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【揭秘】SMT贴片机及插件机选购与生产线体排列案例
我们先粗略的了解一下SMT的生产技术相关的知识。视频有点老但不影响理解。
再来一个微观化的视频介绍
开始介绍电子元器件的发展简图
从表面电子元件插装技术开始诞生SMT表面贴装技术+DIP插件技术
逐渐开始演变无线通讯SMT表面电子贴装技术
再来看看iPhoneX总图结构
从上面的发展可以看出随着时代与科技发展，电子元器件越来越精密。
人们说的精密微小元器件究竟精密微小到多小哪？目前市场主流的可见下图，未来还会更精密微小吗？这个还待科学考究与发展。
以上是电子元器件以及电子产业相关技术简述。下面我们来看看加工生产设备的发展状况。
SMT贴片机发展20余年，国内国外的品牌不下20余种，如何在众多品牌中挑选适合自己的性价比高的产品？是每位买家关注的问题。
通常，购买贴片机设备的动机有以下几种，不同的购买动机，所关注的品牌及性能也有所不同，所以首先我们必需明确自己的购买动机和出发点。
SMT贴片机设备购买动机和出发点
以新产品为导向
这类客户选取贴片机，一般围绕新产品的制程工艺为中心，贴片机的性能必需充分满足新产品的制程要求。贴片机的性能主要体现在贴装的精度，对应处理元器件的大小，PCB对应的尺寸等方面。
以产能扩充为导向
该类客户主要是因为订单量的突然增加，目前规模已经满足不了订单的生产需求，需要急剧扩充线体。购买尤其关注在设备的贴装速度与投资的效益比。随着电子产品的更新换代速度加快，投资者希望在最短的时间内完成并满足订单的生产需求，而且设备的价格不宜太贵，投资效益要见效快。
以设备汰换为导向
客户主要是因厂内的设备使用年限超过15年以上，速度和精度都无法满足现有产品的订单量且因设备老旧生产稼动率太低<60%,造成人力产出低下，造成严重浪费，企业要存活，必须要狠心进行汰换。因不太容易受到订单量压力及时间的影响，客户通常会有比较充足的时间对设备的性能与配置进行细致全面的选择。
以节省人力为导向
2018年随着中国人口红利逐步消失，很多企业面临招工困难人力成本逐步攀升的局面。工业4.0智能工厂时代的来临，机器逐步替代人工的趋势势不可挡。大部分企业都在寻求一种能取代人工作业的智能化设备。选择智能化设备的首要前提是设备取代人工的投资效益计算，投资人往往需要能够尽快看到ROI（Return on investment），而且希望ROI投资回收率越短越好。另外，设备的公用性也是需要进行考虑的方面。
新成立公司/厂房或者新增功能需求类
从无到有的新厂房建立，挑选设备主要从订单的产品特性以及整个厂区3~年的规划出发。可以参考新产品导向方法进行。
总之，在购买贴片机前我们首先必须明确购买的动机，根据动机的侧重点，来挑选适合的设备。
SMT贴片机设备选购方法
明确了购买动机后我们需要进行合理的选购，选购前，需要先了解贴片机生产厂家的生产状况，包括每年的进口数量，价格以及市场使用的口碑状况。其次需要了解各个品牌设备的基本特性以及在市场的实际使用状况。
SMT贴片机市场占有率分析
贴片机的市场占有率可以参考海关的SMT贴片机进口数量，也可以通过市场实际使用的数据来进行判断。下图为2018年1~8月份贴片机海关进口数据。从金额上看总金额最多的是Panasonic,其次是FUJI/YAMAHA/HANWHA,以下图表也可以看出单价最高的为ASM，单价相对较低的为HANWHA。
图1 2018.1~8 中国海关SMT贴片机进口设备数量及金额
新产品特性或技术指标要求
购买者需要充分了解实际的产品特性，再根据产品特性输出关键的技术参数。
以iphone 主板为例：
图2 Iphone主板图
产品特性集中在：
-
元件密集度高,微小元件多，公制<0402。
-
有屏蔽盖，需要POP制程。
-
BGA较多，要求设备稳定性能高。
另外产品的拼版形式以及工艺要求也要列入技术参数规格内。
根据以上产品的特性，通常可以输出类似以下要求明细，(此表仅供参考)
表1 设备规格项目要求表
针对汰换类购买的客户，可以使用权重法来进行设备选购参数规格表的输出。专家调查权重法是一个较科学合理的方法，依据“德尔菲法”的基本原理，选择企业各方面的专家，采取独立填表选取权数的形式，然后将他们各自选取的权数进行整理和统计分析，最后确定出各因素，各指标的权数。集合了各方面专家的智慧和意见，并运用数理统计的方法进行检验和修正。权重系数的选定：选取企业各方面有代表的专家，对设备的各项购买指标进行投票并选定最终的权数。例如以下表格（表格2），企业可以根据实际需求对指标项目进行增减。
表2权重系数产生表
设备性能评核选择
