在SMD貼裝工藝中獲得長期的穩(wěn)定性

1、在SMD貼裝工藝中獲得長期的穩(wěn)定性ByG u nterSchiebel本文簡要描述MCT工藝和貼裝精度的基本原理。然后介紹一種專門的校正 方法，該方法允許貼裝精度的測試，以幫助滿足今天迫切的市場需求。當今產(chǎn)品的普遍趨勢是小型化，同時又要增加性能和降低成本，這不可避免 地導致在SMT所有領域中的更大的工藝開發(fā)。例如，高性能貼裝系統(tǒng)的用戶希 望供應商有新的發(fā)展，從而可以大大增加貼裝產(chǎn)量，同時又提高貼裝精度。就貼 裝的最重要方面：貼裝精度而言，用戶都希望所規(guī)定的設備參數(shù)值可以維持幾年 不變。這些規(guī)定的值通常作為機器能力測試 (MCT,machi necapabilitytest)的一部分，在供應商自

2、己的地方為貼裝機器的客戶進行檢驗。MCT工藝貼裝系統(tǒng)的標準偏差和標稱值的平均值偏差，是貼裝精度的兩個核心變量， 作為MCT的一部分進行測量。MCT是以下列步驟進行的：首先，將某個最少 數(shù)量的玻璃元件貼裝在一塊玻璃板上的粘性薄膜上。然后使用一部高精度測量機 器來測定所有貼裝的玻璃元件在 X，Y和B上的貼裝偏差。測量機器然后計算在 有關位置軸X，丫和B上的貼裝偏移(標稱值的平均值偏差)。在圖一中以圖形代表的MCT結(jié)果得到如下的核心貼裝精度值：標準偏差 =8 ym貼裝偏移 =6 ymHomllnal valutaFigure 1 Graphic represenletionolan MCT resu

3、lt圖一、MCT結(jié)果的圖形表示通常，我們可以預計貼裝偏差符合正態(tài)高斯分布， 允許變換到更寬的統(tǒng)計基 數(shù)，如3或4。對于經(jīng)常使用的統(tǒng)計基數(shù)，上述指定的貼裝系統(tǒng)具有 32 ym的 精度。將導出的精度與所要求的公差極限相比較，則可評估機器對于一個特殊要求 的可適用性。機器能力指數(shù)(cmk,machinecapabilityindex)已經(jīng)被證明是最適合這一點的。它通常用來評估機器的工藝能力 (processcapability)。一旦上限(USL,upperspecificationlimit)與下限(LSL,lowerspecificationlimit) 已經(jīng)定義，cmk可用來計算貼裝精度。由于

4、極限值一般是對稱的，我們可以用簡化的規(guī)格極限 SL=USL=-LSL進行計算，如圖一所示規(guī)格極限-貼裝偏移3SL-卩cmk=3x標準偏差3(T以下的cmk結(jié)果是針對圖一所提出的條件和客戶所定義的50 ym規(guī)格極限。SL- y (50- 6) ymcmk= = =1.833(T24 ym因此，cmk評估貼裝位置相對于三倍的標準偏差值的分散與平均偏差(貼裝 偏移)。在實際中，我們怎樣處理統(tǒng)計變量c、cmk和百萬缺陷率(DPM,defectspermillion)?在今天的電子制造中，希望 cmk要大于1.33，甚至還大得多。1.33的cmk也顯示已經(jīng)達到4 c工藝能力。 的工藝能力，是今 天經(jīng)?？?/p>

5、到的一個要求，意味著 cmk必須至少為2.66。在電子生產(chǎn)中，DPM 的使用是有實際理由的，因為每一個缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計基數(shù)3、4、5、6 c和相應的百萬缺陷率(DPM)之間的關系如下：3 c =2,700DPM4 c =60DPM5 c =0.6DPM6 c =0.002DPM這里是其使用的一個實際例子：在一個要求最大封裝密度的應用中 （如，移動電話），對于0201元件的貼裝精度要求可能是75卩m。第一種情況：我們依靠供應商所規(guī)定的75卩m/4的貼裝精度。在這種情況中，我們希望在一百萬個貼裝中，不多于 60個將超出土75的窗口。第二種情況：MCT基于某一規(guī)格極限產(chǎn)生1.45的cmk。因為1

6、.33的cmk 準確地定義一個4c工藝，我們可以預計得到由于貼裝偏差產(chǎn)生的缺陷率低于 60DPM 。貼裝偏移的優(yōu)化在 SMT 生產(chǎn)工藝中，如果懷疑在印刷電路板上的整個貼裝特性由于外部機 械的影響而已經(jīng)在一個特定方向移動太多， 那么貼裝設備必須重新校正。 因此這 個貼裝偏移必須盡可能地減少。有大量貼裝系統(tǒng)的表面貼裝元件（SMD）電子制造 商以類似于 MCT 的方法進行貼裝偏移的優(yōu)化，并使用其它的測量機器。在相關 位置軸X、Y和B上得到的貼裝偏移結(jié)果手工地輸入到貼裝系統(tǒng)，用于補償?shù)哪康?。下面描述的是結(jié)合在貼裝機器內(nèi)的一種貼裝偏移優(yōu)化方法。這里想法是要在貼裝系統(tǒng)上允許運行一個類似的測量程序，該程序通

7、常是MCT的一部分。目的是，機器找出在 X、丫和B上的貼裝偏移，然后以一種不再發(fā)生偏移的方式使用整個過程是按如下進行的：盡可能最大數(shù)量（如48）的玻璃元件使用雙面膠帶 貼裝在玻璃板上。每一個玻璃元件在其外邊緣上都有參考標記。在板上也有參考標記，緊鄰元件的參考標記（圖二）Fi Hkdl d vImKi Lmri口口口口口口口口門口口口口口口口口口口口U口 L 口口口口口口口口 A®Figured. Principle fordst«mining theplacenentofleetn圖二、找出貼裝偏移的原理在貼裝之后，用PCB相機馬上拍出板上和元件上相應的參考標記的四張連 續(xù)

8、的照片。然后把通過評估程序計算出的和用戶接受的 X、Y和B貼裝偏移傳送 到有關的機器數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。再沒有必要使用傳統(tǒng)的手工位移輸入。由于該集成 的方法使用了相對測量而不是絕對測量，位置精度與貼裝系統(tǒng)的動態(tài)反應不會反 過來影響結(jié)果的質(zhì)量。只有PCB相機的圖象分辨率和質(zhì)量才是重要的。因此這 個所描述的專利方法具有測量機器的特性。下面的例子顯示1.33的cmk可以怎樣使用集成的貼裝偏移優(yōu)化來提高至1.92。假設如下初始條件:SL=50 ym標準偏差 =8 ym貼裝偏移 =18 ym原始cmk:SL- ym(50-18) ymcmk= = =1.33將貼裝偏移減少到，比如說,如圖三所示，那么cmk的值將有很大改貼裝偏移優(yōu)化之后的cm