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1、浅谈SMT建线方案设计谈莹青 刘大春 （武钢通信公司 湖北 武汉 430073）摘要 ：本文提出了SMT生产线设计、设备选型的关键点，给出了五种建线方案。探讨了SMT生产线的发展方向。关键词：生产线设计 设备选型 建线方案1 前言由于SMT技术是涉及了多项技术的复杂的系统工程，技术性强，投资大，面对型号众多的SMT生产设备如何选型建线，仍是一个复杂而艰难的工作。本文结合DX-DN工业对讲通信产品制造基地建设，提出了“SMT生产线设计、设备选型”的关键要点，给出了五种建线方案。 2 SMT生产线设计关键根据SMT建线工程设备选型依据、步骤、注意事项，结合DX-DN工业通信产品制造基地建设，浅谈S
2、MT生产线设计、设备选型要点：（生产布线、能源、供气、送风设计这里不做论述）1.典型SMT生产线和主要设备一般SMT生产工艺包括焊膏印刷、贴片和回流焊三个步骤，主要设备有印刷机、贴片机和回流焊炉构成生产线（图1）。图1 典型SMT生产线2.SMT生产线设备选型依据 现有产品种类，器件，生产能力，线体建设的要求。现在DX-DN对讲产品SMT电路板年产量4千块左右，品种达28种，最大品种电路板年产量在2000块。电路板最大尺寸320mm*260mm*3mm;最小尺寸120mm*80mm*3mm.器件最大高度10mm.单品种器件数量最多DUB用户板：片式电阻，电容24种，SOP10种，PFP 封装2
3、种，间距0.3 mm .PLCC封装 44脚55mm*55mm一种，QFP封装3种,80、160、208脚，间距0.3 mm.；IP对讲生产需要使用CSP、BGA、PGA、LBGA、连接器、屏蔽罩、晶振等新型SMT封装器件；生产线能进行智能仪表SMT电路板生产；下一步要进行OEM代加工生产。随着电路板组装器件密度越来越大、极窄间距新型封装多、体积小、贴装精度要求高，生产难度越来越来大。手工贴片的精度、生产速度满足不了工业对讲制造基地高产量、高精度、高品质产品制造的要求。要求现有的两条平台流水线搬迁到产业园，实现THT插件，分机装配，节省投资。准备新建一条全新自动化SMT生产线。 DX-DN对讲
4、SMT电路板贴装缺陷，工艺流程。手工SMT贴装缺陷：a.CHIP件贴装偏移，手工加压不一致、目视检查不出细微的贴装位置差距，QFP手贴不准，不能一次贴装到位、需二次贴装，形成锡膏粘连，造成桥连。b.手动锡膏印刷速度慢，形成瓶颈制约整线生产速度。c.回流焊接曲线优化、冷却区不合适，造成焊接不良和翘曲变形。DX-DN数字对讲电路板SMT生产目前使用半自动印刷机，平台生产线，真空吸笔或镊子手工贴片，回流焊接工艺进行生产。搬迁到产业园后，电路板SMT组装工艺为单面混装。优化后的工艺流程为：PCB检验 A面自动印刷锡膏 A面自动贴装SMT、SMD元件回流焊接AOI检查B面直插THTB面THT引脚手工焊接
5、清洗功能测试入半成品库。需要配置印刷机、贴片机和回流焊机设备。 根据现有产品组装密度、窄间距QFP和大尺寸SMD、异形元器件，确定IC异型贴装设备配置全视觉高精度多功能贴片机一台。兼顾高速生产需要再配置一台高速CHIP元件贴片机。3.设备选型步骤（产能计算）。 统计2009年最大产量计算出全年贴片SMD元件总点数为583840点，我们按60万点算。 理论产能测算：a.手工贴片每个工位每班贴1千点，五个工位，八小时（班产）5千点 需120班次完成60万点贴装。b.自动贴片机1台高速机+1台多功能机组合的贴装速度在1万点十几万点/小时。我们以1万点/小时测算。不考虑换线，单品种：八小时（班产）8万
6、点，需8班次完成60万点贴装。考虑多品种，小批量，频繁换线，放宽1倍工时。 SMT整线配置方式分为“多品种、小批量”和“少品种、大批量”的两种类型。“多品种小批量”的配置原则为，为灵活、拓展、节资。 “少品种、大批量”的配置原则为：灵活、高速、可靠、创造。在大批量配置中要尽可能高速，来提高生产率，降低成本。同时高速中要求可靠性好、一致性强、灵活性和稳定性高，才能有更高的创益，才能有更高的投资回报。3 SMT设备选型关键 规划好整条生产线对基板的处理能力：如PCB尺寸、厚度、重量、板边的留空要求、定位要求(基准点、定位孔、边定位的厚度和曲翘限制等)、必须有详细和准确的规划。这些规划应以整线设备的
