1引言
军用及民用电子产品的体积小，重量轻的发展要求与趋势推动着片式电子元件（SMD）的开发与生产。现在，片式电子元件已是当今元件的主流产品，如何将一个个分立的片式电子元件组装到印制电路板上，以形成良好的机械与电气连接是表面组装技术的重要课题。近年来，国内表面组装设备的开发研制工作有很大的发展，但有些高精度的关键设备如贴片机还依赖进口。表面组装主要设备国产化的呼声越来越高。另一方面，片式元器件也一直依赖进口，目前国内生产片式元器件的厂家为数不多，就其种类来说主要集中在片式阻容元件上。片式阻容元件的生产工序多，工艺复杂，生产设备的自动化程度高。国内主要生产厂家的生产设备大都从国外引进，价格昂贵，在某种程度上阻碍了片式阻容元件的国产化进程，在大力发展表面组装设备的同时，应加快片式元件生产设备的国产化，只有两者都发展了，才会极大地推动国内SMT的发展，跟上世界发展潮流。
2片式阻容元件生产工序
片式阻容元件常用的规格尺寸有1206（3.2mm×1.6mm×0.6mm）、0805（2.0mm×1.25mm×0.5mm）、0603（1.6mm×0.8mm×0.45mm）和0402（1.0mm×0.5mm×0.35mm）。
片式电阻器的典型生产工艺流程如下：
背电极印刷→烧结→面电极印刷→烧结→电阻体印刷→烧结→一次玻璃印刷→烧结→激光调阻→二次玻璃印刷→标记印刷→烧结→一次切割→封端→烧结→二次切割→电镀电极→测试分选→编带包装。
3片式电阻器的生产设备
3.1全自动化丝印机
从片式电阻器的生产工艺流程可以看出，丝印机是最主要、是关键的生产设备之一，它担负着片阻元件生产过程的6次印刷：背电极印刷、面电极印刷、电阻体印刷、一次玻璃印刷、二次玻璃印刷、标记印刷，它的精度及自动化程度直接决定了成品的精度和产量。国产的全自动双工位丝印机主要由料箱、左右供片机构、丝印台、T形尺组成，主要是在消化吸收进口设备的基础上作了一些改进。如用触摸屏代替原控制面板上的许多开关按钮、计数器、数码管等，使得参数设置更加方便，人机界面美观简洁，可靠性大大提高；整机性能完全可替代进口设备，适用于电阻器、电容器、厚膜电路的印刷。机械与电气的关键部件均采用进口件，确保了精度高、可靠性好、生产率高的特点，同时配套的还有烘干炉和全自动收片机。
丝印机的主要技术指标如下：
（1）印刷面格：50mm×60mm；
（2）刮刀行程：50mm～160mm;
(3)铺浆速度：30mm/s～300mm/s;
(4)丝网高度可调范围：0mm～5mm;
(5)网框调整范围：x:±5mm,y:±5mm,θ:±2.5°；
（6）基片定位精度：x:±0.015mm,y:±0.015mm,z:±0.015mm；
(7)丝印精度：膜厚误差±0.0015mm；
(8)丝网与工作台平行度：±0.02mm；
（9）印刷周期：2.6s。
3.2封端机
封端机是将片阻两端头沾上导电浆料，使背电极和面电极形成电气连接。国产的封端机是一种高精度、半自动设备。该设备由封端机构和操作台两大部分组成，其中封端机构包括浸浆机构、浸封机构、X－Z运动机构，适用于0402、0603等片式电阻器的封端。电气控制采用PLC控制系统和触摸屏，触摸屏可进行参数设置、调试及工作状态显示，并可在线修改各种封端参数，X、Z轴运动采用带细分步进电机控制，机械运动精度高，机械零件选用特种材料和特殊处理。主要性能指标如下：
（1）浸封精度：±0.01mm;
(2)定位精度：±0.02mm:
(3)循环周期：最快6s。
3.3全自动电镀生产线
电镀工序是在片式电阻器两端封端的导电层上再电镀一层锡铅合金，以防止内部电极的氧化，同时增加片阻焊接的可焊性。国产全自动电镀生产线由主控制台、上料台、除油槽、漂洗槽、活化槽、镀Ni槽、回收槽、预浸槽、镀Sn槽、中和槽、水煮槽和出料台等组成。其中镀Ni槽为12个镀位，镀Sn槽为10个镀位，整体为生产线式结构。其机身、机体、机架全部使用进口不锈钢管制成。各工位电镀槽均选用的从西德进口的PP板制作，功能相同的槽具有互换性。吊车采用进口刹车和减速机。电气控制全线设置3部吊车，由下位PLC及上位计算机实时控制、显示、变频调速，分段完成吊放镀篮的工作，实现全线自动化作业。上位计算机由一台UPS供电，使系统具有掉电保护功能，可对现场数据进行保护。除油、镀Ni、水煮的每一工位均设置单独的加热温控系统，具有恒温功能。软件编制及操作使用均在Windows界面下进行。
