SMT是什麼？IT+OT如何實現(xiàn)SMT製程的智慧營運？ | 鼎新電腦

文：吳欣珊

SMT SMT製程 智慧料架

SMT製程是現(xiàn)今製造PCBA的重要技術(shù)，作為高度自動化的一員，但面對外在條件變化及內(nèi)在管理因素問題，仍有許多生產(chǎn)困境無法解決，現(xiàn)在科技發(fā)達，IT+OT協(xié)助產(chǎn)線運作也已經(jīng)不是難事，該如何有效整合協(xié)助SMT製程進行智慧營運？

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• SMT是什麼？

• SMT、SMD、SMA、SME的個別差異？

• 使用SMT技術(shù)的優(yōu)勢

• SMT的製程簡介

• SMT產(chǎn)業(yè)運作時經(jīng)常遇到的困境

• IT+OT和智慧化幫助整個SMT製程的重要性

• SMT融合IT+OT的成功案例

• 結(jié)論

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SMT是什麼？

SMT(Surface Mount Technology)表面黏著技術(shù)，是一種將電子元件如電阻、電容、電晶體、積體電路等零件安裝到印刷電路板(PCB)上的技術(shù)，利用錫膏印刷在電路板的表面，電子元件的焊腳置放於錫膏位置後，運用高溫讓錫膏融化。高溫爐的最高溫度須高於錫膏熔點，但不可高到燒毀電子元件，錫膏融化時成液體，包覆電子元件的焊腳後待溫度冷卻凝固，即焊接完成PCBA。

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SMT技術(shù)與原先的通孔技術(shù)有著最大區(qū)別，在於製作完成的「體積」。以往的通孔焊接技術(shù)讓電子元件必須額外設(shè)計焊腳，穿過電路板將零件焊接在板上，焊腳有最小尺寸限制，也導(dǎo)致整體PCB板的體積無法縮小，SMT技術(shù)則是使用錫膏熔焊，免去了焊腳的體積，因而生產(chǎn)的PCBA尺寸越來越小，也更符合現(xiàn)有電子產(chǎn)品設(shè)計愈趨輕薄的需求。

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SMT、SMD、SMA、SME的個別差異？

在電子業(yè)經(jīng)常聽到與SMT相近的縮寫描述，而這些名詞與SMT的關(guān)聯(lián)性有那些呢？以下說明SMT相關(guān)但不同名詞的解釋：

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SMT(Surface Mount Technology)表面黏著技術(shù)

為目前現(xiàn)代的電子元件安裝在電路板上的量產(chǎn)技術(shù)，使用特殊焊接過程黏著電子元件，達到焊接在電路板上的目的。

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SMD(Surface Mount Device)表面安裝元件

SMD指焊接於電路板上面的電子元件，如晶片、電阻、電容等。

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SMA(Surface Mount Assembly)表面安裝模組

表面安裝模組指當一個電子元件內(nèi)部由一個或多個電子元件組合而成，可稱之為SMA，較常見的模組類型有藍芽模組、WIFI模組等不同性能組合而成的SMA。

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SME(Surface Mount Equipment)表面安裝機器

指用於SMT技術(shù)焊SMD元件進行裝設(shè)的設(shè)施，SME涵蓋的機器多樣，包含錫膏印刷機、熱風(fēng)迴焊爐、ICT線上測試機、AOI自動光學(xué)檢測儀等，這些設(shè)備在PCBA製造過程中自動化處理各電子元件的放置及焊接。

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使用SMT技術(shù)的優(yōu)勢

PCB從通孔焊接技術(shù)演變成現(xiàn)代常見的SMT黏著技術(shù)，除了體積這個顯著優(yōu)點外，還有以下其他更重要的優(yōu)勢：

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電子產(chǎn)品小型化

即為體積的優(yōu)勢，當電子元件以SMT直接貼附的形式焊接，面積和體積都縮減的情況下．節(jié)省更多電路板空間，電子產(chǎn)品得以向小型化路線邁進，或是相同空間的電路板能置入更多電子元間，增強更多功能性和性能。

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產(chǎn)品精密程度高

同上所述，當SMD的元件越小和輕薄，電子產(chǎn)品能應(yīng)用的領(lǐng)域和維度都能大幅擴展，例如更小更輕的電子產(chǎn)品、更高性能的CPU、或現(xiàn)今因為AI推動運算力更為強大的GPU，都是SMD元件發(fā)展更為精密的表現(xiàn)。

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品質(zhì)及生產(chǎn)穩(wěn)定

與通孔焊接技術(shù)不同，SMT技術(shù)本身不需要太多人工作業(yè)，全程幾乎以自動化設(shè)備來進行電子零件放置及焊接等作業(yè)，更適合用於大量生產(chǎn)，製程也同時比通孔焊接更穩(wěn)定，品質(zhì)也相對較有保障。

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成本效益的提升

當設(shè)備進行自動化生產(chǎn)時，除了製程穩(wěn)定，減少錯誤，推動生產(chǎn)效率的提升外，人力和工時有效降低，幫助企業(yè)節(jié)省人力及時間成本。

