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13920192029发布时间:2025-01-26 16:37:54 点击量:
SMT(Surface Mount Technology)起源于 20 世纪 60 年代,最早在欧美用于军事领域的电子设备制造。当时,随着晶体管的诞生和高分子聚合物的出现,以及印刷电路板的研制成功,人们开始探索新的电子组装技术。
在欧美,根据文献记载,smt 贴片起源于 20 世纪中后期的欧洲。最初,他们将焊膏印刷在陶瓷基板上,然后通过手工修补将无铅单片陶瓷电容器、已安装的 IC 和短引脚晶体管安装在陶瓷基板上,回流焊接后完成组装,这便是 smt 的最早原型。
然而,作为第一个吃螃蟹的人,欧美的 smt 发展缓慢。相比之下,在资源相对匮乏的日本,smt 技术发展迅速。20 世纪 70 年代后期,日本的大型电子企业集团率先开发了自动贴片机,并逐渐将贴片机从内部专用设备升级为商用通用设备,开始大量投入电子产品的生产中。
在中国,电子科技人员从上世纪 70 年代末和 80 年代初就开始跟踪国外 SMT 技术的发展,并在小范围内应用。中国规模化引进 SMT 生产线起于上世纪 80 年代初、中期,其背景是中国彩色电视机工业技术开始引进。为其配套的彩电调谐器,如松下彩电调谐器由 A 型转向 B 型电子调谐器,而新型调谐器大量采用片式元器件。在当时的计划经济指导下,国内彩电调谐器厂开始引进 SMT 生产线。
随着时间的推移,SMT 技术逐渐从军事领域引入民用,极大地推动了电子产品向小型化、多功能化发展。例如,SMT 贴片技术可以提高电路板的密度,将电子元件直接粘贴在 PCB 表面,减小了元件间的间距,从而实现电子产品的小型化。同时,SMT 技术还可以提高生产效率,传统的插针或焊接方式既费时又费力,而 SMT 技术可以通过自动化的方式实现高效生产。此外,SMT 技术焊点的质量更好,连接更可靠,大大降低了电路板的故障率,提高了电子产品的可靠性。
美国是世界上 SMT 最早起源的国家,一直重视在投资类电子和军事装备领域发挥 SMT 在高组装密度和高可靠性能方面的优势,具有很高的水平。日本在 20 世纪 70 年代从美国引进 SMT 应用于消费类电子产品领域,并投入巨额资金大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作。从 80 年代中后期起,日本加速了 SMT 在产业电子设备领域中的全面推广应用,仅用了四年的时间使 SMT 在通用设备中的应用数量增长了近 30%,在传真机中增长近 40%,很快超过了美国,在 SMT 方面处于世界领先地位。欧洲各国 SMT 的起步较晚,但他们重视发展并有较好的工业基础,发展速度也很快,其发展水平和整机中 SMC / SMD 的使用效率仅次于日本和美国。80 年代以来,被称为 “亚洲四小龙” 的新加坡、韩国、香港和台湾省不惜投入巨资,纷纷引进先进技术,使 SMT 获得较快的发展。
中国规模化引进 SMT 生产线起于上世纪 80 年代初、中期。最初从美、日等国成套引进了 SMT 生产线用于彩电调谐器生产,随后应用于录像机、摄影机即袖珍式多波段收音机、随身听等生产中。上世纪 90 年代初、中期中国录像机生产线的引进掀起了另一次 SMT 引进高潮。据国外某调查机构统计,至 1997 年底为止,中国贴片机的保有量为 3700 台,SMT 生产线总数为 1500 条 - 2000 条之间。进入 21 世纪以来,中国 SMT 引进步伐大大加快。我国海关公布贴片机引进数据起始于 2000 年,当年公布的贴片机年引进量为 1370 台,以后平均每年递增率达 50% 以上,2005 年引进贴片机达 8992 台,中国贴片机保有量在 30000 台以上、SMT 生产线在 15000 条左右。
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,整体规模居世界前列。中国 SMT 产业之所以出现如此大好形势,主要是中国政府有关部门高度重视电子信息产品制造业的发展,制定了良好的发展政策、引进政策。世界电子信息产品制造业发达的国家和地区如美、日、韩、欧洲和我国台湾地区,把电子制造业往中国内地转移也是重要因素。从国际大环境看,虽然印度、越南、东欧地区 SMT 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。总之,今后一段时间内中国仍是世界最大的 SMT 市场。
