電子裝備的自動(dòng)化程度高低，是衡量一國是否為電子制造強國的標志。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(jìn)。從亞洲電子制造設備風(fēng)向標的NEPCON CHINA 2015展會(huì )上可以看出，國內電子整機SMT（表面貼裝技術(shù)）制造設備在印刷機、回流焊、AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測）設備等環(huán)節取得巨大進(jìn)步，而在SMT生產(chǎn)線(xiàn)最關(guān)鍵的貼片機（小型貼片機除外）設備方面仍未有一家企業(yè)可以生產(chǎn)，面臨嚴峻的資金、技術(shù)、標準等諸多問(wèn)題。實(shí)現電子制造強國夢(mèng)，必須走SMT設備的自主研發(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(xiàn)主要包括以下幾種設備：貼片機、印刷機、SPI（錫膏檢測儀）、波峰焊設備、回流焊設備、AOI檢測設備、X-Ray檢測設備、返修工作站等。涉及的技術(shù)包括：貼裝技術(shù)、焊接技術(shù)、半導體封裝技術(shù)、組裝設備設計技術(shù)、電路成形工藝技術(shù)、功能設計模擬技術(shù)等。其中，貼片機是用來(lái)實(shí)現高速、高精度、全自動(dòng)貼放元器件的設備，關(guān)系到SMT生產(chǎn)線(xiàn)的效率與精度，是最關(guān)鍵、最復雜的設備，通常占到整條SMT生產(chǎn)線(xiàn)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 國內外主要SMT設備廠(chǎng)商：
從NEPCON CHINA 2014展會(huì )可以看出，國內企業(yè)在印刷、焊接、檢測等環(huán)節已涌現出較有實(shí)力的企業(yè)，如日東、勁拓的焊接設備，德森的全自動(dòng)錫膏印刷機，神州視覺(jué)的AOI檢測設備，日聯(lián)的X-Ray檢測設備等。但核心環(huán)節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(mén)子旗下的SIPLACE貼裝設備部）、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)轉型升級為SMT設備市場(chǎng)帶來(lái)機遇和挑戰。
在新技術(shù)革命和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展新訴求的共同推動(dòng)下，需求在深度和廣度方面都發(fā)生了重大變化。當前，“轉型升級”和“兩化融合”正是體現這兩方面推動(dòng)因素作用下需求發(fā)生變化的標志性概念。降低人工成本，增強自動(dòng)化水平是制造端技術(shù)轉型升級的根本要求，也為SMT設備帶來(lái)了強勁的需求動(dòng)力。
一方面，對生產(chǎn)和制造復雜度、精準度、流程和規范提出了更高要求；另一方面，勞動(dòng)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(dòng)化、智能化和柔性化的生產(chǎn)制造、加工組裝、系統裝連、封裝測試。目前，四川長(cháng)虹已計劃通過(guò)技術(shù)進(jìn)步提高自動(dòng)化水平，從而降低成本、保持競爭力，爭取在近2年內將人工成本降低20%，4年內降低50% 。
高性能、易用性、靈活性和環(huán)保是SMT設備的主要發(fā)展趨勢之一。
隨著(zhù)電子行業(yè)競爭加劇，企業(yè)需要不斷滿(mǎn)足日益縮短的新品上市周期、對清洗和無(wú)鉛焊料應用更加苛刻的環(huán)保要求，并能順應更低成本以及更加微型化的趨勢，這對電子制造設備提出了更高的要求。電子設備正在向高精度、高速度、更易用、更環(huán)保以及生產(chǎn)線(xiàn)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(shí)現任意切換；貼片頭換成點(diǎn)膠頭即變成點(diǎn)膠機。印刷、貼裝精度的穩定性將更高，部品和基板變化時(shí)所持有的柔性能力將更強。
同時(shí)，通過(guò)產(chǎn)線(xiàn)高速化、設備小型化帶來(lái)了高效率、低功率、低成本。對貼片機來(lái)說(shuō)，能滿(mǎn)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。
半導體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合趨勢明顯。
隨著(zhù)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，半導體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合已成大勢所趨。目前，半導體廠(chǎng)商已開(kāi)始應用高速表面貼裝技術(shù)，而表面貼裝生產(chǎn)線(xiàn)也綜合了半導體的一些應用，傳統的裝配等級界限日趨模糊。技術(shù)的融合發(fā)展也帶來(lái)了眾多已被市場(chǎng)認可的產(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體裝配融合提供了良好的解決方案。
（二）技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
設備生產(chǎn)率的發(fā)展動(dòng)向。
貼片機的貼裝速度方面，2014年NEPCON CHINA展會(huì )上，代表全球貼片機先進(jìn)水平的ASMPT公司展出的SIPLACE X4iS，貼裝速度達到150000CPH，實(shí)際貼裝節拍0.024秒/點(diǎn)。
JEITA電子組裝技術(shù)委員會(huì )在《2013年組裝技術(shù)路線(xiàn)圖》中預計，隨著(zhù)消費者對中低端電子產(chǎn)品需求的爆發(fā)式增長(cháng)，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(diǎn)），2022年達到240000CPH（0.015秒/點(diǎn)）。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(shí)，貼片機貼裝頭的取放將發(fā)生根本性變革，同時(shí)，部品供料部也將形成“沒(méi)有部品供給與互換的供料部系統”，高性能連續性的新一代供給方法將進(jìn)入人們的視野。
表2 貼片機理論最高貼裝能力預測
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(xiàn)間距和焊球直徑一直減小，對貼裝設備的對準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(lái)源： JEITA電子組裝技術(shù)委員會(huì )《2013年組裝技術(shù)路線(xiàn)圖》，江蘇電子學(xué)會(huì )SMT專(zhuān)委會(huì )編譯。
目前，高端多功能貼片機已開(kāi)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A(yíng)V電子產(chǎn)品、車(chē)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(huì )預測，到2020年貼裝部品將出現0201尺寸。
根據已有的技術(shù)標準，對部品貼裝精度的動(dòng)向發(fā)展如表3所示。
表4 電子組裝設備面臨的挑戰
資料來(lái)源：JEITA電子組裝技術(shù)委員會(huì )《2013年組裝技術(shù)路線(xiàn)圖》，江蘇電子學(xué)會(huì )SMT專(zhuān)委會(huì )編譯。
對貼片機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，高密度化貼裝精度帶來(lái)的挑戰有：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(zhù)位置的軸的高剛性和驅動(dòng)系統的高精度，來(lái)提升部品貼裝前位置識別系統的高能力；三是在貼裝過(guò)程貼片機不會(huì )產(chǎn)生多余的振動(dòng)，對外部的振動(dòng)和溫度變化有強的適應性；四是強化貼片機的自動(dòng)校準功能?，F代的貼片機大多都朝著(zhù)高速高精度的運動(dòng)控制和視覺(jué)修正系統相結合的方向發(fā)展。
由于SMT生產(chǎn)線(xiàn)75%的缺陷率在于印刷設備，高密度化貼裝精度將對印刷、檢測設備廠(chǎng)商帶來(lái)更大的挑戰：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(lái)巨大挑戰，同時(shí)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)生變化導致印刷困難；二是無(wú)塵度的環(huán)境要求帶來(lái)抽風(fēng)系統、空氣過(guò)濾系統、輔材、防靜電地板等成本的增加；三是SPI、AOI設備在精度與速度之間的平衡將面臨挑戰。