应对电子制造及表面贴装的新挑战

  近年来，中国电子制造业每年都在突飞猛进地发展，中国已经成为全球当之无愧的电子制造中心。在新的形势下，技术的迅速发展、日益激烈的竞争、整体运营成本的压力、对设备灵活性的需求、表面贴装（SMT）无铅化的趋势等等，都对电子制造商形成了前所未有的新挑战。作为成长中的电子制造大国，我们只有解决好目前面临的一系列现实问题，才能推动整个电子制造产业的快速发展。一位多年一直积极参加NEPCON的企业工程技术人员认为，从目前中国最大的专注于SMT的专业性展览看，基本可以全面反应当前中国甚至世界SMT（Surface Mount Technology）产业状况。技术的应用在中国已没有差距可言，但客户对增值服务、投资回报、无铅化等的要求越来越强烈，如何应对当前新的挑战是整个行业所关注的问题。
SMT成为电子制造核心技术
  在技术发展和激烈竞争影响下，当前电子产品市场呈现出与过去截然不同景象。数字化技术使产品生产越来越多样化，而且也越来越容易制造，与此同时，消费者对个性化产品的需求也越来越高，迫使制造商需要不断向市场推出新产品，其直接后果就是产品在市场上的生命周期越来越短，而制造商再也不能像以前那样靠一个产品长时间独霸市场。
由于电子产品市场生命周期缩短，制造商们常常不得不面对小批量多品种的生产模式；而且，随着产品向小型化方向发展，元器件供应商也在不断开发新的封装形式。因此，电子制造商必须更多考虑如何优化调配设备以及各种工程资源，以实现高效率的生产。
  据励展集团华东区副总裁李雅仪女士介绍，NEPCON每年在上海、深圳场面相当火爆，这两年又在天津增加了展示，与同期举行的EMT展构成国内电子设备及制造技术行业最大最全面的专业盛会。也充分反应了：制造技术是产品形成最重要的一环。随着我国电子制造业的迅速成长，以及诸多跨国公司的涌入，SMT作为电子制造业最先进的技术，其发展也越来越受到人们的关注。电子产品的小型化，使以前使用的穿孔插件元件已无法缩小；电子产品功能的增加，所采用的集成电路已无穿孔元件，特别是大规模、高度集成电路不得不采用表面贴片元件；产品批量化、生产自动化、制造商以低成本提供优质产品来迎合顾客需求及提升市场竞争力；电子元件的创新、新型集成电路的开发、半导体材料的多元化应用；这一切正是SMT的主要优势所在。
  8月28-31日，华南国际电子生产设备暨微电子工业展/华南国际电子制造技术展览会（NEPCON/EMT South China）将在深圳会展中心举办。从目前了解的信息，众多参展商将展示最高端的SMT产品和相关设备，其中包括：黏合剂与分离剂、仪表控制传输系统与配件、化学制品、芯片载体、元件输送系统、固化系统、焊接分离系统、密封设备、烤炉与熔炉、PCB装配与制作、起重系统、流水线工具/设备、丝网印刷机与配件、视觉定位机器等；此外还将在焊接专区展示各类相关焊接设备、仪器和系统等。
市场诱人，增值服务备受青睐
  根据国家信息产业部的统计，2000年中国进口贴片机约1,500台，到2004年引进的贴片机数量达到8,993台，总金额13.85亿美元。到2005年，中国贴片机保有量在30000台以上、SMT生产线在15000条左右。最近一年来，中国贴片机份额已接近50%。中国已成为全球最大、最重要的SMT市场。因此，没有哪个贴片机制造商能够忽略中国这个巨大的市场，他们的涌入给本地制造商带来了更多的选择和多样化的服务。
以Nepcon/EMT South China为例，为期4天的展会将吸引行业众多知名厂商云集深圳，如American Tec、Ascentek、Assembleon、Cookson Electronics、Dage、DEK、Electronic Scientific Engineering Ltd.、First Technology、Gelec、Hitachi、HIWIN、Kasion、Omron、Panasonic、Samsung、Siemens、Smartech、Speedline、Sun East、Juki、Universal、WKK和Yamazen等将在展会现场为大家展示当今最前沿的SMT行业领先的产品、技术和增值服务。