周边工艺及辅助设备有循环过滤系统、超声装置、工业冷水机、纯水制取设备、开关电镀电源、镀液冷却系统和滚镀机电源。片阻元件尺寸小，电镀工艺参数多达几十种，若由人工完成是不可想象的，电镀线的高度自动化使片阻高质、高产成为可能。
3.4编带机
编带包装所用的设备是编带机，它将分散的片阻元件有序地放到盘带的槽中，以利于储存、销售和适应后续表面组装生产中的贴片机贴装。国产化的编带机有全自动高速编带机、半自动编带机和手动编带机。全自动高速编带机的速度快、精度高、控制复杂；主要由自动供料系统、自动装填系统、自动测试系统，次品排出单元、推插装置、进给机构、截带供给机构、顶带供给机构和卷带机构等组成。编带包装过程包括片式电阻装载、电阻测量、编带和卷带。设备的主要功能如下：
（1）自动完成片式元件编带包装过程，包括元件装载、测量、编带和卷带；
（2）根据要求设定所编元件的数量；
（3）具有分选功能，并可设定数量；
（4）可设定编带速度；
（5）可适应不同型号纸带及压印带；
（6）可编不同尺寸规格的产品（更换一些配件），规格有1206、0805、0603。
编带机的主要技术指标如下：
（1）编带速度：1200片/分；
（2）测量精度：1Ω～9.99Ω,≤±0.3％;
10Ω～999Ω,≤±0.3％;
1MΩ～9.99MΩ,≤±0.3％;
除全自动高速编带机外，各种各样的国产半自动和手机编带机更是层出不穷，成为全自动高速编带机的有效补充和扩展，能适应多品种、小批量生产的特殊工艺要求，一般采用台式工作方式，烫带封装和传送分为自动和半自动方式，并可在线进行多项编带参数的设置，如元件数量、元件间距、烫带时间、编带速度等，并可预先设置面带、载带长度，当其长度不足编够—盘带时，机器可自动报警。当运行故障如温度超限、面带偏位、空片、气压不足以及编带参数设置不当等出现时，机器自动停机并报警，并由显示单元提示相应的信息，不需要使用特殊工具即可改变载带及面带宽度、调整方便，一般人均可在极短时间内掌握操作。
主要性能指标如下：
（1）编带速度：可达4000片/小时；
（2）载带规格：宽度8mm～56mm,间距4mm～56mm；
(3)加热温度：常温～300℃；
(4)烫印宽度：0.5mm；
(5)烫印时间：0.1s～1s可调；
(6)加热效率：100W×2；
（7）放带盘径：≤560mm;
(8)收带盘径：178mm～330mm。
3.5二次分割机
二次分割机将一次分割后的长条片沿其上的分割线再分成单个的片阻元件。国产化的二次分割机为手动分割机，由人工放料。设备由调速电机、控制面板和工作台构成。整个设备简单、易操作，可适应于各种不同规格的片阻元件。
4片式电容器的生产设备
4.1流延机
流延机是制造陶瓷膜片的一种较新的工艺，流延机就是把制备成的陶瓷浆料用压力将浆料从储浆罐打入料斗中，浆料通过料斗下方的锲形开口流到运动的不锈钢带上，然后使用调整好高度的刮刀刮去多余的浆料，使之成为一定厚度的膜片。一般膜片的厚度在20μm～25μm，膜厚误差为±2μm，这种设备目前国内只有广东省宝华电子公司在生产。
4.2丝印机
丝印是片式电容器最主要的生产工序，它的主要功能是在膜片上印刷电容器的内电极，过程为：加压保护层→印刷内电极→加膜→在一定温度下软压→错位。
其中，软压台为丝印机的配套设备，国内片容生产厂家初期以进口美国和东欧的丝印机为主，近年来主要采用国产设备。
片式电容器内电极叠层的印刷原理是：把敷有介质干膜的载板放在工作台面上，与3个销钉良好接触后，由负压系统吸附，丝网和刮头下降，将浆料透过丝网把电极图形印刷在载板干膜上。一批载板印完同一层后，自动进行错位和工作台下降调整，开始新一层印刷，直至印完预定的层数。国产化的丝网印刷机是针对多层瓷介片式电容器内电极的精密印刷而设计的半自动丝网印刷机。其刮胶宽度为180mm，最大印刷面积为178mm×178mm。它的精度高、效率高、操作方便，适合片式电容器批量生产叠层印刷的需要，也可用于其它精密丝网印刷的场合，如片式电阻器、片式电感器、厚膜电路、液晶显示器、荧光显示器、等离子体显示器的浆料印刷等。它主要包括刮头机构、主框架机构、工作台错位机构、升降台机构、机架、电控箱和气路。
