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立足SMT技术,促进自主研发

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-12-25  浏览次数:3173
核心提示:我们公司的前身是中国科学院上海微系统与信息技术研究所与戴姆勒集团的联合实验室,原名上海新代车辆技术有限公司,最初的业务主要是采用SMT技术的汽车电子产品的设计开发,以及IC先进电子封装的可靠性测试与失效分析。

一个SMT实验室的发展历程

上海梅赛德斯奔驰车辆技术有限公司 王旭洪

我们公司的前身是中国科学院上海微系统与信息技术研究所与戴姆勒集团的联合实验室,原名上海新代车辆技术有限公司,最初的业务主要是采用SMT技术的汽车电子产品的设计开发,以及IC先进电子封装的可靠性测试与失效分析。

2002年公司董事会决定建立SMT生产线,旨在把原有的设计开发部门和可靠性、失效分析实验室,在业务上联系起来,打造包括汽车电子研发设计、样品试制、小批量生产,直至可靠性测试以及失效分析的完整的技术能力。这样做,一方面打通了公司本身的技术能力,自己设计出来的汽车电子模块可以在公司内部很方便、快捷地制成样品,进行测试、改进设计,研发周期可大为缩短;另一方面,发挥自身在先进电子封装、组装技术方面的优势,直接服务于本地的设计、开发型企业,为客户提供样品试制、小批量生产服务。

1SMT线的建立

根据这样的出发点,我们在筹建线时,颇费了一番脑筋,先后考察了产业界各种SMT设备,并得到了SMT协会诸多同仁的大力支持。主流的SMT设备,速度快、产能高,但也存在投资大,对厂房要求高的问题;二手设备投资少,但状态不稳定,零部件磨损严重,难以长期稳定地工作。

最后,我们把目光转向了特殊类型的SMT设备。这些设备多为小型设备,主要针对研发工作设计,精度高,灵活性强,如德国的Autotronik,瑞士的Essemtec,以及美国的APS等。经过认真的比较、筛选,我们综合考虑了设备的技术先进性以及对我们实验室的适合程度,最终选择了Autotronik的丝印机和贴片机,见右图。

其中丝印机虽然是半自动的,但精度很高,性能与Dek 248相当,有的厂家甚至用它在硅片上印刷锡膏。而贴片机是全自动的,配备了下视镜头,可贴装48mm X 48mm以下的BGA元件,这在当时可是一个不小的优势。此外,我们还特意选择了Martin的点胶设备作为附件,与贴片机联合使用,意在当焊接的电路板数量不多,器件的引脚间距又不是很小的时候,直接在电路板上点锡膏,以缩短打样周期,节省制作钢网的时间和费用。

对于回流炉的选择,我们则着眼于优异的性能,比如温度稳定性、均匀性等,能否进行无铅焊接等。最终,我们选择了德国Seho的回流炉,其炉身长度近7米,温区与温区间的距离较大、相互影响小。该设备使用至今,从未遇到有什么特殊的回流曲线是调不出来的。有一次,一家国内著名的封装厂,本已打算采购一款美国的回流炉,但在那款回流炉上无论如何也调不出客户要求的曲线,情急之下,到我们实验室试试运气,结果满意而归。他们的领导当机立断,更改了采购方案,也买了一台Seho的回流炉。

现在,我国电子行业的情况已经有了很大的改观,从单纯的代工制造,发展到具备一定自主研发能力,研发中心如雨后春笋般涌现出来。SMT业如何支持自主研发?希望我们的经历能起到一点抛砖引玉的作用。

2、汽车电子产品的试制和小批量生产

2003年,SMT实验室建立之后,立即投身于汽车电子产品的研发。那时,我们公司正与同济大学联合开发燃料电池汽车的能源管理模块,所设计出电子模块的A样品、样品都在自己的SMT线上焊接出来,马上就能进行性能测试,并不断改进设计。

那个时候,汽车电子行业刚开始使用BGA封装的器件,而汽车电子产品本身对可靠性的要求又很高。我们凭借多年来研究、检测先进电子封装的丰富经验,以及设备能力的保障,一次次高质量地完成了BGA的焊接任务。第一阶段的成功合作,给合作方留下了良好的印象。此后,同济大学的新能源汽车开发全面铺开,涉及到的控制器也越来越多,如车身控制器、能源管理、电池管理系统等,其中的很多模块都是在我们这里进行试制的。

由于我们的SMT线具备了一定的生产能力,后来当同济大学承担了为北京奥运批量提供清洁能源汽车时,我们也顺理成章地承接了批量焊接控制器的任务,由于过程控制到位,生产安排合理,我们及时、高质量地完成了焊接工作,为同济大学顺利完成奥运任务做出了贡献。

某公司是全球知名的汽车电子供应商,他们在上海的研发中心曾委托开发一款网关产品,我们对这次合作非常重视,安排了资深的工程师进行开发。这款产品可以说是“麻雀虽小五脏俱全”,配备了诸多的接口,具有很强的通讯功能,我们SMT小组及时的配合也为设计的改进、产品的定型提供了有力的支持,并最终实现了小批量生产。该产品在实际应用中受到客户的好评,为他们产品的本地化和客户开发带来很大的便利。我们至今都在为该客户定期地小批量生产这款网关。

我国是通用小型汽油机(简称通机)的生产大国,2008年通机产量达到1500万台,由于长期处于排污控制的盲区,其有害气体远排放甚至高于机动车辆,进行有效控制已势在必行。2007年以来,本公司利用集团内部发动机研发方面的技术优势,开展了大量通机控制器的研发工作,成功地开发出通机控制器开发硬件平台(见右图),并应用于不同通机控制器的研发。在该平台的开发中,我们SMT实验室同样发挥了重要的作用,先后焊接了不同版本的MCU板、接口板,并为改进设计推出针对性意见。目前,我们正在与国内大型通机生产企业洽谈合作,旨在发挥我们的技术优势,为促进通机减排、实现国内通机行业的跨越式发展做出贡献。

3、民用电子产品的试制和小批量生产

我们SMT线建立时,适逢BGA器件开始大规模使用,传统的设计师“一边画图一边焊样板”的开发模式受到了根本性的冲击,而由焊工用传统手焊方式制作样品也变得难上加难,使用专业设备成了不二法门。于是我们凭借专业的焊接能力,也自然为不少民用产品的开发提供了有力的技术支持。

通讯产品的I/O多,较早开始使用BGA。同时,通讯产品也大量使用了06030402以及QFN等封装密度高,引脚间距小的元器件。右图是我们在实验室成立之初,为客户组装的一款微处理器的开发板,采用BGA封装的微处理器。整块板子有600多颗元件,“貌似”笔记本电脑的主板,并集成有“蓝牙”和“GPS”功能。该板的成功焊接,为客户的研发以及市场推广带来很大的便利。

 
 
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