SMT即表面貼裝技術(shù)，是一種無需對印制鉆插裝孔，直接將表面組裝元器件貼、焊到印制板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)，也是目前電子產(chǎn)品制造中最核心的一道工藝。
自1985年開始引進SMT自動貼片機生產(chǎn)線批量生產(chǎn)彩電調(diào)諧器以來，中國SMT行業(yè)發(fā)展已有三十多年。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國SMT產(chǎn)線約為5萬條，其中貼片機總保有量超過10萬臺，占全球市場的40%，中國成為世界體量最大、最重要的SMT市場。
隨著近年來3C電子、半導(dǎo)體等行業(yè)的飛速發(fā)展，SMT市場再掀高潮。據(jù)全球行業(yè)分析師預(yù)測，到2022年全球SMT設(shè)備市場將實現(xiàn)39億美元的銷售額，年均增長率將達到6.7%。Stratistics MRC則更為樂觀，該市場研究機構(gòu)預(yù)測到2023年SMT設(shè)備銷售額將達到62.1億美元。
SMT前景可待也！
絲桿模組仍然是SMT下游應(yīng)用中的“江湖老大”
在2019年8月28日至30日NEPCON電子展展覽會期間，中國直驅(qū)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟走訪了近20家下游SMT設(shè)備廠商，以深入了解直線電機在SMT行業(yè)的應(yīng)用情況及客戶需求。根據(jù)走訪的情況來看，國內(nèi)廠家使用直線電機的設(shè)備占少數(shù)，大部分仍然采用的是旋轉(zhuǎn)伺服+絲杠的方式驅(qū)動；部分國外大廠由于定位高端，產(chǎn)品大部分采用的是磁懸浮電機。
事實上，僅根據(jù)伺服電機和直線電機的下游應(yīng)用市場占比規(guī)模也可看出個中一二。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2018年，伺服電機的下游應(yīng)用市場包括機床工具(20.4%)、電子制造設(shè)備(14.5%)、紡織機械(12.1%)、包裝機械(10.8%)、機器人(6.2%)等,其中電子制造設(shè)備是伺服電機的第二大應(yīng)用市場。而據(jù)睿工業(yè)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示直線電機的主要市場分別為機床、半導(dǎo)體設(shè)備、激光加工設(shè)備，在電子制造設(shè)備領(lǐng)域所占份額較低。
無論是走訪還是下游數(shù)據(jù)對比，都可以推斷出在SMT行業(yè)中，與直線電機對比絲桿仍然是“江湖老大”。
那么究竟直線電機在SMT行業(yè)中的機會點在哪里？我們可以從拆開PCB的生產(chǎn)工藝來一一挖掘潛在的機會點。首先，在PCB的生產(chǎn)線上主要涉及到的生產(chǎn)設(shè)備有：印刷機、AOI光學(xué)檢測機、貼片機、補強機、回流爐、插件機、焊接機等，而需要應(yīng)用直線電機的多為對速度、精度要求較高的場合。根據(jù)現(xiàn)場展會設(shè)備展出的情況來看在貼片、AOI檢測、插件、補強、點膠等工藝段直線電機出現(xiàn)的身影較多。
▲PCB生產(chǎn)工藝流程圖
1.貼片機
貼片機是SMT中的首要核心設(shè)備，用來實現(xiàn)高速、高精度、全自動貼放元器件，貼片機關(guān)系到SMT產(chǎn)線的效率與精度，是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備，通常占到整條SMT生產(chǎn)線投資的60%以上。
由于表面貼裝元器件（SMC/SMD）的不斷發(fā)展，其封裝形式也在不斷變化。新的封裝如BGA、FC、CSP等，對貼片機的要求越來越高，如何縮短運行時間、加快轉(zhuǎn)換時間以及不斷地引入具有大量的引腳數(shù)量和精細間距成為了如今貼裝設(shè)備所面臨的的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
目前貼片機領(lǐng)域，國外主流品牌更加傾向于選擇直線電機，以實現(xiàn)加工設(shè)備的高速、高精度，通過展會上多家國外品牌的產(chǎn)品展示也可見一斑，與此同時這一趨勢出現(xiàn)了國產(chǎn)品牌中擴大的苗頭。具體應(yīng)用來看，國外品牌一般是雙軸均使用直線電機，而國產(chǎn)貼片機則是Y軸使用居多，X軸仍以絲桿傳動為主。
2.AOI檢測
AOI設(shè)備全稱為自動光學(xué)檢測，它利用光學(xué)手段識別焊點及電子元器件的外形，用以判斷焊接的質(zhì)量。隨著電子產(chǎn)品產(chǎn)品迭代速度的加快，AOI檢測肩負著提良率、增產(chǎn)能的重要使命。除檢測精度要求外，在規(guī)定的工作時間內(nèi)能夠進行更所產(chǎn)品的檢測是AOI檢測設(shè)備在應(yīng)對市場需求時需要提升的。
就目前整個SMT產(chǎn)線運用來看，目前國內(nèi)市場上只有20%-30%的SMT生產(chǎn)線裝配了AOI自動光學(xué)檢測，而國際領(lǐng)先電子制造的企業(yè)SMT生產(chǎn)線基本都配置了AOI光學(xué)檢測。