目前，我国生产的多层瓷介片式电容器的丝印机都采用机械方式对基板进行定位。它的好处是简单易行、设备费用低，它的缺点是对基板定位加工精度的要求很高，定位接触会产生变形误差，且定位销或基板的定位边磨损后，会带来附加定位误差，因此机械定位精度有局限性，难以满足0402及更小规格多层精密片式电容器印刷的要求。国内有的厂家已生产出用图像处理系统进行识别定位的丝印机，主要是将原来设备的X、Y、θ轴的位置调整从目测、手调、销定位改为图象处理识别，系统自动调整定位的工作方式，成为新一代的高精度丝网印刷机。可以满足0402这样精细的多层瓷介片式电容器内电极的印刷要求，也可用于其它精密丝网印刷的场合。它的主要性能指标如下：
（1）X轴：调整行程10mm，定位精度±0.01mm；
（2）Y轴：调整行程10mm，定位精度±0.01mm，错位精度±0.01mm；
（3）θ轴：调整行程3°,定位精度±30″；
（4）Z轴：调整行程5mm，定位精度±0.01mm；
（5）刮浆：运动行程210mm;
（6）印刷面积：180(L)mm×180(W)mm;
(7)印膜均匀性：±0.002mm
（8）最大印层：100层。
4.3层压机
用于多层介质片状电子元件生产及其它需要静水压加工场合。工作原理是将元件巴块用塑料薄膜封好，置于热水容器内密封加压，通过水压均匀传送的附表国内片式阻容元件生产设备主要生产厂家及其产品种类 原理，元件巴块受到一个来自各方面的均匀压力，使结构致密。这里主要是用于多层瓷介片容的层压，为切割做好准备。主要技术指标如下：
（1）气压：0.8MPa;
(2)最高水压：35MPa;
(3)密封容量：350mm×1400mm;
（4）加热体功率：4.5kW;
(5)保压时间最长：2h。
4.4切割机
在片容的生产中，切割也是至关重要的，切割精度的高低直接影响片容元件的成品合格率。工作原理是以丝印时印好的切割线为标准，切割刀具分别横向和纵向在切割线上切割，把整块巴块图形切割成均匀的单个芯片，整个过程实现自动化，由计算机设定芯片尺寸大小，准确地将元件按设定的几何尺寸分割开，最高可达每分钟200刀。主料机构有可90°转向的真空工作台和切割刀具，其中工作台在步进电机的带动下可前后精密运动，切割精度已达到几个微米。尽管如此，为了适应0402及更小规格的片容的切割、国内有的厂家已开始研制带图象系统的切割机。
4.5封端机
封端是在片式电容器的两端头上银浆料，将它的内部电极相连。片式电容器的封端机是为表面贴装片式陶瓷电容器（MLCC）的封端需要而设计的。它的主要特点如下：
（1）完全独立的程序参数；
（2）采用双向光标，易于编程；
（3）具有取平和非取平浸浆的能力；
（4）步进电机、丝杠驱动机构保证运动精度；
（5）针对浸浆和空浸过程有独立的铺浆（刮胶）速度。
它的主要性能指标如下：
（1）载板尺寸：180mm×280mm;
（2）浸浆精度：0.05mm;
(3)银浆容量：200g～400g;
(4)插入速度：可编程设定，0.05mm/s～5.0mm/s;
(5)退出速度：可编程设定，0.05mm/s～5.0mm/s;
（6）铺浆速度：可编程设定，0～99mm/sec。
4.6全自动电镀生产线
片式电容器的电镀生产线结构及控制类似于片式电阻器电镀生产线，只是电镀工艺参数需要改变。
4.7片容4参数测试分选机
主要是对片容的容量、损耗、绝缘、耐压4个主要参数进行精确测量，技术指标如下：
对象：0603、0805、1206；
频率：1kHz、1MHz;
精度：CAP±0.2％，DP±0.1％；
速度：40000PCS/h;
耐压缘缘测试规格：H-IR（0V～10V）、H-TV(20V～650V)、H-IR(20V～650V)。
4.8编带机
片式电阻器高速编带机通过更换某些配件就可适用于片式电容器的生产，手动编带机不受器件种类的限制。
5结束语
1999年片式阻容元件市场的需求约为3000多亿只。按目前世界范围内电子产品的发展速度，片式阻容元件的需求还在高速度增长，其生产设备也将同步高速发展。国内设备厂家要能紧跟片式阻容元件的发展步伐，则国产片式阻容元件生产设备必将占领国内市场并走向世界。
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