有了以上权重系数后，再根据每家供应商对应的设备性能[附表2贴片机性能对比表]进行实际的评核比较，来挑选适合自己的设备。比如[附表1贴片机选购项目得分]就是根据权重系数和设备的规格型号进行的结果导出表。购买者可以通过将各性能转化为分数的关系，进行直接评核对比选择。
设备ROI的计算方法
主要应用在一些使用人工作业较多的工站和车间。产品的特征元件规格较大，来料方式种类多，传统的SMT贴片机无法对应，暂时需要手工作业进行。如图3。
不少客户都在为以上类似的产品寻求一种自动化设备来取代人工作业，目前市场上主流的插件主要有以下几大类参考附表3，客户可以根据每个品牌设备的性能及自身产品的特性进行选择。
客户导入自动化设备前，预期做出人力减少的优化方案，有个量化的数据。能够通过设备价格和速度来与人力的投入成本比值来计算出比较客观的投资效益比。下表为参考。
表3 ROI计算表格[设备价格与人工费核算]
不同客户考虑的立场不同也可以根据实际情况进行计算。下表为依照单颗元件的成本预核算的人工与设备费用的对比情况。可以参考进行。
表4 ROI计算表格 [人工插件单颗费用与自动化设备插件单颗费用核算]
选购总结
对于SMT设备的选购来说，选择适合产品特性的设备比设备本身的性能之间的对比更为重要，尤其在如今这个迭代更新迅速的时期，与其花大价钱去购买一些看不到的性能和功能，还不如务实一点把投资放在能产生实际效益的性能上，让他在短期内能发挥较大的性能，产生较大的效益。图一也告诉我们同等品牌知名度，从2018年的海关数据也可以看出，单价差异也有很大，另一个层面也体现出了设备的单价，所以在选购时量体(产品)裁衣(选设备)明才是一种更为智之举。
附表1 贴片机选购项目得分
附表2 贴片机性能对比表
附表3插件机性能对比表
电子表面贴装技术生产最初发展或个人DIY制作等都是人工用电络铁维修与制作线路板。下面介绍相关的生产设备发展案例。
一些实验室是单一的桌面式的电子表面贴装设备配置如下图：
下面是小规模生产或是小批量测试生产，开始初步规模化。
接着就是全自动生产，订单量相对上图大点，产品品质要求也要比上图要高。
目前PCBA OEM工厂主流生产配置
随着发展速度生产设备开始增加AOI表面检查机，来代替人工检查。
元器件越来越精密，要求也越来越高，随之生产设备增加了SPI锡膏检查机
大规模生产手机OEM工厂主流设备开始成为市场主流。
为了增加产量节约成本，设备配置开始科学化排位。
下图做手机主板较多的生产主流配置，注意回流焊温区要加长且双轨或细目网带进出板，炉膛内温度要实施在线监控。
下图是精密微小封装技术成熟且量大的芯片生产主流设备配置，注意回流焊温区要加长且必须是细目网带进出板，炉膛内温度要实施在线监控。
下图炉前加了炉前AOI
下面逐渐的开始演变汽车电子生产设备配置，增加了激光镭射与PCB清洁机。并且接驳台轨道全部增加无尘罩，生产全程无尘，恒温恒湿印刷，运输无尘贴片，无铅焊接或真空焊接，，回流焊配置实时温度监测系统，让品质更加严格，因为关系到人身安全，人为不良成本降低，报废不良频率减少，公司名誉及订单赔偿等因素。也将会成为未来表面电子生产主设备的主流配置，
未来十年发展的可实现的最佳生产力设备主流配置之一，迎接5G及物联网的时代的OEM主流生产设备配置。
其实要把生产配置细化的话还有很多可以优化到生产配置中的，但主流的来看，大致是这些，根据产品的不同在此设备配置的基础上进行优化与配置。
下面我们来看看DIP的发展状况：
DIP的全称是Dual In-line Package
DIP是最早表面电子装配技术，也叫双列直插式封装技术，指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，手工插件焊接包含现在一些大功率的，可靠性要求比较高的还都是人工用手焊接插件。包含现在好多还是用手工焊接插件也是用人最多的电子制造工艺技术。
下图就是纯插件焊接技术，在古老的大头电视里与古老的磁带播放机有这这种技术的体现
最早都是人用手工焊接，或者过小锡炉锓锡俗称上锡，那么下面我们来看看批量生产的DIP生产设备都是怎么配置的哪？
好，我们切入正题，现在市场大多皮带线用来插元器件的简称为上板机，将插好元器件的PCBA板通过接驳台运输至波峰焊进行锓锡上锡，锓锡后出板流至皮带线人工检查，在组立或测试老化等下步工作。
简单可实现自动生产设备的产品的一些工艺开始导入自动生产设备，例如插件机这两年逐渐走向市场，选择性波峰焊等逐步的成为市场的弄潮儿。
未来十年逐渐走向市场的主流设备配置见下图
最后以无人飞机线路欣赏，让中国芯片集成与电子装配技术飞起来吧，让５G以及未来物联网时代，智慧智能社会来的更猛烈些吧