電子裝備的自動化程度高低，是衡量一國是否為電子制造強國的標(biāo)志。我國已成為全球電子制造大國，并正向電子制造強國快速邁進。從亞洲電子制造設(shè)備風(fēng)向標(biāo)的NEPCON CHINA 2015展會上可以看出，國內(nèi)電子整機SMT（表面貼裝技術(shù)）制造設(shè)備在印刷機、回流焊、AOI（自動光學(xué)檢測）設(shè)備等環(huán)節(jié)取得巨大進步，而在SMT生產(chǎn)線最關(guān)鍵的貼片機（小型貼片機除外）設(shè)備方面仍未有一家企業(yè)可以生產(chǎn)，面臨嚴(yán)峻的資金、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等諸多問題。實現(xiàn)電子制造強國夢，必須走SMT設(shè)備的自主研發(fā)之路，集中優(yōu)勢力量突破貼片機產(chǎn)業(yè)化困境。
SMT生產(chǎn)線主要包括以下幾種設(shè)備：貼片機、印刷機、SPI（錫膏檢測儀）、波峰焊設(shè)備、回流焊設(shè)備、AOI檢測設(shè)備、X-Ray檢測設(shè)備、返修工作站等。涉及的技術(shù)包括：貼裝技術(shù)、焊接技術(shù)、半導(dǎo)體封裝技術(shù)、組裝設(shè)備設(shè)計技術(shù)、電路成形工藝技術(shù)、功能設(shè)計模擬技術(shù)等。其中，貼片機是用來實現(xiàn)高速、高精度、全自動貼放元器件的設(shè)備，關(guān)系到SMT生產(chǎn)線的效率與精度，是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備，通常占到整條SMT生產(chǎn)線投資的60%以上。目前，貼片機已從早期的低速機械貼片機發(fā)展為高速光學(xué)對中貼片機，并向多功能、柔性化、模塊化發(fā)展。
表1 國內(nèi)外主要SMT設(shè)備廠商：
從NEPCON CHINA 2014展會可以看出，國內(nèi)企業(yè)在印刷、焊接、檢測等環(huán)節(jié)已涌現(xiàn)出較有實力的企業(yè)，如日東、勁拓的焊接設(shè)備，德森的全自動錫膏印刷機，神州視覺的AOI檢測設(shè)備，日聯(lián)的X-Ray檢測設(shè)備等。但核心環(huán)節(jié)的貼片機則仍舊由日、德、韓、美把持，主要制造商包括：ASMPT（ASMPT于2011年收購西門子旗下的SIPLACE貼裝設(shè)備部）、松下、環(huán)球、富士、雅馬哈、JUKI、三星等。
二、SMT制造產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展趨勢
（一）產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級為SMT設(shè)備市場帶來機遇和挑戰(zhàn)。
在新技術(shù)革命和經(jīng)濟社會發(fā)展新訴求的共同推動下，需求在深度和廣度方面都發(fā)生了重大變化。當(dāng)前，“轉(zhuǎn)型升級”和“兩化融合”正是體現(xiàn)這兩方面推動因素作用下需求發(fā)生變化的標(biāo)志性概念。降低人工成本，增強自動化水平是制造端技術(shù)轉(zhuǎn)型升級的根本要求，也為SMT設(shè)備帶來了強勁的需求動力。
一方面，對生產(chǎn)和制造復(fù)雜度、精準(zhǔn)度、流程和規(guī)范提出了更高要求；另一方面，勞動力等要素成本在上升，面臨成本和效率的雙重訴求。上述兩方面的原因催生了自動化、智能化和柔性化的生產(chǎn)制造、加工組裝、系統(tǒng)裝連、封裝測試。目前，四川長虹已計劃通過技術(shù)進步提高自動化水平，從而降低成本、保持競爭力，爭取在近2年內(nèi)將人工成本降低20%，4年內(nèi)降低50% 。
高性能、易用性、靈活性和環(huán)保是SMT設(shè)備的主要發(fā)展趨勢之一。
隨著電子行業(yè)競爭加劇，企業(yè)需要不斷滿足日益縮短的新品上市周期、對清洗和無鉛焊料應(yīng)用更加苛刻的環(huán)保要求，并能順應(yīng)更低成本以及更加微型化的趨勢，這對電子制造設(shè)備提出了更高的要求。電子設(shè)備正在向高精度、高速度、更易用、更環(huán)保以及生產(chǎn)線更加柔性的方向發(fā)展。貼片機的高速頭與多功能頭之間可以實現(xiàn)任意切換；貼片頭換成點膠頭即變成點膠機。印刷、貼裝精度的穩(wěn)定性將更高，部品和基板變化時所持有的柔性能力將更強。
