监测表面贴装组件的贴装.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：監測表面貼裝元件的貼裝ByEdwardKamenAlexGoldsteinandErinSahinci本文介紹：“要達到所希望的效率與可靠性很大程度上取決於元件貼裝工藝過程。”在PCB上增加電路密度的願望繼續是表面貼裝裝配線技術發展水平進步的主要推動力之一。這個進步包括0201片狀包裝、密間距QFP、高輸入/輸出BGA、CSP和倒裝晶片(flipchip)的使用。這些元件的使用給裝配工藝過程提出了很嚴厲的要求。特別是要達到所希望的效率與可靠性很大程度上取決於元件貼裝工藝過程。越來越多的表面貼裝線正在使用自動的、在線式、貼裝後的檢查工具來監測貼裝過程的狀態。貼裝後的檢查可以發現諸如元件丟失、極性交換和元件位置超出所規定誤差等缺陷。除了查找缺陷之外貼裝後的檢查工具也可以檢查影響精度、質量和裝配過程效率的工藝更改情況。如果可以通過監測元件貼裝精度來發現和確認更改工藝情況那麽馬上可以採取改正行動以使其對效率的影響最小。這個能力要求分析測量資料的診斷工具的應用診斷的使用要求對貼裝過程中錯誤的可能根源的全面瞭解。模板印刷工藝貼裝錯誤的一個可能根源是模板印刷過程。特別是錫膏塊的高度、面積或體積可能影響貼裝精度由於貼裝期間引腳落到錫膏裏面時的元件橫向運動。爲了檢驗這個推測通過位於喬治亞工學院(GeorgiaTechAtlantaGA)電路板裝配研究中心(CBARCenterforBoardAssemblyResearchSidebar)的表面貼裝/倒裝晶片裝配線處理了大量的板。在運行期間改變模板印刷機的刮板壓力、印刷速度、脫離(snap-off)間隔和脫離速度以得到錫膏塊的高度、面積和體積的一個範圍值。使用商業上可購買到的檢查工具我們測量了印刷後錫膏塊的高度、面積和體積以及貼裝後元件的X和Y的偏差。圖一和圖二顯示了X和Y偏差圖它們是0402元件和0.4mm間距的LQFP元件的錫膏塊高度、面積與體積的函數。如果在偏移與錫膏參數之間存在很強的關聯圖一與圖二中的圖表將揭示這個關係。但是從圖表上看到該圖由一簇簇的點所組成沒有顯示明顯的關係。對於0402元件圖形顯示X與Y的偏移隨著高度的增加而有些分散但是數值的分散是由於較大高度值的資料點占多數。從測得的資料計算的互相關值很低進一步證實了貼裝精度與錫膏塊高度、面積和體積之間沒有重要的關係。在雙面膠帶上貼裝該試驗沒有包括由於錫膏塊與焊盤位置之間的偏離或由於奇形怪狀的或非矩形的錫膏塊所造成的對貼裝精度的可能影響。爲了消除涉及錫膏塊的任何因素我們作了另一個試驗印刷之後用雙面膠帶覆蓋一半的板面。基準點(fiducial)留下沒有覆蓋。然後元件貼裝在膠帶上這樣錫膏就不會影響貼裝精度。將膠帶貼在印有錫膏的板上對我們貼裝後的檢查工具的適當運作是必須的。板的另一半是以正常的方式處理的元件貼裝在錫膏內。試樣結果在圖三和圖四中提供其顯示出X偏移的平均值和標準偏差是對正常板和雙面膠帶板的元件類型的一個函數。注意標準偏差對於雙面膠的板較小除兩個元件之外X偏移的平均值對雙面膠的板較小。這些結果顯示將元件貼放在錫膏內對貼裝精度有一些影響但是從圖三和圖四中的圖形看到該影響是很小的。因此該結果與第一個試驗是一致的。模板印刷工藝對貼裝精度沒有重要影響。這個說法不是意味著模板印刷工藝的品質對結果沒有影響特別是印刷後錫膏塊的量是決定回流後焊接點品質的主要因素。其他錯誤根源貼裝錯誤可能是由於貼裝設備的問題包括：元件吸取、元件到正確位置的移動、和元件貼裝。在元件吸取中送料器(feeder)的設定錯誤可能造成位置偏移將影響到貼裝精度。雖然貼裝機器可能使用視覺系統來檢查吸取後的元件位置但錯誤還可能由於成像系統的有限解析度或成像過程中的缺陷而發生。元件到正確位置的移動要求機器正確地校準並且拱架系統(gantrysystem)不産生偏移錯誤。元件的正確定位也要求貼裝吸嘴(nozzle)的正常運作。元件吸取、移動或貼裝的問題可以通過分析元件偏移錯誤來檢查。貼裝錯誤分析三個參數在分析貼裝偏移錯誤中是有益的：一塊板上一系列元件的偏移平均值一塊板上一系列元件偏移的標準偏差一塊板上一系列元件中偏移超出界限的次數一個相對大的平均值表示諸如失去校準的工藝過程中存在一個偏差。標準偏差提供貼裝精度可變化程度的一個測量參數。超出某界限的偏移數量提供有關偏移值分佈“拖尾”的資訊。在貼裝過程中一個問題的存在可以隨著板在生產線上的移動通過分析這些參數來發覺。另外一個問題的根源可以通過分析板上特定元件組合的這些參數來確認。例如一個送料器的問題可以通過計算和分析來自不同送料器位置的元件組合的這些參數來發覺。一個貼裝吸嘴的