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中国电子制造业装备自动化情况分析

2018-04-20 18:00:02
由 admin 发表
 
  电子装备的自动化程度高低,是衡量一国是否为电子制造强国的标志。国内电子整机SMT(表面贴装技术)制造设备在印刷机、回流焊、AOI(自动光学检测)设备等环节取得巨大进步,而在SMT生产线最关键的贴片机(小型贴片机除外)设备方面仍未有一家企业可以生产,面临严峻的资金、技术、标准等诸多问题。实现电子制造强国梦,必须走SMT设备的自主研发之路,集中优势力量突破贴片机产业化困境。

  SMT(Surface Mount Technology)是指片式元器件装焊在印制电路板表面上的一种技术。与传统通孔组装技术相比,该技术具有组装密度高、产品体积小(体积缩小40%~60%)、重量轻(重量减轻60%~80%)、可靠性高、抗振能力强、易于实现自动化等优点。

  目前,日、美等发达国家80%以上的电子产品采用了SMT.其中,网络通信、计算机和消费电子领域是主要的应用领域,市场占比分别约为35%、28%、28%,其他应用领域还包括汽车电子、医疗电子等。

  SMT生产线主要包括以下几种设备:贴片机、印刷机、SPI(锡膏检测仪)、波峰焊设备、回流焊设备、AOI检测设备、X-Ray检测设备、返修工作站等。涉及的技术包括:贴装技术、焊接技术、半导体封装技术、组装设备设计技术、电路成形工艺技术、功能设计模拟技术等。

  其中,贴片机是用来实现高速、高精度、全自动贴放元器件的设备,关系到SMT生产线的效率与精度,是最关键、最复杂的设备,通常占到整条SMT生产线投资的60%以上。目前,贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机,并向多功能、柔性化、模块化发展。

  国内企业在印刷、焊接、检测等环节已涌现出较有实力的企业,如日东、劲拓的焊接设备,凯格的印刷机,神州视觉的AOI检测设备,日联的X-Ray检测设备等。但核心环节的贴片机则仍旧由日、德、韩、美把持,主要制造商包括:ASMPT(ASMPT于2011年收购西门子旗下的SIPLACE贴装设备部)、松下、环球、富士、雅马哈、JUKI、三星等。

  在新技术革命和经济社会发展新诉求的共同推动下,需求在深度和广度方面都发生了重大变化。当前,转型升级和两化融合正是体现这两方面推动因素作用下需求发生变化的标志性概念。降低人工成本,增强自动化水平是制造端技术转型升级的根本要求,也为SMT设备带来了强劲的需求动力。

  一方面,对生产和制造复杂度、精准度、流程和规范提出了更高要求;另一方面,劳动力等要素成本在上升,面临成本和效率的双重诉求。上述两方面的原因催生了自动化、智能化和柔性化的生产制造、加工组装、系统装连、封装测试。目前,四川长虹已计划通过技术进步提高自动化水平,从而降低成本、保持竞争力,争取在近2年内将人工成本降低20%,4年内降低50%.

  高性能、易用性、灵活性和环保是SMT设备的主要发展趋势之一。

  随着电子行业竞争加剧,企业需要不断满足日益缩短的新品上市周期、对清洗和无铅焊料应用更加苛刻的环保要求,并能顺应更低成本以及更加微型化的趋势,这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、高速度、更易用、更环保以及生产线更加柔性的方向发展。贴片机的高速头与多功能头之间可以实现任意切换;贴片头换成点胶头即变成点胶机。印刷、贴装精度的稳定性将更高,部品和基板变化时所持有的柔性能力将更强。

  同时,通过产线高速化、设备小型化带来了高效率、低功率、低成本。对贴片机来说,能满足生产效率与多功能双优的高速多功能贴片机的需求逐渐增多,双通道贴装的生产模式生产率可达到100000CPH左右。

  半导体封装与表面贴装技术的融合趋势明显。

  随着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。目前,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,传统的装配等级界限日趋模糊。技术的融合发展也带来了众多已被市场认可的产品。比如,环球仪器子公司UnovisSolutions的直接晶圆供料器,即为表面贴装与半导体装配融合提供了良好的解决方案。

  贴片机的贴装速度方面,代表全球贴片机先进水平的ASMPT公司展出的SIPLACEX4iS,贴装速度达到150000CPH,实际贴装节拍0.024秒/点。

  JEITA电子组装技术委员会在《2013年组装技术路线图》中预计,随着消费者对中低端电子产品需求的爆发式增长,超大量生产的要求有望使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)。芯片级封装器件的贴装速度将从2012年的3600CPH提升至2016年的3800CPH、2022年的4000CPH.

  届时,贴片机贴装头的取放将发生根本性变革,同时,部品供料部也将形成没有部品供给与互换的供料部系统,高性能连续性的新一代供给方法将进入人们的视野。