SMT行业未来发展趋势分析

失效分析 赵工 半导体工程师 2024-02-02 13:36 发表于北京

Ø智能制造转型升级-SMT行业的发展机遇和挑战：

进入21世纪以来，中国电子信息产品制造业加快了发展步伐，每年都以20%以上的速度高速增长，成为国民经济的支柱产业，整体规模居全球第2位。随着中国电子制造业的高速发展，中国的SMT技术及产业也同步迅猛发展，表面贴装生产线的关键设备——自动贴片机在中国的保有量已位居世界前列，SMT自动贴片机市场占全球40%。中国已成为全球最大、最重要的SMT市场。从国际大环境看，印度、越南、东欧地区SMT/EMS产业会有所发展，但近期不会对世界电子制造大国的地位造成很大威胁。今后中国仍是世界最大的SMT市场。总之，当前正值贴片机发展难得的机遇期，市场前景广阔。

一方面工业4.0技术革命：市场终端产品技术创新，智能化、集成化、中国制造2025的理念深入国家发展战略规划，导致对SMT设备需求的深度和广度重大变化---对生产制造工序工艺复杂度、精准度、流程和规范提出了更高要求;另外劳动力等生产要素成本上升，OEM/EMS面临成本和效率的双重诉求，提升自动化、智能化水平降低成本是制造技术转型升级的现实要求，为SMT设备带来新需求的强劲动力和市场需求。走入21世纪10年代之后，SMT 行业又开始进行升级和跨越式发展。

Ø未来SMT装备行业技术发展趋势：

新技术革命和成本压力催生了自动化、智能化和柔性化生产制造，组装、物流装连、封装、测试一体化系统MES。SMT设备通过技术进步提高电子业自动化水平实现少人作业，降低人工成本增加个人产出，保持竞争力，是SMT制造业的主旋律。高性能、易用性、灵活性和环保是SMT设备的主要发展必然趋势：

1. 高精度、柔性化：行业竞争加剧、新品上市周期日益缩短、对环保要求更加苛刻;顺应更低成本、更微型化趋势，对电子制造设备提出了更高的要求。电子设备正在向高精度、高速易用、更环保以及更柔性的方向发展。贴片头功能头实现任意自动切换;贴片头实现点胶、印刷、检测反馈，贴装精度的稳定性将更高，部品和基板窗口大兼容柔性能力将更强。

2. 高速化、小型化：带来实现高效率、低功率、占空间少、低成本。贴片效率与多功能双优的高速多功能贴片机的需求逐渐增多，多轨道、多工作台贴装的生产模式生产率可达到100000CPH左右。

3. 半导体封装与SMT融合趋势:电子产品体积日趋小型化、功能日趋多样化、元件日趋精密化，半导体封装与表面贴装技术的融合已成大势所趋。半导体厂商已开始应用高速表面贴装技术，而表面贴装生产线也综合了半导体的一些应用，传统的技术区域界限日趋模糊。技术的融合发展也带来了众多已被市场认可的产品。POP工艺技术、三明治工艺已经在高端智能产品上广泛使用，多数品牌贴片机公司提供倒装芯片设备(直接应用晶圆供料器)，即为表面贴装与半导体装配融合提供了良好的解决方案。

l SMT装备技术发展动向：

1. 效率满足个人、空间产出最大化，最低耗能：

速度方面，2014-NEPCON CHINA上ASMPT公司展出SIPLACE X4iS最高贴装速度达150000CPH，理想贴装节拍CT 0.024秒/点。JEITA电子组装技术委员会在《2013年组装技术路线图》预计：随消费者对电子产品需求的爆发式增长，超大批量生产贴片机的贴装速度在2016年达到160000CPH(0.0225秒/点)，2022年达到240000CPH(0.015秒/点)。同时各家SMT设备供应商在减少设备占地尺寸、设备耗能功率，提升设备稳定高稼动率诸多方面费尽心机。

2. 精度满足器件高密度、小微化：

电子产品选用元件部品趋于小微化(0603-0402-03015-0201mm)、薄型化(POP-Flipchip etc.)、芯片Lead Pitch<0.3mm、焊球直径一直减小<0.15mm，对贴装设备的Pick-up、对准和定位精度提出了更高要求。不同部品的对应最高贴装精度(um)JEITA电子组装技术委员会《2013年组装技术路线图》，不同部品的对应最高贴装精度(um)。目前高端多功能贴片机已开始大量贴装0402部品，2014NEPCON六大Mounter品牌宣称皆可贴装03015元器件，而在AV电子产品、车载电子产品仍以01005部品为主。日本JEITA电子组装技术委员会预测，到2020年贴装部品将出现0201尺寸。

3. 因应上述要求，SMT产品面临诸多挑战：

1). 贴片机

l 是改良贴片机部品供料部，包括部品供给的位置精度、编带精度、部品包装精度的改善;

l 是由确定部品吸取、贴装机动轴的高刚性和驱动系统的高精度，来提升部品贴装前位置识别系统的高能力;

l 是在贴装过程贴片机不会产生多余的振动，设备本体对外部的振动和温度变化有强的适应性;

l 是强化贴片机的自动闭环校准功能。现代的贴片机大多都朝着高速高精度的运动控制和视觉修正系统相结合的方向发展。

2). 印刷设备

由于SMT 的75%的缺陷率在于印刷，高密度化贴装精度将对印刷、检测设备厂商带来更大的挑战：

l 是保证工艺要求(0.66的脱模率)将对钢网厚度和锡膏印刷量带来巨大挑战，同时需要粉径更小的锡膏，一方面增加了成本，另一方面锡膏受环境影响粘度发生变化导致印刷困难;

l 是无尘度的环境要求带来抽风系统、空气过滤系统、辅材、防静电地板、车间环境控制等成本的增加;

3). 回流焊接设备

使用氮气或真空焊接;回流、冷却风速控制;精密制冷;横向温差小、温度补偿及时等等

4). 3D SPI、AOI、AXI

设备在精度与速度之间的平衡将面临挑战, 3D检测，0误报0漏检，与生产设备一体化控制。

5）全流程追溯系统

采用MES 和 IMS 、QMS系统对接，全流程记录产品的产生信息，有效实现产品生命周期管理。

l详细图示

l 条码追溯 & MES系统对接

l 看板管理与IMS（MES）系统对接、智能化工厂和仓库

l 炉温实施监控与焊点仿真分析

l 线外编程、X-Ray点料离线备料&自动接料装置 ：

l QMS 与MES系统对接SPC质量大数据管理

l 3D SPI 和AOI 的全面导入，与MES系统对接，及时反馈检测信息等等。

小结：

随着国家对智能制造、科技兴国的战略深入推荐，SMT行业将继续迎来下一个高峰，制造转型、产业升级也是摆在“中国智造”一道难题，希望业界上、下游产业链的从业者，不断去探索和不断完善，做到与时俱进、升级转型，为中国制造2025、中国梦的实现，贡献自己的微薄之力！

作者：东莞新能德科技有限公司 SMT事业部   李志求  刘府芳

半导体工程师

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