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摘要 ：本文提出了SMT生產線設計、設備選型的關鍵點，給出了五種建線方案。探討了SMT生產線的發展方向。

關鍵詞：SMT生產線設計  SMT設備選型   SMT建線方案

 

一、前言

由于SMT技術是涉及了多項技術的復雜的系統工程，技術性強，投資大，面對型號眾多的SMT生產設備如何選型建線，仍是一個復雜而艱難的工作。本文結合工業對講通信產品電路板制造基地建設，提出了“SMT生產線設計、設備選型”的關鍵要點，給出了五種建線方案。

        

二、SMT生產線設計關鍵

根據SMT建線工程設備選型依據、步驟、注意事項，結合工業通信產品電路板制造基地建設，淺談SMT生產線設計、設備選型要點：（生產布線、能源、供氣、送風設計這里不做論述）

1.典型SMT生產線和主要設備

一般SMT生產工藝包括焊膏印刷、貼片和回流焊三個步驟，主要設備有印刷機、貼片機和回流焊爐構成生產線（圖1）。

                                                                                   圖1 典型SMT生產線

 

2.SMT生產線設備選型依據 

（1）現有產品種類，器件，生產能力，線體建設的要求。

現在對講產品SMT電路板年產量4千塊左右，品種達28種，最大品種電路板年產量在2000塊。

電路板最大尺寸320mm*260mm*3mm；最小尺寸120mm*80mm*3mm，器件最大高度10mm。

單品種器件數量最多DUB用戶板：片式電阻，電容24種、SOP10種，PFP 封裝2種、間距0.3 mm PLCC封裝 44腳55mm*55mm一種、QFP封裝3種，80、160、208腳，間距0.3 mm；

IP對講生產需要使用CSP、BGA、PGA、LBGA、連接器、屏蔽罩、晶振等新型SMT封裝器件；

生產線能進行智能儀表SMT電路板生產；

下一步要進行PCBA OEM代加工生產。

隨著電路板組裝器件密度越來越大、極窄間距新型封裝多、體積小、貼裝精度要求高，生產難度越來越來大。手工貼片的精度、生產速度滿足不了工業對講制造基地高產量、高精度、高品質產品電路板制造的要求。

要求現有的兩條平臺流水線搬遷到產業園，實現THT插件，分機裝配，節省投資。準備新建一條全新自動化SMT生產線。
 

（2）對講SMT電路板貼裝缺陷，工藝流程。

手工SMT貼裝缺陷：

a.CHIP件貼裝偏移，手工加壓不一致、目視檢查不出細微的貼裝位置差距，QFP手貼不準，不能一次貼裝到位、需二次貼裝，形成錫膏粘連，造成橋連。

b.手動錫膏印刷速度慢，形成瓶頸制約整線生產速度。

c.回流焊接曲線優化、冷卻區不合適，造成焊接不良和翹曲變形。

數字對講電路板SMT生產目前使用半自動印刷機，平臺生產線，真空吸筆或鑷子手工貼片，回流焊接工藝進行生產。

搬遷到產業園后，電路板SMT組裝工藝為單面混裝。優化后的工藝流程為：PCB檢驗→ A面自動印刷錫膏→ A面自動貼裝SMT、SMD元件→回流焊接→AOI檢查→B面直插THT→B面THT引腳手工焊接→清洗→功能測試→入半成品庫。需要配置印刷機、貼片機和回流焊機設備。
 

（3）根據現有產品組裝密度、窄間距QFP和大尺寸SMD、異形元器件，確定IC異型貼裝設備配置全視覺高精度多功能貼片機一臺。兼顧高速生產需要再配置一臺高速CHIP元件貼片機。
 

3.設備選型步驟（產能計算）。

（1）統計2009年最大產量計算出全年貼片SMD元件總點數為583840點，我們按60萬點算。

（2）理論產能測算：

a.手工貼片

每個工位每班貼1千點，五個工位，八小時（班產）5千點  需120班次完成60萬點貼裝。

b.自動貼片機

1臺高速機+1臺多功能機組合的貼裝速度在1萬點——十幾萬點/小時。我們以1萬點/小時測算。不考慮換線，單品種：八小時（班產）8萬點，需8班次完成60萬點貼裝。考慮多品種，小批量，頻繁換線，放寬1倍工時。

（3）SMT整線配置方式分為“多品種、小批量”和“少品種、大批量”的兩種類型。

“多品種小批量”的配置原則為，為靈活、拓展、節資。

 “少品種、大批量”的配置原則為：靈活、高速、可靠、創造。在大批量配置中要盡可能高速，來提高生產率，降低成本。同時高速中要求可靠性好、一致性強、靈活性和穩定性高，才能有更高的創益，才能有更高的投資回報。

 

三、SMT設備選型關鍵

（1）規劃好整條生產線對基板的處理能力：如PCB尺寸、厚度、重量、板邊的留空要求、定位要求(基準點、定位孔、邊定位的厚度和曲翹限制等)、必須有詳細和準確的規劃。這些規劃應以整線設備的層次來進行的。如有多條不同規范的線，則統一規范。

