表面贴装设备的性能检测.docVIP

表面贴装设备的性能检测 史长虹，汪劲松 （清华大学深圳研究生院，广东 深圳 518057） 摘要：论述表面贴装设备性能检测问题，帮助用户理解应用表面贴装设备行业标准IPC9850，提高对贴片设备评估、选择、维护、调整以及SMT工艺分析的能力。 关键词：IPC9850；表面贴装设备；检测；标准 中图分类号： TN05 文献标识码： A 文章编号：1003-353X(2003)08-0015-03 1 前言 随着电子通信市场的不断扩大以及半导体元器件技术的飞速发展，一种先进制造技术——SMT（Surface Mount Technology）已广泛用于电子产品的制造。贴片机作为SMT必需的专用电子装联设备，其性能直接影响到电子产品的质量。多年来各贴片机厂家利用自己的一套方法评估贴片机性能，参数和方法的多样性使得同类贴片机之间很难进行比较。用户面对众多机型，往往需要花费大量的时间和财力进行评估和选型。待到设备投入生产之后，尤其是经过较大检修后，其性能评估又会成为困扰用户的难题。 目前，国内外验收贴片机普遍采用在PWB上实贴元件进行，这直接增加了评估成本，致使有些用户仅以设备的市场占有率作为选型依据。为了比较不同贴片机的性能，减少用户和制造商之间的误解，国际IPC（the Institute of Packaging and Interconnect）组织下设的集成设备附属委员会（Assemble Equipment Sub-Committee）组织一些贴片机厂商和用户合作制订了IPC9850表面贴装设备性能检测方法，提出一整套测量原理、工具、方法、及数据处理与分析模式，2002年7月正式成为行业标准。用于贴片机验收依据，以及设备维护、调整与贴装工艺质量分析的有效工具。本文系统论述表面贴装设备性能检测标准。 2检测的理论依据 设备性能检测的“技术法律”具有标准规范性、客观独立性和关联性三个特点。公认评估检测系统性能的方法叫做GRR（GaugeRepeatability and Reproducibility）。这种方法能够确定某检测系统连续不断地重复同一测试过程的能力，以此得出检测系统的可靠性指标。当某检测系统的测量不确定性（6倍于GRR误差）不超过被测产品规格范围的25 %时，则该检测系统具有标准规范性。 就表面贴装设备而言，最关键的是把元件快速准确地放置于印有锡膏的PWB焊盘上，即速度和准确性指标。由于设备的速度及准确性与元件外形、元件可识别性、PWB制作水平、锡膏特性、贴片机本身特性等许多因素有关，因此要把设备引起的误差从贴片过程中分离出来。理想的方法就是在贴片过程中减少其它可能产生贴片误差的因素，此即为检测系统的客观独立性。 贴片机性能参数有：时基参数、贴装速度（产额）、变量参数（计量值）、准确性、重复性、属性缺陷率（计数值）、可靠性、可维护性与适用性等等。其中一些参数彼此之间是相互关联的，只有从中选择用于检测的最小参数集，做到既能客观反映设备实际性能，同时避免参数之间的耦合作用，才能在简化评估过程的同时解决关联性问题。 3 检测内容 IPC9850包含三部分结构，即贴装性能检测、贴片机属性缺陷率与可靠性评估以及测量系统校验。测试结果用标准表格记录。贴装性能表IPC- 9850-F1由制造商提供，表示特定机型的贴装能力。此表有两个功能。第一，表明某类型机器的通用性能，如真空吸嘴规格、数量，送料器数量、摄像头类型等；第二，证实该系列机器的特殊性能，如检测PVP上贴装元件的平均时间以及贴装误差等。评估参数表IPC-9850-F3证实检测用非接触光学CMM的能力，为表IPC-9850-F1中数据的正确性提供有力依据。可靠性表IPC-9850-F2是用户使用贴片机时的反馈结果，用来表达一种特定机型设备的预期属性失效率和可靠性，包括属性缺陷率、平均无故障时间（MTBF/MPBF）、误吸率（×10- 6）、维护时间（Preventive）等。表F2显示设备到达用户处的实际可靠性水平，为贴片机业界建立了一个籍以提高表面贴装设备的可靠性、有效性和可维护性的基础。 4 检测仪器 为正确体现测量过程，测量仪器本身的准确性和重复性必须高于被测对象一个数量级以上。贴片机性能测试参数包括与时间有关的参数以及和准确性有关的参数。前者需要用到秒表和/或滤波镜，后者一般利用光学坐标测量仪（CMM）。秒表用来测试一个循环周期所用的时间，滤波镜用来监测零部件的变化，CMM测得贴片误差。通过GRR 方法确定测量系统的重复性，要求测量的不确定性不能超过被测产品规格范围的25 %。秒表和/或滤波镜测量速度很关键，必须在0.01s内甚至更快得到结果。CMM本身的准确性非常重要，在此利用一块符合（NIST）美国国家标准的作为度规的玻璃