表面贴装关键技术综述

# 表面贴装设备的发展状况及其关键技术
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［ ］ # 线示例 。
图7 表面贴装生产线示例 表面贴装工艺的一般流程如图!所示。
仅是发展我国半导体制造业的需要， 也是我国国民经济健康、 持 续发展的迫切需求。
! 表面贴装设备的构成
［ ］尹定邦K设计学概论X 长沙： 湖南科学技术出版社， # 7 Y Y Y ［ ］杨宝林，朱一宁K分布式虚拟现实技术及其应用X 北京： 科 5 学出版社， ! " " " ［ ］曾芬芳K虚拟现实技术X 上海： 上海交通大学出版社， : 7 Y Y 9 ［ ］梁梅K 信息时代的设计X@@@K 9 L , 1 ) K ) , I 设计在线， ! " " 7 ［ ］马素平，梁贵义 世纪的设计方法— — —虚拟设计 山西 ; K ! 7 X ; "
7 引言
随着微电子产业的发展， 微电子集成芯片在尺寸、 种类、 形 态结构以及制造周期等方面有了很大的变化， 芯片制造和贴装 模式、 流程和方法都有了新的要求。由于电子行业对电子产品 小型化的追求， 高集成度 C B 一般都采用表面贴片封装形式。 （$ $ + / + / 是表面贴装技术 $ % & ’ ( ) *+ , % ./ * ) 0 , 1 , 2 3 的英文 缩写） 是目前电子贴装行业里的主流工艺技术。采用 $ + / 后， 电子产品体积缩小 5 重量减轻 9 " U !9 " U， " U !V " U。同时， 采用$ 抗振能力强、 焊点缺陷率低、 高频 + / 的电路板可靠性高、 特性好、 生产流程易于实现自动化， 可提高生产效率、 降低成本 达# 还具备节省材料、 能源、 设备、 人力、 时间等优 " U !: " U， 点。 应 用 广 泛， 是 $ + / 作为 新 一 代 电 子 贴 装 技 术 发 展 迅 速、 ［ ］ 7 贴装制造中的关键环节 ， 并已成为电子组装技术工艺水 W B E 平的衡量尺度。没有采用 $ + / 的电子组装会被认为是落后的
表面贴装关键技术综述
罗磊 王石刚 蔡建国
上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 ! "ห้องสมุดไป่ตู้" " # "
摘要： 通过对表面贴装技术 （$ ， 简称$ 发展状况的分析， 归纳出$ % & ’ ( ) *+ , % ./ * ) 0 , 1 , + /） + / 设备的关键技术。作者认 2 3 为通过建立高性能表面贴装智能控制体系结构和控制方法能够解决信息产业 $ 领域对表面贴装高速化、 高精度化、 智 + / 能化、 柔性化的性能需求， 并提出模块组合、 功能分离、 结构开放、 高效柔性的表面贴装设备结构。通过对关键技术做进一 步研究， 可为表面贴装装备的开发和产品化提供理论和实际依据。 关键词： 表面贴装技术；智能控制；功能分离 中图分类号： （ ） / 4 5 5 6 " 7 文献标识码： 8 文章编号： 7 " " 7 6 ! ! 9 : ! " " # " ! 6 " " ; " 6 " # ! " # $ % & ’ # * + # , # " . ) / ) 1 # $ ) * 2 3 ! () ( 0 < = >< * ? @8 4 A$ 0 ? ( 8 C D ? ( % , 2 2 B 2 ： 4 5 $ , & 6 , E ( ( 1 F ? . 0 * G . ( . * 6 , ’ 6 . 0 * 6 ( & . H * . * ) 0 , 1 , ? * G , ’ $ + /， . 0 * ( % . 0 , & G G % I I ( & ? F * . 0 * H * * 1 * I * . G , ’ $ + / ? . 0 ? G 3 3 2 3 2 3 ， ， ( * & K C . ? G & , , G * L . 0 ( . . 0 * & * % ? & * I * . G , ’ . 0 * $ + /， ( I * 1 ? 0 G * * L 0 ? 0J & * ) ? G ? , ? . * 1 1 ? * ) * ( L ’ 1 * N ? O ? 1 ? . ) ( -O *I * . J J J J M 30 2 J 2 2 3 O * G . ( O 1 ? G 0 ? . * 1 1 ? * .) , . & , 1( & ) 0 ? . * ) . % & *( L) , . & , 1I * . 0 , L G K/ 0 *( % . 0 , & G( 1 G ,J % . ’ , & P ( & L. 0 *( & ) 0 ? . * ) . % & *’ , &G % & ’ ( ) * 3 2? 2 ， ， I , % . L * Q ? ) * GP 0 ? ) 0 ? G ) 0 ( & ( ) . * & ? F * L( GI , L % 1 * G ) , I O ? * L ’ % ) . ? , G G * ( & ( . * L , * G G . * I( & ) 0 ? . * ) . % & * ( L0 ? 0 1 ’ ’ ? ) ? * .R J J 3 2 3* ’ 1 * N ? O 1 * K / 0 * , & * . ? ) ( 1 ( L & ( ) . ? ) ( 1 L ( . ( . , O * % G * L ? . 0 *SRT, ’ . 0 * * % ? I * . G ) ( O * , O . ( ? * L Q ? ( ’ % & . 0 * & & * G * ( & ) 0 ( O , % . . 0 * H * J M J 3 . * ) 0 , 1 , ? * G K 2 ： （$ ； ； 7 # ) & 9 $ G % & ’ ( ) *I , % . . * ) 0 , 1 , + /） ? . * 1 1 ? * . ) , . & , 1 ’ % ) . ? , G G * ( & ( . * L 2 3 2 J (8
