼裝技術(shù)(上海)有限公司起,該公司一直保持著在中國大陸整體業(yè)績的高速增長,去年年底,Mydata在深圳新增分公司,進一步加強其在華南地區(qū)電子制造業(yè)的投入力度。

而在Step板(3D板)貼片工藝上,ASM先進裝配采用貼片壓力控制技術(shù),通過該控制系統(tǒng)可自動感應(yīng)PCB的凹凸,利用設(shè)定的壓力反饋值,能夠知道貼片式元件是否已經(jīng)達到PCB的表面;而如果沒有這個系統(tǒng),元件則很容易被壓碎或者空拋。在倒裝芯片處理上,ASM先進裝配還可提供專業(yè)的wafer供料系統(tǒng),通過增加專門設(shè)計的取料貼片頭,使得倒裝芯片可以準(zhǔn)確地倒裝貼裝在PCB上。

檢測與返修促進良率提升

目前大量智能手機元件在貼裝和焊接后所遇到的一個主要問題是,元件尺寸越來越小,引腳間距越來越密,甚至已經(jīng)超越了人眼所能識別的極限。例如,QFP等細引腳間隙元件、PLCC、BGA等焊點隱藏在本體元件之下,這些都給貼裝后的AOI檢測及焊接后的AOI檢測帶來了困難,迫切需要在錫膏印刷時就進行質(zhì)量控制和檢測,以便及時發(fā)現(xiàn)不良產(chǎn)品,盡可能地降低生產(chǎn)費用和返修成本。
上海復(fù)蝶智能科技有限公司總經(jīng)理徐亦新指出,從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,在SMT工藝中有74%的不良品都是來自于錫膏印刷這一環(huán)節(jié),特別是隨著智能手機等便攜式電子產(chǎn)品的電路板加工難度越來越大,而與此同時手機PCBA的加工費用又在逐步降低,這些使得目前的SMT制造生產(chǎn)要求更多地運用檢測設(shè)備來提高產(chǎn)品的良率。

為此,包括ALLY VISION、Panasonic、上海復(fù)蝶在內(nèi)的一批廠商在近年紛紛開發(fā)出不同技術(shù)流派的無陰影3D SPI(Solder Paste Inspection)錫膏檢測系統(tǒng),且大量被應(yīng)用在引腳間距小于0.5mm的IC類元件和連接器元件、BGA元件、PLCC元件、0402、0201、01005元件,以及屏蔽蓋PCB的檢測過程中,實現(xiàn)更為精確的檢測效果。以上海復(fù)蝶開發(fā)的3D SPI檢測系統(tǒng)為例,其采用創(chuàng)新的多角度、多頻率結(jié)構(gòu)光結(jié)合Z軸仿形裝置,以及基于GPU運算PMP算法,解決了當(dāng)前在錫膏3D檢測方面的主要困擾和瓶頸(如:錫膏陰影干擾、海量圖像處理等等),為電子制造行業(yè)SMT生產(chǎn)過程中的PCB表面錫膏的3D檢測、統(tǒng)計和質(zhì)量分析提供了一項較為理想的解決方案。

另一方面,面對當(dāng)前快速變化的返修環(huán)境,Vincent Goh表示,由于要配合后續(xù)對PCB進行返修和功能測試,因此許多PCB被設(shè)計成模塊化,同時又要能把許多超微小的元器件,如連接器、處理器、屏蔽蓋等組件組裝在非常薄、且異型或柔性板上,這些新的微型和異型組裝對于設(shè)備、生產(chǎn)工藝的量產(chǎn)及可靠性來說都是一個巨大的考驗。[!--empirenews.page--]