由此來看，AOI檢測中雖然對速度、精度有嚴(yán)苛要求，直線電機有切入的可能性，也有部分國內(nèi)廠商正嘗試著在設(shè)備中使用直線電機。但AOI設(shè)備并沒在國內(nèi)SMT產(chǎn)線中大規(guī)模普及，直線電機需求還處于“蟄伏期”。
其余諸如插件、點膠、補強等工藝，直線電機的應(yīng)用同樣是在試探的邊緣。基于市場競爭、產(chǎn)品定位等多重因素影響，直線電機目前依然無法撼動絲桿傳動的“江湖地位”。
在多家企業(yè)的走訪過程中，很多下游應(yīng)用客戶表示目前絲桿能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)需求；其次優(yōu)質(zhì)的直線電機價格比較高，而目前設(shè)備市場上壓價情況較為嚴(yán)峻，成本管控似乎成為了直線電機在SMT行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用的“攔路虎”。
然而隨著市場的PCB產(chǎn)品體積正變得越來越薄，元器件的尺寸也越來越小，產(chǎn)業(yè)升級步伐越來越快，高精密加工、全自動化生產(chǎn)將成為無法阻擋的大潮流。對生產(chǎn)設(shè)備的高速、高精、高可靠想要求越來越高，絲杠囿于速度提升的極限，無法跟上設(shè)備升級換代的步伐最終將被取代。
5G帶來了“福音”
從SMT輻射至整個電子制造設(shè)備領(lǐng)域，隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，我們似乎看到了新一輪的曙光。除了由5G衍生的更多電子產(chǎn)品加工需求外，目前5G基站的建設(shè)也是直線電機不可忽視的增長點。
2019年6月，三大運營商之一的中國移動在上海發(fā)布了“5G+計劃”，將在全國范圍內(nèi)建設(shè)超過5萬個5G基站，在超過50個城市實現(xiàn)5G商用服務(wù)。此外，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2022年將迎來5G基站建設(shè)的最高潮，屆時數(shù)量規(guī)?？蛇_130萬個。
那么直線電機如何跨入這片藍海市場呢？
首先看下5G基站的要求變化，它要實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸頻率、更高的射頻，相應(yīng)地對PCB板的要求也更高。傳統(tǒng)的加工解決方案是伺服絲杠傳動+外驅(qū)主軸，在整個加工過程中極限轉(zhuǎn)速低、靜態(tài)動態(tài)偏擺大、組合精度低等問題的出現(xiàn)導(dǎo)致產(chǎn)品表面質(zhì)量差；其次由于外置電機體積大，無法進行多頭加工影響效率。
如果采用永磁同步高速電主軸+直線電機的解決方案，可在原有的基礎(chǔ)上使主軸切削效率提升1倍、機臺綜合效率至少提升30%、表面質(zhì)量大幅度提升（不變形、不崩邊、形位精度高），效益明顯改善。因此從設(shè)備升級、加工要求提升的角度來看，直線電機在5G產(chǎn)業(yè)中仍有大展拳腳的機會。
直線電機替代絲桿傳動是市場發(fā)展的必然趨勢
從直線電機廠商的角度又如何看目前市場上直線電機的應(yīng)用情況及涌現(xiàn)的機會點呢？
對此，有不少國內(nèi)直驅(qū)產(chǎn)商表示，絲桿模組+伺服電機在一些性能上可以達到目前生產(chǎn)水平的需求，這個是事實。但隨著技術(shù)的進步，應(yīng)用的提升，產(chǎn)品的品質(zhì)提高，現(xiàn)有的設(shè)備廠家需要不斷提升自身的設(shè)備性能來迎合終端產(chǎn)線的需求。
此時直線電機的優(yōu)勢就完全凸顯出來了，集高速度、高加速度、高精度、高穩(wěn)定性、多動子多工位、長行程應(yīng)用等優(yōu)點于一身的直線電機及應(yīng)用將帶來SMT生產(chǎn)設(shè)備的升級。
在直線電機成本問題上，直驅(qū)廠商認(rèn)為由于目前直線電機的用量還不大，所以產(chǎn)品平均生產(chǎn)成本還比較高。一旦行業(yè)應(yīng)用更加廣泛了，直線電機需求爆發(fā)，相應(yīng)的制造成本自然會下降，甚至比絲桿模組的成本更低。
其次，直線電機與絲桿模組相比，生產(chǎn)效率更高、安裝更便捷、維護簡單、使用壽命更長，綜合來看，直線電機的隱形成本遠遠低于絲桿模組?？雌饋碇本€電機導(dǎo)致了表面設(shè)備成本的上升，而實際應(yīng)用中的平均成本是降低的。因此，所謂的直線電機增加設(shè)備成本的說法并不可靠。
至于直線電機在SMT行業(yè)或5G基站上的起量，或其他行業(yè)都有爆發(fā)應(yīng)用直線電機模組的可能，隨著精密制造的推進，替代絲桿傳動只是時間問題而已。以固晶機行業(yè)為例，目前90%以上的設(shè)備都用了直線電機。扎根在行業(yè)應(yīng)用中的直線電機廠商都在根據(jù)市場的變化發(fā)展，不斷改進自身的產(chǎn)品和工藝，以更好契合市場發(fā)展。
對于直驅(qū)廠商而言，心有多大，舞臺就有多大！