通信产品表面组装的应用和发展--通信,密度,设备

　　摘要 本文概括了通信产业使用SMT的现况、特点和发展，并提出SMT安装密度的综合量化概念。

　　关键词 电子通信 表面组装 贴片机 再流焊

　　波峰焊通信作为我国国民经济基础产业，在改革开放二十多年以来取得了长足进步和高速发展。随着信息化时代的到来，以电子信息技术为代表的高新技术产业已成为国民经济高速发展的动力和改造传统产业的生力军。电子通信是信息技术的重要组成部分，它承担信息产业的能信功能，在设备生产过程中使用了先进制造技术，其中是有代表性的就是目前采用的表面组装技术  。

60年代SMT首先在美国的航天、混合电路产品中开始应用，70年代日本在消费类产品上大量使用，我国继80年代在调谐器行业启用后，90年代在电子信息产业中迅速发展起来，目前已成为电子通信主要生产手段和不可缺少的生存条件。电子通信产品发展的特点是把更新、更多的功能，更好的性能，即日益增大的信息处理量压缩在有限人间和更小的重量范围之内，因此对制造商技术中电子装联工艺不断提出新的要求，目前SMT面临的阶段性任务是以高密度组装为核心目标，提高和完善对生产环境的保护，实现免清洗技术使用无铅焊料，限制有机溶剂技术，发展局部焊接技术，进一步开发和抽同自动检测技术等。元器件封装的不断创新，SMT设备不断改进和完善，新材料的使用，成为SMT不断发展创新的动力和条件。

　　 SMT的安装密度 PCB安装密度是衡量组装技术含量的重要内容，但目前尚未见到安装密度等级的统一标准，为使安装密度有量化数据，常按元器件平均密度、元器在PCB上覆盖面积或I/O出线的平均密度进行比。

　　 1、元器件在印制板上的平均密度。在单面混装的印制板上，每平方厘米可安装4-8年元器件，而双而混装的可在每平方厘米安装6-10年元器件。
　　 2、PLCC、QFP、BGA等集成度高的元器件信息处理量大，安装面积也大，按元器件单位面积平均数不能反映实际密度，此时可按所装元器件投影面积与印制板面积的比例，通常在模拟电路中比值为30-50%，由于数字电路的抗干扰能力强，这个比值可达到50-80。
　　 3、元器件出线I/O密度，常规密度30-40/平方时，高密度具有盲/埋孔的板140/平方时，超高密度的已经达到600平方时。用户通讯端产品的SMT现状和发展用户通讯终端产品的特点是轻薄短小化，多功能，造型多样性，产品更新换代快，成本要低，具有代表性的产品如移动电话手持机。

　　终端产品SMT组装的特点是：

　　 1、元器件的小型化，以阻容元件而言，90年代前、中期用的3216（1206），2021（0805），1608（0603）规格在手机上已不采用，市售产品均已采用1005（0402），并已向0603（0201）片式元件过渡，脚间距0.5mm以上非细间距IC器件已很少采用并普遍使用微型BGA和CSP器件。
　　 2、贴装化率高，已接近或达到100%，最能体现SMT的高效率，实现了自动化生产。
　　 3、焊接采用再流焊方式；
　　 4、由于使用微小型元器件，安装密度大，靠目视检查已无法解决，新建生产线均应采用在线AOI自动光学检查，以及时发现漏贴、错位、立片、侧立、极性倒置等缺陷并对缺陷部位定位。
　　 5、为检查BGA、CSP器件焊点对位及焊接质量，必须采用X-RAY或专用光学检查仪检查焊接质量，并配备有光学对位系统和为BGA植球功能的返修台。
　　 6、移动手持机安装密度发展情况。通信系统设备又称为局用设备，产品特点是高可靠性、长寿命和适应通讯系统日益提高的功能要求，技术经济附加值高。代表性产品如交换机、接入网设备、移动通信基站等。

　　系统设备产品SMT组装的特点是：
　　1、元器件的多样性，既有SMC/SMD表贴元器件又有THT插装元器件，印制板多采用贴/插混装方式；
　　2、元器件与印制板之间连接方式有再流焊、波峰焊和压接等多种方式；
　　3、由于元器件封装不断改进，贴装化率逐年提高，专门为插件设置自动工位已不必要，实现自动化生产方法可在自动生产线的多功能贴片机上配专用插件头，完成贴/插同机操作；
　　4、高密度组装和大量生产的场合，要求在自动生产线上安装AOI自动光学检查设备；
　　5、为适应BGA器件的大量采用以及CSP、FC等新型器件的发展，必须配置焊点对位、焊接缺陷检查设备及光学对位、返修植球设备；
　　6、波峰焊使用率逐年下降，新的焊接技术不断产生。

　　SMT技术的发展电子通信市场扩大，产品更新换代周期逐年加快，半导体，元器件飞速发展，对于电子装联技术不断提出新的更高要求，SMT技术发展突出表现中以下几方面。
　　 1、贴片机技术发展，贴片机工作方式始于机械手式，为提高产能，80年代末高速机中转塔式开始占据了主导地位，转塔机贴片速度从0.25秒/片—0.15-0.1—0.09—0.085发展到0.08秒/片，转塔式旋转头站数也从12、16 发展到20站。由于转动惯量等因素限制，更高速贴片机已从转塔转向机械手模块式，这种新型模块式高速贴片机贴片能力达到96000片/时和133000片/时，不仅贴片速度高、噪音小，而且配置和调度的灵活性强，相同产能占地面积也小得多。多功能贴片机采用双头贴装，双轨进板，飞行对中等技术，定位精度 和贴片速度有很大提高，有的贴片机能配用插件头，实现贴/插同机操作。新型多功能机采用专用模块增容式，达到扩容针对性好，配置、调度灵活等目标。
　　 2、SMT焊接技术发展。焊接质量对电子通信设备可靠性影响很大，产品发生故障有60-70%是焊接因素引起的，因此必须重视焊接工艺技术SMT使用的再流焊波峰焊属于高效的群焊方式，全贴装采用再流焊，再流焊工艺采用设置温度曲线、充氮、设置上下部温差等措施保证焊接质量，今后无铅焊料使用是再流焊的新课题。插装和贴/插混装多用波峰焊。由于贴装化率迅速提高，电路板上的通孔插件焊点越来越小；元器件微小化，高密度安装元器件之间间隙小，使用波峰焊时漏焊、桥接增加且难以检查，补焊工作量大；波峰焊时整板涂焊剂，离子污染度大，有害残余物难以消除；波峰焊时印制板受热冲击大，容易造成PCB翘曲变形。为解决波峰焊存在的问题，目前采用的方法有：
　　 3、穿孔回流焊法PIHR或Intrusive，插件和贴装全采用再流焊，焊膏可用点膏法或漏印法。漏印焊膏又分网板法和针管法两种，引线插入方向也有正、反面两种方式。
　　 4、编程波峰焊，这种设备采用全新的波峰焊概念，使用圆柱形点式喷嘴，按计算机设定轨迹在PCB焊点对应部位作点式、直线式、平面扫描式焊接。
　　 5、掩板式，使用传统波峰焊，在电路板焊接面用耐高温、防静电、热容量小的托板掩盖非焊接部位，焊点处镂孔进行焊接。
　　 6、提高在线自动化生产水平，实现贴片/插件同机操作
　　 7、使用在线AOI技术以及X-RAY焊点检测技术，提高产品质量和检测水平。
　　 8、进一步有效利用自动检测数据，实现视觉检查，制造缺陷检查、在线测试综合一体化，优化程序，消除重叠覆盖无效测试，提高缺陷检出率和工作效率。