SMT加工在通信产品上的应用

通信作为国民经济基础产业,在改革开放二十多年以来取得长足进步和高速发展。

    随着信息化时代到来,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,它承担信息产业的通信功能,在设备生产过程中使用了先进制造技术,其中具有代表性的就是目前采用的表面组装技术 (以下称SMT-Surface Mount Technology)

   60年代SMT加工首先在美国的航天、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产业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空间和更小的重量范围之内,因此对制造技术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,无铅焊料技术,限制有机溶剂技术,局部焊接技术,进一步发展自动检测技术等。

  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。

1SMT的安装密度:

    安装密度是衡量组装技术含量的重要内容,但目前尚未见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、元器件在PCB上覆盖面积或IO出线的平均密度进行比较。

11 元器件在印制板上的平均密度,单面混装的印制板,每平方厘米可安装4~8个元器件,双面混装的每平方厘米安装6~10个元器件。

12 PLCCQFPBGA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

13 元器件出线IO密度,常规密度30~40/平方时(每平方厘米5~7),高密度具有盲/埋孔的板140/平方时(每平方厘米22),超高密度的已经达到600/平方时(每平方厘米93)

2.用户通讯终端产品的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:

21 元器件的小型化,以阻容元件而言,90年代前、中期用的3216(1206)2012  (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(安装面积为100513)过渡,脚间距05mm以上非细间距IC器件已很少采用并普遍使用微型BGACSP器件;

22 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;

23 焊接采用再流焊方式;

24 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(Automated Optical Inspection)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;

25 为检查BGACSP器件焊点对位及焊接质量,必须采用XRAY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;

26 移动手持机安装密度发展情况(实测值)

项目  元器件密度个/cm2  I/O出线个/cm2  阻容元件规格  IC/PITCH

1992 2.55  8.88  2125  QFP/0.65

1993 4.21  21.02  1608  QFP/0.65

1998 11.8  35.58  1005  QFP/0.5BGACSP

1999 12.9  40.83  1005  同左

3.通信系统设备产品的SMT现状和发展:

  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:

31 元器件的多样性,既有SMCSMD表贴元器件又有THT插装元器件,多采用贴/插混装方式;

32 元器件与印制板间电连接方式有再流焊、波峰焊和压接等多种方式;

33 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化工位已不必要,实现自动化生产方法是在线上多功能贴片机配专用插件头,完成贴/插同机操作;

34 高密度组装和大量生产,要求在线安装AOI自动光学检查设备;

35 为适应BGA器件大量采用,CSPFC等新型器件发展,必须配置焊点对位及缺陷检查设备及光学对位返修植球设备;

3.6 波峰焊使用率逐年下降,新的焊接技术不断产生。(见下文)

4SMT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、元器件技术飞速发展,对于电子装联技术不断提出新的更高要求,SMT技术发展突出表现在以下几方面。

41 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025秒/片(144000片/时)015010090085发展到0075秒/片(48000片/时),转塔式旋转头也从1216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,而且配置和调度的灵活性强。

  多功能贴片机采用双头贴装,双轨进板,飞行对中等技术,对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。

42 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6070%是焊接因素引起的,因此必须重视焊接工艺技术。