据相关数据显示,预计到 2030 年,全球 SMT 市场规模将达到 93.3 亿美元,年复合增长率达到 4.6%。SMT 设备主要包括贴片机、印刷机、回流焊等,其中贴片机占据了最大的市场份额。SMT 广泛应用于消费电子、网络通信、汽车行业、医疗设备等多个领域。在消费电子领域,随着智能手机、平板电脑等电子产品的普及,其市场需求持续增长。例如,SMT 贴片技术在手机制造中,能够实现电子元件的微型化安装,提高手机的性能和便携性。在网络通信设备制造中,SMT 技术可以提高设备的集成度和可靠性,满足高速数据传输的需求。
全球范围内,SMT 行业的核心竞争者主要包括 Fuji Corporation、ASM Pacific Technology、Panasonic、Yamaha Motor 等。这些企业通过持续的技术创新,提升产品的性能和效率,满足市场不断变化的需求。例如,开发高精度贴装技术,提高电子元件的安装精度,减少误差。同时,通过全球化布局,拓展新兴市场,提升品牌影响力。他们还与上下游企业建立紧密的合作关系,形成产业链协同,提升整体竞争力。比如与原材料供应商合作,确保原材料的质量和供应稳定性;与电子产品制造商合作,共同开发新产品,满足市场需求。
SMT 行业的供应链结构相对复杂,具有原材料供应全球化、零部件制造专业化、设备组装集成化的特点。首先,原材料供应全球化,SMT 设备所需的原材料如电子元器件、精密机械件等,来自全球各地,供应商众多,市场竞争激烈。这使得企业可以选择优质的原材料,提高产品质量,但也增加了供应链管理的难度。其次,零部件制造专业化,许多企业专注于某一类或几类零部件的研发和生产,形成了高效的供应链体系。例如,有企业专门生产贴片机的关键零部件,提高了零部件的质量和性能。最后,设备组装集成化,SMT 设备的组装需要高度的集成化能力,要求企业将各个零部件精准地组合在一起,确保设备的性能和质量。这需要企业具备先进的组装技术和严格的质量控制体系。
高精度、柔性化:随着行业竞争加剧和对环保要求更加苛刻,电子设备正朝着高精度、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,贴片头可实现点胶、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。例如,目前高端多功能贴片机已开始大量贴装 0402 部品,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。这意味着 SMT 设备在精度上的不断提升,能够满足电子产品日益微型化的需求。高速化、小型化:高速化和小型化带来实现高效率、低功率、占空间少、低成本的优势。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。以 2014 - NEPCON CHINA 上 ASMPT 公司展出的 SIPLACE X4iS 为例,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)。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,如 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。
人工智能技术在 SMT 行业中的应用越来越广泛,实现了自适应调整、自我优化等功能,极大地提升了生产智能化水平。在 SMT 制造检验中,AI 推动了检验的自动化。传统上,AOI 的编程涉及工程师手动配置基于 PCB CAD 数据的数百个检验参数,这个过程复杂而繁琐,可能需要每个新设计 8 - 12 小时。而 AI 编程解决方案通过在几分钟内自动生成完整的 AOI 程序,无需人工干预。机器视觉和深度学习算法可以快速从设计文件中提取关键信息,以推荐适合 PCB 的检验编程,这种自动化简化了电路板之间的切换。
AI 不仅能检测缺陷,还能智能地对其进行分类,包括类型、重要性和处理来源。这种分类允许有针对性地进行根本原因分析,减少重复发生并有助于更健壮的质量控制系统。同时,AI 的适应性使得 AOI 系统能够处理各种组件类型、颜色和电路板材料,无需重新编程。通过对包含预期变化的代表性图像进行训练,AI 算法识别可接受的过程差异与真正的缺陷之间的差异,在高混合生产环境中尤为有价值。
在未来,AI 在检验中的发展将标志着从传统缺陷检测到以过程为中心的转变。例如,认知自动化将使光学检查系统成为智能协作者,独立运作,跨运营班次和产品变化需要最少的人工干预;跨模态学习允许 AI 模型集成来自多个检查的数据,以全面了解制造过程;现场培训 AI 模型将成为制造设施的标准,制造商还将受益于与精确符合检查需求的定制 AI 模型合作;虚拟模拟将使 AI 模型在模拟的 PCB 图像上进行训练,加速检查能力的创新速度。