同時，通過產(chǎn)線高速化、設(shè)備小型化帶來了高效率、低功率、低成本。對貼片機來說，能滿足生產(chǎn)效率與多功能雙優(yōu)的高速多功能貼片機的需求逐漸增多，雙通道貼裝的生產(chǎn)模式生產(chǎn)率可達到100000CPH左右。
半導(dǎo)體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合趨勢明顯。
隨著電子產(chǎn)品體積日趨小型化、功能日趨多樣化、元件日趨精密化，半導(dǎo)體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合已成大勢所趨。目前，半導(dǎo)體廠商已開始應(yīng)用高速表面貼裝技術(shù)，而表面貼裝生產(chǎn)線也綜合了半導(dǎo)體的一些應(yīng)用，傳統(tǒng)的裝配等級界限日趨模糊。技術(shù)的融合發(fā)展也帶來了眾多已被市場認(rèn)可的產(chǎn)品。比如，環(huán)球儀器子公司Unovis Solutions的直接晶圓供料器，即為表面貼裝與半導(dǎo)體裝配融合提供了良好的解決方案。
（二）技術(shù)發(fā)展動向
設(shè)備生產(chǎn)率的發(fā)展動向。
貼片機的貼裝速度方面，2014年NEPCON CHINA展會上，代表全球貼片機先進水平的ASMPT公司展出的SIPLACE X4iS，貼裝速度達到150000CPH，實際貼裝節(jié)拍0.024秒/點。
JEITA電子組裝技術(shù)委員會在《2013年組裝技術(shù)路線圖》中預(yù)計，隨著消費者對中低端電子產(chǎn)品需求的爆發(fā)式增長，超大量生產(chǎn)的要求有望使貼片機的貼裝速度在2016年達到160000CPH（0.0225秒/點），2022年達到240000CPH（0.015秒/點）。芯片級封裝器件的貼裝速度將從2012年的3600CPH提升至2016年的3800CPH、2022年的4000CPH。
屆時，貼片機貼裝頭的取放將發(fā)生根本性變革，同時，部品供料部也將形成“沒有部品供給與互換的供料部系統(tǒng)”，高性能連續(xù)性的新一代供給方法將進入人們的視野。
表2 貼片機理論最高貼裝能力預(yù)測
高密度化的貼裝精度。
目前，電子產(chǎn)品選用的Chip部品趨于小型化、薄型化，芯片接線間距和焊球直徑一直減小，對貼裝設(shè)備的對準(zhǔn)和定位精度提出了更高要求。
表3 不同部品的最高貼裝精度（um）
資料來源： JEITA電子組裝技術(shù)委員會《2013年組裝技術(shù)路線圖》，江蘇電子學(xué)會SMT專委會編譯。
目前，高端多功能貼片機已開始大量貼裝0402部品，ASM公司展出的SIPLACE X4iS，已可貼裝03015元器件，而在AV電子產(chǎn)品、車載電子產(chǎn)品仍以1005部品為主。日本JEITA電子組裝技術(shù)委員會預(yù)測，到2020年貼裝部品將出現(xiàn)0201尺寸。
根據(jù)已有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對部品貼裝精度的動向發(fā)展如表3所示。
表4 電子組裝設(shè)備面臨的挑戰(zhàn)
資料來源：JEITA電子組裝技術(shù)委員會《2013年組裝技術(shù)路線圖》，江蘇電子學(xué)會SMT專委會編譯。
對貼片機廠商來說，高密度化貼裝精度帶來的挑戰(zhàn)有：一是改良貼片機部品供料部，包括部品供給的位置精度、編帶精度、部品本身包裝精度的改善；二是由確定部品吸著位置的軸的高剛性和驅(qū)動系統(tǒng)的高精度，來提升部品貼裝前位置識別系統(tǒng)的高能力；三是在貼裝過程貼片機不會產(chǎn)生多余的振動，對外部的振動和溫度變化有強的適應(yīng)性；四是強化貼片機的自動校準(zhǔn)功能?，F(xiàn)代的貼片機大多都朝著高速高精度的運動控制和視覺修正系統(tǒng)相結(jié)合的方向發(fā)展。
由于SMT生產(chǎn)線75%的缺陷率在于印刷設(shè)備，高密度化貼裝精度將對印刷、檢測設(shè)備廠商帶來更大的挑戰(zhàn)：一是保證工藝要求（0.66的脫模率）將對鋼網(wǎng)厚度和錫膏量帶來巨大挑戰(zhàn)，同時需要粉徑更小的錫膏，一方面增加了成本，另一方面錫膏受環(huán)境影響粘度發(fā)生變化導(dǎo)致印刷困難；二是無塵度的環(huán)境要求帶來抽風(fēng)系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)、輔材、防靜電地板等成本的增加；三是SPI、AOI設(shè)備在精度與速度之間的平衡將面臨挑戰(zhàn)。