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SMT的製程簡介

當生產(chǎn)PCBA的品質(zhì)與量產(chǎn)穩(wěn)定，SMT也就成為生產(chǎn)電路板更加高效的技術(shù)之一，而在製程中如何控管並提高生產(chǎn)良率，則仰賴製程後段的檢查設(shè)備，但基礎(chǔ)SMT的製程並不複雜，在SMT介紹中也提及到製造工法。下列簡述SMT的製程模式：

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PCB製造準備

製程第一步需備好電路板(PCB)，自己生產(chǎn)製造的電路板包誇印刷同線路、設(shè)定電子元件的安裝位置、錫膏的印刷點等，或是外包PCB廠，送至廠內(nèi)接續(xù)打板生產(chǎn)。

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各類電子元件配置

依據(jù)設(shè)計需求，選擇相應(yīng)的電子元件，配置在後續(xù)的SMT貼片機進行物料置放。

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錫膏印刷

設(shè)計圖導(dǎo)入錫膏印刷機，PCB經(jīng)由輸送帶進入錫膏印刷機，在需要焊上電子元件的位置刷上錫膏。

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元件貼裝

對應(yīng)的電子元件依據(jù)設(shè)計圖配置在PCB的既定位置，電子元件會貼在錫膏上，因錫膏為膏狀能做到簡易固定，使元件不因輸送而位移。

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回流焊接

進入回焊爐使用高溫將錫膏熔融，讓表面浮貼的電子元件能與PCB板黏在一起，待溫度下降後錫膏固化，使元件牢固在PCB板上。

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檢測

在SMT製程過程中段及後段會運用到ICT線上測試機、AOI自動光學(xué)檢測儀等不同檢測儀器，自動進行測試和檢測程序。

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基本上SMT製程中最重要的3步驟為錫膏印刷、元件貼裝、回流焊接，電路板在經(jīng)過回焊爐後，其組裝即可算完成，主要需耗時處理的是初始的料件準備及後續(xù)的維修檢測等。

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SMT產(chǎn)業(yè)運作時經(jīng)常遇到的困境

SMT產(chǎn)業(yè)雖多數(shù)時候皆由設(shè)備自動執(zhí)行製程運作，但仍有不少其他因素造成影響製程的困境，以下3點是SMT現(xiàn)今在製程運作時經(jīng)常面對的困難：

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產(chǎn)品品質(zhì)管控

隨著技術(shù)進步，電子元件小型化已是必然趨勢，PCB板內(nèi)元件的高密度配置也成為常態(tài)，除了體積小，功能面向趨於複雜，在初始放置元件的困難度變高，容易出現(xiàn)焊接不良等技術(shù)問題，也間接導(dǎo)致後續(xù)在檢測、維修、元件處理的困難度更加提升。

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經(jīng)驗人力需求

由於不同種類的SMD元件有不同的封裝設(shè)備，處理及焊接可能須用到不同的設(shè)備和技術(shù)，仰賴人員的經(jīng)驗值；且雖SMT製程高度自動化，但仍需要有經(jīng)驗的人於協(xié)助處理監(jiān)控、調(diào)整及維護設(shè)備，對應(yīng)現(xiàn)今技術(shù)進步快加上人力老化，如何有充足人力維持製程營用是個挑戰(zhàn)。

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物料管理複雜

SMT製程所使用的物料複雜，包含各式各樣的電子元件、焊錫膏、封裝材料、各種樣式的PCB板等，除了物料種類多樣外，連帶品質(zhì)管控的複雜度也提升，容易受到市場的需求變化、價格波動、供應(yīng)鏈問題進而影響SMT生產(chǎn)進度。

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現(xiàn)今時勢變化快速，製造業(yè)也因此上沖下洗，即便是高度自動化的SMT製程也會因外在因素受到波及，如何在高度變動的環(huán)境中快速應(yīng)變並維持生產(chǎn)運作，是SMT產(chǎn)業(yè)能穩(wěn)定接單營運的關(guān)鍵。

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IT+OT和智慧化幫助整個SMT製程的重要性

讓IT的資訊技術(shù)OT的操作技術(shù)相結(jié)合，在自動化環(huán)境下導(dǎo)入智能運作，可以推動自預(yù)測及自預(yù)警，防止可能發(fā)生的問題避免損失，作為高度自動化的SMT製程，導(dǎo)入智慧化營運也是必須進行的工作，以下幾點是IT+OT及智慧化協(xié)助SMT製程的重要性：

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智能化導(dǎo)入和自動化偕同操作

SMT製程本身即是自動化的高度整合，從電子元件放置、錫膏印刷、焊融、檢測等，生產(chǎn)中透過自動化執(zhí)行流程，達到生產(chǎn)品質(zhì)的一致性，智能化導(dǎo)入?yún)f(xié)助找出產(chǎn)線異常，排除可能的產(chǎn)出錯誤，在減少人力同時提升生產(chǎn)效率，是智慧化協(xié)作自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵。

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實際監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析