随着科技的飞速发展,SMT 行业的设备和技术更新换代速度不断加快。例如,据相关数据显示,SMT 设备的平均更新周期已缩短至 3 - 5 年。这就要求企业不断投入大量资金进行设备升级和技术研发,以保持竞争力。然而,对于一些中小规模的企业来说,这无疑是一个巨大的经济压力。
新技术的应用需要员工具备更高的专业技能和知识水平。例如,在智能化生产中,员工需要掌握人工智能、机器学习等先进技术,以及对复杂设备的操作和维护能力。然而,目前 SMT 行业中高素质的专业人才相对短缺,人才培养的速度远远跟不上行业发展的需求。据统计,SMT 行业的人才缺口在未来几年内将持续扩大,预计到 2025 年,人才缺口将达到数万人。
SMT 行业的产业链结构复杂,涉及原材料供应、零部件制造、设备组装等多个环节。随着市场需求的不断变化和技术的快速更新,产业链各环节之间的协调难度也在不断加大。例如,原材料价格的波动、零部件供应的不稳定等因素都可能影响到整个产业链的正常运转。此外,不同地区的企业之间在文化、法规等方面的差异也增加了产业链协调的难度。
随着全球经济的发展和人们生活水平的提高,电子产品市场需求持续扩大。尤其是在新兴市场,如印度、东南亚等地区,电子产品的普及率不断提高,为 SMT 行业带来了巨大的市场机遇。据市场研究机构预测,未来几年,全球电子产品市场规模将保持每年 5% 以上的增长率,这将有力地推动 SMT 行业的发展。
5G、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展,为 SMT 行业带来了新的需求。例如,5G 技术的应用将推动智能手机、通信设备等电子产品的更新换代,对 SMT 贴片技术的精度和速度提出了更高的要求。同时,物联网和人工智能技术的发展也将促进智能家电、智能穿戴设备等新兴电子产品的发展,为 SMT 行业带来新的市场空间。
为了推动电子信息产业的发展,各国政府纷纷出台了一系列政策支持 SMT 行业的产业升级。例如,中国政府出台了《中国制造 2025》等政策,鼓励企业加大技术研发投入,提高产品质量和生产效率。同时,政府还通过财政补贴、税收优惠等方式,支持企业进行智能化改造和设备升级。此外,一些地方政府还建立了电子信息产业园区,为 SMT 企业提供了良好的发展环境和政策支持。
随着科技的不断进步,SMT 行业将持续进行技术创新。一方面,材料科学的发展将为 SMT 提供更高性能的电子元器件和基板材料。例如,新型的纳米材料可能会被应用于电子元器件的制造中,进一步提高元件的性能和可靠性。同时,柔性基板材料的研发将使电子产品更加轻薄、灵活,适应更多的应用场景。另一方面,自动化和智能化技术将在 SMT 生产中得到更广泛的应用。例如,智能机器人将能够更加精准地进行元件贴装和焊接,提高生产效率和质量。同时,大数据和人工智能技术将被用于生产过程的优化和故障预测,降低生产成本和提高设备的可靠性。
随着全球电子产品市场的不断扩大,SMT 的市场需求也将持续增长。在消费电子领域,智能手机、平板电脑、可穿戴设备等产品的更新换代将继续推动 SMT 技术的应用。例如,随着 5G 技术的普及,对电子产品的信号传输速度和稳定性提出了更高的要求,这将促使 SMT 贴片技术在高频电子元件的贴装方面不断创新。在汽车电子领域,随着电动汽车和智能汽车的发展,对电子控制系统的需求不断增加,这将为 SMT 行业带来新的市场机遇。此外,医疗电子、工业控制等领域的发展也将为 SMT 行业提供广阔的市场空间。
随着市场竞争的加剧,SMT 行业的整合将加速。大型企业将通过并购、合作等方式扩大市场份额,提高行业集中度。同时,中小企业将面临更大的生存压力,需要通过技术创新和差异化竞争来寻求发展机会。行业整合将有助于优化资源配置,提高行业的整体竞争力。例如,一些大型的 SMT 设备制造商可能会通过收购原材料供应商或零部件制造商来实现产业链的垂直整合,提高生产效率和降低成本。
随着全球对环境保护的重视,SMT 行业也将更加注重绿色环保。在生产过程中,将采用更加环保的材料和工艺,减少对环境的污染。例如,无铅焊接技术将得到更广泛的应用,以减少铅对环境的污染。同时,SMT 设备的节能设计也将成为一个重要的发展方向,降低能源消耗。此外,电子产品的回收和再利用也将受到更多的关注,SMT 行业将积极参与电子产品的回收和再利用产业链,实现资源的循环利用。
总之,SMT 行业未来将在技术创新、市场需求、行业整合和绿色环保等方面呈现出良好的发展态势。随着新兴技术的不断应用和市场需求的持续增长,SMT 行业将继续为电子信息产业的发展做出重要贡献。