  目前，虽然设备制造商一直在致力于追求更高的精度和更快的速度，但业界普遍认为，当前贴片机的精度已经能够涵盖市面上现有产品的需求，在速度方面，已能实现0.06秒/片的01005（0.2mm×0.1mm）元器件的贴装，而且单机速度已接近一个极限。因此，选择供应商时还要考虑其他各种增值服务方面的优势，例如，一些供应商可向客户提供交钥匙工程的全方位服务，包括售前提供产品加工线可行性设备方案和工艺方案、售后提供设备安装、开通及人员的技术培训、保修期内外的维修保养服务，以及协助客户解决工艺、产能等生产中遇到的问题。还有的供应商在传统服务范围之外加强了开发客户服务方案及个性化服务产品的投入，在客户设备的性能和客户生产工艺及指标的改进方面，为客户提供涵盖整个产品生命周期的方案设计，并针对中国市场的特点制定出符合本地客户需求的服务方案。
客户期待投资回报
  作为SMT的用户，他们越来越关注表面贴装设备的适用性和投资回报。虽然那些大型跨国电子制造服务（EMS）厂商可能一个产品上线几个月不换，但对行业的发展同样起着支撑作用中很多小型制造厂商，对于设备的适用性的需求特别强烈，他们可能在一天当中在同一条生产线上生产若干种不同的产品。这就是满足多品种小批量生产需求的柔性生产技术的趋势。
  对电子制造而言，决定投资采购生产设备时的需求已从单纯关心初始投资（设备价格）转向整体运营成本的考虑。电子制造商尤其是中小型制造商已经开始将投资回报率作为设备采购的首要考虑因素。实践表明，像一些刚刚涉足电子组装领域的制造商，在初期可能一点收入都没有或者收入很少，所以必须要事先计划好何时可以回收投资成本，以及以后应该如何运营。所以，理想的方案是根据当时的需求采购较小产能的设备，待以后产量提升上去再进行扩充，这样就可以最大限度避免产能闲置，缩短投资收回的时间。重要的是，只是看上去在市面上卖得最好的或者最昂贵的设备其实并不一定就是最合适的设备。
无铅化表面贴装大势所趋
  随着人们环保意识的日益增强，业界对铅的使用限制越来越多。尽管电子行业所用的铅占不到世界铅使用量的1%，但由于该行业所废弃的焊接件占废弃铅元素比例的迅速增加，因此表面贴装行业的无铅化已成为一个亟待解决的课题。
元器件的无铅电镀是贴装行业实现无铅化的首要条件，也是贴装企业对元器件供应商的迫切要求。由于无铅电镀和含铅电镀的工艺基本是一样的，故电镀的无铅化难度相要比贴装无铅化简单一些，选择合适的替代合金，就可以使镀层质量和使用性能能够满足焊接要求。在镀层质量方面不产生晶须、表面光泽好、与镍层结合牢固；在使用性能方面具有良好的湿润性、焊料接合强度、回流焊后的气孔、抗老化性能等。
  大量实验表明，当采用传统的铅锡焊料时，新镀层的使用性能与Pb-Sn镀层不相上下；但当改用无铅焊料时，必须将回流焊温度提高到260℃才能达到Pb-Sn焊料在235℃回流焊时的润湿及接合强度。贴装无铅化主要在于无铅焊料的选择及焊接工艺的调整，其中尤以无铅焊料的选择最为关键。选择无铅焊料的原则是：熔点尽可能低、接合强度高、化学稳定性好。
事实上，由于各国和地区的严格立法及表面贴装行业对环境保护的重视，按欧盟要求的时间表实现大部分元件与焊接过程的无铅化是完全有可能的。但要彻底实现无铅化，难度仍然很大，因为无铅焊接的温度在260℃以上，这对元器件和面积较小的PCB而言，是可以接受的；而对面积较大的PCB，将有可能引起变形和翘曲等问题。要从根本上解决这一问题，必须改变PCB材料，但这绝非一朝一夕可以完成，因此，整个行业还将不断面临更多的变数，SMT也将顺应这个趋势而不断推陈出新，满足EMS的各种需求。
  整个行业近几年流行“无铅”，在Nepcon / EMT South China展会上得到了业内广泛的关注。SMT技委会系长富士康科技集团的薛广辉在参加了上届会议后作出如下评价：“我们本身就从事电脑及通讯产品的制造，对SMT一块的需求非常大，Nepcon / EMT South China提供了很好的一个专业交流平台，在会上可以看到制造、检测、装配等一系列的设备，可以做很具体的比较。而且技术也非常先进，无铅的概念也是这次展览的主题，参观效果很好。”
  信佳电子（深圳）有限公司生产工程部主管王官龙说：“Nepcon / EMT South China的规模非常大，会上展出的都是业内最新的电子生产设备，展商的质量也是最顶尖的。无铅产品是近期电子制造业最流行的主题，在这次展会上看到非常多的无铅方面的产品及设备，很有收获。”
  Nepcon/EMT South China作为专门面向电子制造行业专业人士的盛会，参观者可以在展会上找到所需的技术和产品，用于质量控制、研究、设计和生产线的开发，从而提高制造技术和实现新的成本有效的系统。为整个产业链提供从元器件、测试测量到转包服务的“一站式”解决方案，也将为行业观众提供寻找新的供应商、收集市场信息和学习最新技术的交流平台，有力推动整个电子制造业的创新和发展。