在製程中以設(shè)備聯(lián)網(wǎng)做到SMT製程整體的實際監(jiān)控，連接感測器與監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)，藉由蒐集數(shù)據(jù)例如生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備運行狀況、產(chǎn)品品質(zhì)數(shù)值等，經(jīng)由數(shù)據(jù)分析處理後可以洞察辨識製程問題，做到製程改善及優(yōu)化。

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更快的反應(yīng)能力及提供即時決策

當資訊與操作有高速連網(wǎng)能力相結(jié)合，監(jiān)控系統(tǒng)在SMT製程中能提供即時數(shù)據(jù)蒐整並進行分析，甚至預(yù)警，讓管理者立即發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，在製程營運中可以做出更快速、準確的判斷，即刻採取適當行動，避免生產(chǎn)中斷或品質(zhì)問題發(fā)生的可能狀況。

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智慧工廠是自動化產(chǎn)線的下一步，而IT+OT的結(jié)合技術(shù)導(dǎo)入智慧化，可以使整體SMT製程中做到更有效率、不易出錯的製造環(huán)境，由於SMT製程本身相對其他製造業(yè)，已是高度自動化的製程，IT和OT再融合智能化，可以輔助SMT前置備料、後續(xù)生產(chǎn)、出貨執(zhí)行等流程，達到整體智能化，實現(xiàn)高效運行模式。

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SMT融合IT+OT的成功案例

臺林電通具有40年的工業(yè)網(wǎng)通應(yīng)用經(jīng)驗，觸角也延伸通訊、車用及半導(dǎo)體的ODM及EMS製造，提供客戶從設(shè)計試產(chǎn)，到量產(chǎn)測試工程的整體解決方案，，解決客戶的製程挑戰(zhàn)，滿足客戶所需目標，並與客戶建立長期夥伴關(guān)係迎向市場挑戰(zhàn)，是臺林電通一直以來的堅持。但在SMT製程中，因為錯料而導(dǎo)致重工及物料浪費且延遲出貨導(dǎo)致客戶投訴的問題，持續(xù)造成困擾：

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上料錯誤造成報廢

SMT的貼片零件眾多，體積小外觀類近，原始以人工上料核對及手工紀錄上料資訊，效率不彰，且容易發(fā)生核對錯誤，除了工時的耗費外，一旦上錯料盤，產(chǎn)出大量瑕疵品也造成重工的時間物料成本損失。

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人工耗時狀況多，影響稼動

SMT製程運行時，機臺依賴人工確認實際拋料狀況、材料耗用及停機等情形，為了避免停機造成更多損失而導(dǎo)致接換料頻率高，除了需求人力高，也因而讓機臺稼動率低下，生產(chǎn)週期不斷延長。

在意識到SMT備料上料問題不斷延伸到整線製程的困境，臺林電通導(dǎo)入了智能料架，運用機聯(lián)網(wǎng)串聯(lián)自動化設(shè)備及生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行管理，同時引入不同的營運管理模式，有了以下改善：

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上料防錯管理的機制建立

拆解備料、找料、撿回料等作業(yè)，建立減損機制，同步搭配自動化應(yīng)用，提升資訊整合能力，降低工單用料變動頻繁的頻率；提高bom表內(nèi)容的正確性，也減少產(chǎn)品返工及異常處理造成的成本浪費，也同步藉由異常防錯自動鎖機，降低錯誤料件損失。

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低料提前預(yù)警的引入

在SMT各機臺建立機聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，規(guī)劃透過上料、低料、接料控管及監(jiān)控拋料率，並進行自動預(yù)警的機制，重重把關(guān)下有效減少SMT機臺因停等或拋料而導(dǎo)致的停等浪費，提升SMT機臺稼動量。

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從原物料的控管到SMT製程中減少NG品出現(xiàn)，降低人力工時的浪費，在料的管理機制建立同時，搭配IT+OT及智慧化的實力，推動整體SMT製程各項產(chǎn)值的提升，導(dǎo)入專案後在備料的人力成本上節(jié)省33%，找料工時減少了48.8%，SMT產(chǎn)值年省損失80%，讓智能料架的效益更能顯現(xiàn)。

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延伸閱讀：導(dǎo)入IT+OT和智慧化，讓SMT製程更有韌性！

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結(jié)論

SMT技術(shù)的問世推動了電子產(chǎn)品的輕巧化，電子元件的技術(shù)力和設(shè)計製造的能力也連帶提升，雖然高度自動化，但也衍生了SMT製程中物料相對難以管理的困境，除了製造生產(chǎn)技術(shù)力的提升，製造環(huán)境的IT、OT與智慧化的整合能力，是應(yīng)對未來的智慧製造趨勢中必經(jīng)的一環(huán)，推動環(huán)境適應(yīng)力的提升，也是加強SMT企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。

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文章資料來源

SMT製程介紹，和SMD有什麼不同？

何謂SMT(Surface Mount Technology)表面貼焊(裝)技術(shù)

什麼是 SMD？跟 SMT，SMC，SMA有何不同？

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