7、层次来进行的。如有多条不同规范的线，则统一规范。 生产线整体要求贴装能力达到3万Chip小时；元件范围从0402-55mm*55mm方型器件、CSP、QFP、BGA、UBGA、片式电解电容、电位器、电感、50*150mm连接器，元件高度为25mm；贴装精度0.08mmChip、0.05mmQFP；最大PCB面积510mmx460mm。 后续加线兼容性好。 贴片机要注意选整体铸造式机架，保证CHIP,QFP贴装精度；选飞行对中、CCD安装在贴片头上的贴片机，保证贴装位置的准确；配置离线编程设备和软件，缩短换线准备时间、优化整线速度； 供料器按最多元件数量的电路板产品进行配置，并适当多配置几个，用
8、于补充元件或换元件时提前准备，以免影响贴装速度。 印刷机要选全自动视觉，保证印刷精度，降低电路板焊接的不良率；特别注意选则印刷周期10S左右的设备，消除整线生产的瓶颈效应。最后选换线时间短的设备，保证连续生产。 回流焊要选加热区长度大于1.8M、8温区以上、有冷却区、温度曲线测试功能，配UPS电源保证回流焊接质量。 AOI光学检查仪选择CCD相机，同轴碗状光源、误判率和漏判率稳定可靠的设备，保证检测的质量和速度。 如果资金条件比较紧缺，应优先考虑设备的性能价格比。4 SMT生产线建线方案（这里省略传送设备）方案一：多功能SMT生产线设备类型品牌/型号数量（台）印刷机德森 DSP10081多功能
9、贴片机富士XPF-L1回流焊炉日东 IPC 8101评价：采用1台富士XPF多功能贴片机，可贴所有贴片、IC元件，自动更换贴片头，可选配点胶头。为压缩开支，印刷机，回流炉采用国产。整线理论速度为2万点/小时，该生产线适合批量不大、品种较多的小型企业和科研院所，预计整线投资在200万人民币。方案二：中速SMT生产线设备类型品牌/型号数量（台）印刷机德森 DSP30081高速贴片机Juki KE2070E1高精度贴片机Juki KE2080E1回流焊炉日东 IPC 8101评价：中速贴片线配置方案，适合中小型企业规模化生产，整线理论速度4万点/小时，实际2.7万点/小时。既适合高产量的生产模式，又
10、适合多品种小批量的生产模式。预计整线投资在220万人民币左右。方案三：中高速SMT生产线设备类型品牌/型号数量（台）印刷机德森 DSP30081高速贴片机富士XPF-L2回流焊炉日东 IPC 8101评价：采用富士的两台XPF，一台作为高速机，另一台作为泛用机，整线理论速度为5万点/小时，预计整线投资在350万人民币左右。方案四：高速SMT生产线设备类型品牌/型号数量（台）印刷机DEK 02ix 1高速贴片机富士NXT（含4台M6模组）1高精度贴片机富士XPF-L1回流焊炉Ersa Hotflow 3/20E十温区回流炉1评价：采用了富士NXT模组机和XPF多功能机的组合方案。NXT通过搭载可
11、以更换的贴装工作头，几乎可应对所有元件的挑战，灵活性非常高，整线贴片速度接近13万点/小时，预计总投资在700万人民币。方案五：超高速SMT生产线设备类型品牌/型号数量（台）印刷机DEK Photon1高速多功能贴片机富士NXT（含10台M3模组，2台M6模组）1回流焊炉ERSA Hotflow 3/20E十二温区回流炉1评价：该方案的理论速度达到了惊人的31.2万点/小时，几乎是高速SMT生产线的两倍以上。适合单一大批量产品的生产，如手机板卡。为跟上生产节奏，印刷机选用了DEK的高端型号Photon，印刷时间5秒；回流炉采用了ERSA十二温区的高端型号，预计总投资会超过1000万人民币。5
12、SMT生产线发展趋势电子设备和工艺向“半导体和SMT”发展，PCB-SMD复合化、新型封装 FC-BGA 、MCM多芯片模块、3D封装、POP技术应用。贴片机朝“模块化复合型架构、模组化结构、多悬臂、高速智能贴片头、柔性化方向”发展。SMT生产线采用CIMS管理，朝“信息集成的柔性生产环境方向”“连线高效方向”发展。6 结束语SMT自动化生产线是实现电子规模化组装的基础，进行SMT组线设计时要根据企业的投资能力、产量的大小、线路板的贴装精度要求等因素，制定合理的引进计划。必须对其中的关键设备进行详细的调研，了解其具体的技术参数；做好设备、工艺工序的优化、就可以充分发挥SMT生产线的巨大潜力，大
13、幅提高生产效率，产品质量可以稳定在几乎无缺陷的状态。参考资料：1.电子产品生产工艺与管理 廖芳主编 电子工业出版社2.DX-DN数字对讲系统技术 电讯公司3.SMT通用工艺(上) 顾霭云 4.SMT生产线选择评估 百度“SMT生产线选择评估”5.表面组装技术（SMT）基础与可制造性设计（DFM） 顾霭云 1.13表面组装建线工程和设备选型 作者简介：谈莹青 男 工程师，从事工业通讯研发技术工作，现任职武汉武钢东湖高新技术开发区武钢电子产业园武钢数字通信公司总经理。刘大春（1972-），男，技师，从事电子组装工艺技术工作十余年，现任职武汉武钢东湖高新技术开发区武钢电子产业园武钢数字通信公司产品部。