［ ］ ! 工艺水平 。自主开发具有先进水平的 $ + / 关键生产装备不
丝印机、 贴片机、 回流 $ + / 生产线中的主要设备由滴胶机、 焊机、 清洗机和检测机等组成， 同时还配备了如上下料机、 接驳 台、 涂敷设备、 周转设备等辅助设备。贴片机、 滴胶机、 丝印机和 检测机是关键设备， 其中贴片机是 $ + / 生产线设备当中最关 键的设备， 它的技术含量最高、 价格最昂贵。图 7 是 $ + / 生产
!。 ， ／ ， ， ／ ! + # # #片 E B 2 芯片贴装速度最高达G + # #片 E) + 可靠有效的照明是确保视觉识别有效的前提条件， 现在已 ［ ］ ［ ］
国开始引进国外 $ 但我国 $ % & 装备并组线应用， % & 的科研水 平与发达国家相比， 有很大差距， 落后主要表现在： 缺少拥有自 主知识产权的尖端技术； 关键设备依赖进口。因此对$ % & 中关 键技术的研究十分必要。 表面贴装关键设备是高度集成的光机电一体化装置， 涉及 到光学、 机械、 电子学、 自动化等多种交叉学科领域， 需满足高 速、 高精度、 高稳定性和高集成化； 较低成本， 易于操作； 能够适 应变化的环境； 容易维护等要求。由于表面贴装设备种类较多， 本文将 主 要 以 关 键 设 备 贴 片 机 为 对 象 进 行 探 讨。我 们 认 为 $ % & 贴装设备的主要关键技术是： 执行及送料机构高速、 微型化技术； ! 运动、
机械， 7 Y Y Y 收稿日期： ! " " ! 6 " Y 6 " 5 作者简介： 宫文飞 （ ， 男， 吉林通化人， 大连理工大学 7 Y ; ; 6） 机械工程学院硕士研究生。 （编辑 何钢）
万方数据
组合机床与自动化加工技术
的一些检测问题。现在， 几乎所有高精度贴片机系统中都有定 位用的视觉子系统。通过这些子系统感知目标原始位置信息并 处理， 得到机器需要的反馈信息， 为精确的元件贴装提供正确的
! 高速机器视觉识别及照明技术；
高精度智能控制技术； ! 高速、
! 并行处理的实时多任务技术； ! 设备开放式柔性模块化技术及系统集成技术。
执行及送料机构高速、 微型化技术 ) * + 运动、 在表面贴装生产工作中， 由于设备机构高速运动， 同时被抓 放的对象尺寸微小， 因此主要执行部件需要微型化和高速化。 表面贴装关键设备的运动和执行机构以及相关技术一般包括高 精密的专用抓 ／ 放机构， 实现微装配； 新型的运动机构， 解决大运 动空间和小占有体积间的矛盾； 宏 ／ 微驱动能力的检测理论方法
［ ］ G 驱动数据 。视觉技术可以对元件的抓放 （3 ） 进行 ? H IJ 3 K = H L
图! 表面贴装工艺流程 我国贴装机的起步始于" 但是， 就$ #年代中期， % & 这一领
［ ］ ’ 域而言， 在市场上我们基本上是一个空白 。进入 ( # 年代我
精确定位和矫正。当今表面贴片阻容元件尺寸已达到 # （封 ! # + 装标准） ， 更新的封装形式如 B 2 封装中 C 4 3 引 脚 细 间 距 化， 、 、 、 、 的存在都对贴装精度的要求进 7 A .2 $ 32 9 74 K ? 2 E ? 2 % < <% 一步提高。在高精度微电子装备中使用的面向 $ % & 的新型全 视觉技术采用高速、 高精度的图像处理和特征抽取方法。它与 传统的纯机械夹持系统比较具有以下优点： 视觉系统能捕获表 面贴装器件 （$ 引脚端子的状况； 全视觉技术使得芯片夹持 % @） 的中心不受$ 接触状态的影响， 且能保证持久精确度。此外 % @ 利用视觉技术还可以对贴装芯片进行图像识别， 用于元件分类、 废品剔除等， 提高贴装效率。机器视觉技术包括： 面向贴片的快 速图像处理技术； 高速机器视觉识别技术； 照明技术等。一些先 进的贴装设备的机器视觉采用 “飞行检测” （9 ） 技 MF& E L F4 K N 术实现元器件定位修正、 缺陷检测。该技术具备在芯片拾取、 定 位和贴放过程中实时检测， 定位的能力， 达到在保证精度的条件 下， 提高贴装效率的目的。 % . : : 2 9 O 3公 司 的 5 2 %F( ( 8 0 视 觉 系 统 采 用K ? M L = P 贴片精度达# 采用 R 贴片 2 2 @， * # " Q Q， S = P T0 ? U ? ; M视觉技术， < 精度达# * # , Q Q； %@ . & . 公司的 %- 系列采用双摄像头光学 定位系统 （@ ） 能保证摄像系统既能识别大而精细间距的元件 0 2 （如 C ） 同时能够对 2 、 4 3 ) # ’ $ 3 % B 2 O 97 A . 进行逐点的识别； （8 ） 技术的贴片机， 在保 %@ . & . 公司配备扫描式视觉系统 0 $ 证贴片精度 达 # 条 件 下， 芯 片 贴 装 速 度 最 高 达 * # + , Q Q 2 / B 3