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淺談SMT建線方案設計
最近更新時間：2014-10-9
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淺談SMT建線方案設計
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：生產線設計設備選型建線方案
1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DX-DN工業對講通信產品制造基地建設，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。
2SMT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DX-DN工業通信產品制造基地建設，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
?、努F有產品種類，器件，生產能力，線體建設的要求。
現在DX-DN對講產品SMT電路板年產量4千塊左右，品種達28種，zui大品種電路板年產量在2000塊。電路板zui大尺寸320mm*260mm*3mm;zui小尺寸120mm*80mm*3mm.器件zui大高度10mm.單品種器件數量zui多DUB用戶板：片式電阻，電容24種，SOP10種，PFP封裝2種，間距0.3mm.PLCC封裝44腳55mm*55mm一種，QFP封裝3種,80、160、208腳，間距0.3mm.；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。
?、艱X-DN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。
DX-DN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。
?、歉鶕F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）。
?、沤y計2009年zui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。
?、评碚摦a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?？紤]多品種，小批量，頻繁換線，放寬1倍工時。
⑶SMT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。
3SMT設備選型關鍵
?、乓巹澓谜麠l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。
⑵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；zui大PCB面積510mmx460mm。后續加線兼容性好。
?、琴N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zui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。
⑷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。zui后選換線時間短的設備，保證連續生產。
⑸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。
?、蔄OI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。
⑺如果資金條件比較緊缺，應優先考慮設備的性能價格比。
4SMT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DSP10081
多功能貼片機富士XPF-L1
回流焊爐日東IPC8101
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DSP30081
高速貼片機JukiKE2070E1
高精度貼片機JukiKE2080E1
回流焊爐日東IPC8101
評價：中速貼片線配置方案，適合中小型企業規?；a，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DSP30081
高速貼片機富士XPF-L2
回流焊爐日東IPC8101
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DEK02ix1
高速貼片機富士NXT（含4臺M6模組）1
高精度貼片機富士XPF-L1
回流焊爐ErsaHotflow3/20E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DEKPhoton1
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ERSAHotflow3/20E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的型號Photon，印刷時間5秒；回流爐采用了ERSA十二溫區的型號，預計總投資會超過1000萬人民幣。
5SMT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”“連線方向”發展。
6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。
參考資料：
1.電子產品生產工藝與管理廖芳主編電子工業出版社
2.DX-DN數字對講系統技術電訊公司
3.SMT通用工藝(上)顧靄云
4.SMT生產線選擇評估“SMT生產線選擇評估”
5.表面組裝技術（SMT）基礎與可制造性設計（DFM）顧靄云
1.13表面組裝建線工程和設備選型
作者簡介：
談瑩青男工程師，從事工業通訊研發技術工作，現任職武漢武鋼東湖*開發區武鋼電子產業園武鋼數字通信公司總。
劉大春（1972-），男，技師，從事電子組裝工藝技術工作十余年，現任職武漢武鋼東湖*開發區武鋼電子產業園武鋼數字通信公司產品部。