為了滿足現(xiàn)階段苛刻的返工和維修業(yè)務(wù),OK International推出的全新Metcal Scorpion APR1200-SRS先進封裝返修系統(tǒng)重新定義了精度和處理封裝制造商所面對的技術(shù)要求。該系統(tǒng)專門為無引腳元器件而設(shè)計,其中包括BGA、CSP、PoP、微型SMD或LGA元器件等,在當(dāng)前典型的高密度和異型PCBA的返工環(huán)境,以及普遍的移動設(shè)備中,它是一個較為理想的選擇。其專利的可控底部雙預(yù)熱器,及新的模塊回流和貼裝頭,在貼裝超微型元器件時能達到較高的對齊精度。此外,新的無陰影數(shù)碼視覺系統(tǒng)釆用LED上下照明,能精準(zhǔn)地為元器件和基板投影對齊,相機(數(shù)碼)不需要校準(zhǔn),易于使用的圖標(biāo)驅(qū)動操作軟件和全自動化的熱溫曲線模式可確??焖俸腿菀椎貏?chuàng)建熱溫曲線文件,從而大大減少了設(shè)置時間。另外,其專利噴嘴具有高效的排氣端口,可防止相鄰元件損壞,達到了有效控制返工制作流程的目的。

創(chuàng)新產(chǎn)線設(shè)計提高生產(chǎn)效率

小批量、多品種生產(chǎn)是目前電子制造行業(yè)的另一個突出特點,在這一生產(chǎn)模式下,產(chǎn)量的大幅變動、生產(chǎn)品種的頻繁調(diào)整,導(dǎo)致生產(chǎn)過程復(fù)雜多變,生產(chǎn)效率直線下降。如何才能提高SMT貼裝設(shè)備的生產(chǎn)效率是眾多廠商亟待解決的一個難題,它要求新一代SMT設(shè)備要能夠完成快速新產(chǎn)品導(dǎo)入、快速換線,減少停機時間,并且實現(xiàn)對物料的管控和追蹤。

朱杰表示,為了協(xié)助廠商提高生產(chǎn)效率,對于客戶已有的平臺,ASM會借助先進的SiCluster等軟件來加強管控,提升已有設(shè)備的貼裝速度,進而提高生產(chǎn)效率;而在新產(chǎn)品方面,ASM目前會通過對貼片機結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計,例如采用新的取料位置、先進的軌道系統(tǒng)等等,來提升SMT設(shè)備的貼裝速度。另外,在產(chǎn)品良率方面, ASM一方面會采用具有先進數(shù)字系統(tǒng)和運算方式的影像技術(shù),來判斷貼片過程中取料不良和元件本身不良的因素;另一方面則會提供多色的PCB相機,來對不同材質(zhì)的基板和不同材質(zhì)的Mark點進行清晰地識別,以此來保證后續(xù)精準(zhǔn)的貼裝效果,全面提高產(chǎn)品的良率。

例如,針對智能手機的生產(chǎn),ASM先進裝配推出的雙導(dǎo)軌獨立貼裝制造技術(shù)采用同步工作模式,可在同一條生產(chǎn)線上完成正反兩面的生產(chǎn),幫助制造廠商節(jié)省了工廠場地和設(shè)備投資,只需要一臺回流焊爐,也節(jié)約了大量電費,正反面生產(chǎn)實現(xiàn)了完美平衡,降低了半成品的庫存,同時減少了操作人員的數(shù)量,也有助于降低對供料器數(shù)量的需求。特別是在雙導(dǎo)軌設(shè)計上,系統(tǒng)將PCB最大程度地靠近取料位置,令到懸臂行程短,且兩個懸臂之間互不影響,大幅提升產(chǎn)能的15-20%。此外,通過SIPLACE軟件,系統(tǒng)增加了對物料的確認功能,防止上錯料,且可準(zhǔn)確計算元件的使用情況,對即將用完的元料會按優(yōu)先級排序,并提示操作員及時續(xù)料,減少了生產(chǎn)線停機的時間。

在AOI檢測環(huán)節(jié),為了達到迅速的產(chǎn)線對應(yīng)和持續(xù)穩(wěn)定的檢測效果,歐姆龍(OMRON)開發(fā)的VT-S500D雙軌在線檢測機可以和主流貼片機直接連接,其雙軌構(gòu)造設(shè)計縮短了基板搬送的時間,產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更為靈活。同時,該設(shè)備還能夠通過機器自動設(shè)置基本程序,并強化針對量產(chǎn)變動的對應(yīng),加快檢測速度,以滿足客戶對高速產(chǎn)線的需求,檢測時間僅為原先設(shè)備的三分之一左右。
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