（2）生產線整體要求貼裝能力達到3萬Chip／小時；元件范圍從0402-55mm*55mm方型器件、CSP、QFP、BGA、UBGA、片式電解電容、電位器、電感、50*150mm連接器，元件高度為25mm；貼裝精度±0.08mm／Chip、±0.05mm／QFP；最大PCB面積510mmx460mm。 后續加線兼容性好。

（3）貼片機要注意選整體鑄造式機架，保證CHIP,QFP貼裝精度；選飛行對中、CCD安裝在貼片頭上的貼片機，保證貼裝位置的準確；配置離線編程設備和軟件，縮短換線準備時間、優化整線速度； 供料器按最多元件數量的電路板產品進行配置，并適當多配置幾個，用于補充元件或換元件時提前準備，以免影響貼裝速度。

（4）印刷機要選全自動視覺，保證印刷精度，降低電路板焊接的不良率；特別注意選則印刷周期10S左右的設備，消除整線生產的瓶頸效應。最后選換線時間短的設備，保證連續生產。

（5）回流焊要選加熱區長度大于1.8M、8溫區以上、有冷卻區、溫度曲線測試功能，配UPS電源保證回流焊接質量。

（6）AOI光學檢查儀選擇CCD相機，同軸碗狀光源、誤判率和漏判率穩定可靠的設備，保證檢測的質量和速度。

（7）如果資金條件比較緊缺，應優先考慮設備的性能價格比。
 

四、SMT生產線建線方案（這里省略傳送設備）

方案一：多功能SMT生產線

設備類型	品牌/型號	數量（臺）
印刷機	德森  DSP1008	1
多功能貼片機	富士XPF-L	1
回流焊爐	日東 IPC 810	1

評價：采用1臺富士XPF多功能貼片機，可貼所有貼片、IC元件，自動更換貼片頭，可選配點膠頭。為壓縮開支，印刷機，回流爐采用國產。整線理論速度為2萬點/小時，該生產線適合批量不大、品種較多的小型企業和科研院所，預計整線投資在200萬人民幣。
 

方案二：中速SMT生產線

設備類型	品牌/型號	數量（臺）
印刷機	德森 DSP3008	1
高速貼片機	Juki KE2070E	1
高精度貼片機	Juki KE2080E	1
回流焊爐	日東 IPC 810	1

評價：中速貼片線配置方案，適合中小型企業規模化生產，整線理論速度4萬點/小時，實際2.7萬點/小時。既適合高產量的生產模式，又適合多品種小批量的生產模式。預計整線投資在220萬人民幣左右。
 

方案三：中高速SMT生產線

設備類型	品牌/型號	數量（臺）
印刷機	德森 DSP3008	1
高速貼片機	富士XPF-L	2
回流焊爐	日東 IPC 810	1

評價：采用富士的兩臺XPF，一臺作為高速機，另一臺作為泛用機，整線理論速度為5萬點/小時，預計整線投資在350萬人民幣左右。
 

方案四：高速SMT生產線

設備類型	品牌/型號	數量（臺）
印刷機	DEK 02ix	1
高速貼片機	富士NXT（含4臺M6模組）	1
高精度貼片機	富士XPF-L	1
回流焊爐	Ersa  Hotflow 3/20E十溫區回流爐	1

評價：采用了富士NXT模組機和XPF多功能機的組合方案。NXT通過搭載可以更換的貼裝工作頭，幾乎可應對所有元件的挑戰，靈活性非常高，整線貼片速度接近13萬點/小時，預計總投資在700萬人民幣。
 

方案五：超高速SMT生產線

設備類型	品牌/型號	數量（臺）
印刷機	DEK Photon	1
高速多功能貼片機	富士NXT（含10臺M3模組，2臺M6模組）	1
回流焊爐	ERSA  Hotflow 3/20E十二溫區回流爐	1

評價：該方案的理論速度達到了驚人的31.2萬點/小時，幾乎是高速SMT生產線的兩倍以上。適合單一大批量產品的生產，如手機板卡。為跟上生產節奏，印刷機選用了DEK的高端型號Photon，印刷時間5秒；回流爐采用了ERSA十二溫區的高端型號，預計總投資會超過1000萬人民幣。
 

五、SMT生產線發展趨勢

電子設備和工藝向“半導體和SMT”發展，PCB-SMD復合化、新型封裝 FC-BGA 、MCM多芯片模塊、3D封裝、POP技術應用。貼片機朝“模塊化復合型架構、模組化結構、多懸臂、高速智能貼片頭、柔性化方向”發展。SMT生產線采用CIMS管理，朝“信息集成的柔性生產環境方向”“連線高效方向”發展。

 

六、結束語

SMT自動化生產線是實現電子規模化組裝的基礎，進行SMT組線設計時要根據企業的投資能力、產量的大小、線路板的貼裝精度要求等因素，制定合理的引進計劃。必須對其中的關鍵設備進行詳細的調研，了解其具體的技術參數；做好設備、工藝工序的優化、就可以充分發揮SMT生產線的巨大潛力，大幅提高生產效率，產品質量可以穩定在幾乎無缺陷的狀態。