二手貼片機(jī)作品質(zhì)接受試驗(yàn)(QAT, Qaulity Acceptance Test)，其中的挑戰(zhàn)是保證所要測(cè)量的參數(shù)可以準(zhǔn)確代表機(jī)器的長(zhǎng)期性能。測(cè)量必須量化和驗(yàn)證X軸、Y軸和q 旋轉(zhuǎn)偏移理想貼裝位置的偏移量。一種用來(lái)驗(yàn)證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個(gè)“完美的”高引腳數(shù)QFP的焊盤鑲印在一起，該QFP是用來(lái)機(jī)器貼裝的。通過(guò)貼裝一個(gè)理想的元件，這里是140引腳、0.025”腳距的QFP，攝像機(jī)和貼裝芯軸兩者的精度都可被一致地測(cè)量到。除了特定的機(jī)器性能數(shù)據(jù)外，內(nèi)在的可用性、生產(chǎn)能力和可靠性的測(cè)量應(yīng)該在多臺(tái)機(jī)器的累積數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供。在完成預(yù)先的干循環(huán)和設(shè)定步驟之后，包括變換和校準(zhǔn)，品質(zhì)接收規(guī)范(QAC, Quality Acceptance Criteria)步驟開(kāi)始了。下面我們來(lái)詳細(xì)了解一下。

　　八個(gè)階段的步驟

　　QAC是貼片機(jī)必須滿足的準(zhǔn)確的性能參數(shù)。八個(gè)階段的QAC步驟中的第一步是，最初的24小時(shí)的干循環(huán)，期間機(jī)器必須連續(xù)無(wú)誤地工作。

　　第二個(gè)階段要求元件準(zhǔn)確地貼裝在兩個(gè)板上，每個(gè)板上包括32個(gè)140引腳的玻璃心子元件。主板上有6個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)檢驗(yàn)元件貼裝精度的參照。貼裝板的數(shù)量視乎被測(cè)試機(jī)器的特定頭和攝像機(jī)的配置而定，例如，機(jī)器有兩個(gè)貼片頭和兩個(gè)攝像機(jī)，那么必須用總共256個(gè)元件(35,840個(gè)引腳)貼裝8塊板。這包括了貼片頭和攝像機(jī)的所有可能的組合。

　　用所有四個(gè)貼裝芯軸，在所有四個(gè)方向：0° , 90° , 180° , 270° 貼裝元件。跟著這個(gè)步驟，用測(cè)量系統(tǒng)掃描每個(gè)板，可得出任何偏移的完整列表。每個(gè)140引腳的玻璃心子包含兩個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)，相對(duì)于元件對(duì)應(yīng)角的引腳布置精度為± 0.0001”，用于計(jì)算X、Y和q 旋轉(zhuǎn)的偏移。所有32個(gè)貼片都通過(guò)系統(tǒng)測(cè)量，并計(jì)算出每個(gè)貼片的偏移。這個(gè)預(yù)定的參數(shù)在X和Y方向?yàn)?plusmn; 0.003”，q 旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?plusmn; 0.2，機(jī)器對(duì)每個(gè)元件貼裝都必須保持。

　　為了通過(guò)最初的“慢跑”，貼裝在板面各個(gè)位置的32個(gè)元件都必須滿足四個(gè)測(cè)試規(guī)范：在運(yùn)行時(shí)，任何貼裝位置都不能超出± 0.003”或± 0.2的規(guī)格。另外，X和Y偏移的平均值不能超過(guò)± 0.0015”，它們的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須在0.0006”范圍內(nèi)， q 的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須小于或等于0.047° ，其平均偏移量小于± 0.06° ，Cpk(過(guò)程能力指數(shù)process capability index) 在所有三個(gè)量化區(qū)域都大于1.50。這轉(zhuǎn)換成最小4.5s 或最大允許大約每百萬(wàn)之3.4個(gè)缺陷(dpm, defects per million)。

　　通常，現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的性能系數(shù)超過(guò)2.0的過(guò)程能力指數(shù)，或大約每十億之2個(gè)缺陷(6s 性能)。這個(gè)測(cè)量步驟允許制造商測(cè)量其生產(chǎn)要求得到怎樣的滿足。

　　累積完成后，單個(gè)的性能資料用來(lái)計(jì)算板上貼裝的所有元件的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏移，再?zèng)Q定Cpk。最終的QAC總結(jié)應(yīng)由測(cè)量系統(tǒng)提供，列出目標(biāo)位置，偏移目標(biāo)的量，計(jì)算出各種腳距的引腳到焊盤的覆蓋面積，單位：千分之一英寸，(圖一)

　　Name: David Gunster Pattern: STD Dual Cal#: 3

　　Ambient temp: 67.8 Board ID: 2 S/W level: Spec

　　Time: 16:03:02 Comp: 356 Spindles: All

　　Date: 08/08/95 Pitch: 10 Diag: off

　　Mach Type: GSM1 Head Type: HFH Head Loc: Frt

　　PEC Information

　　Global Fiducials: 6 point Specifications

　　UIC Tolerance % Voverage

　　X, Y + - 0.0030 75% @

　　Theta + - 0.20 LW = Pitch* .5

　　PW = LW*1.25

　　Span = 1.5

　　Correction Matrix

　　0.999986 0.000592 -1.49735

　　-0.00055 0.999952 22.76718

　　Board #2 Data UIC P/F EST. % COV

　　VW PL SP XNM YNM TNM XDEV YDEV TDEV X Y T MLTE 20 25 30

　　1 1 1 4 1 0 0 -0.0001 0.003 0.0001 100 100 100

　　2 5 2 6 1 0 0.0004 -0.0001 0.0357 0.0009 100 100 100

　　3 9 3 7 1 0 0 0.0002 0.0009 0.0002 100 100 100

　　4 13 4 9 1 0 0.0003 0.0000 0.0011 0.0003 100 100 100

　　5 3 1 4 4 180 -0.0002 -0.0003 0.0168 0.0005 100 100 100

　　6 7 2 6 4 180 0.0004 -0.0007 0.0666 0.0016 97 100 100

　　7 11 3 7 4 180 0.0001 -0.0002 0.013 0.0004 100 100 100

　　8 15 4 9 4 180 0.0001 -0.0002 0.0169 0.0004 100 100 100

　　9 2 1 4 2 90 -0.0003 0.0005 0.0562 0.0012 100 100 100

　　10 6 2 6 2 90 -0.0002 -0.0002 0.0709 0.0011 100 100 100

　　11 10 3 7 2 90 0.0001 0.0000 0.001 0.0001 100 100 100

　　12 14 4 9 2 90 -0.0001 0.0001 0.0061 0.0002 100 100 100

　　13 4 1 4 6 270 0.0001 -0.0005 0.0316 0.0009 100 100 100

　　14 8 2 6 6 270 0.0005 -0.0005 0.0521 0.0012 100 100 100

　　15 12 3 7 6 270 0.0001 -0.0001 -0.0031 0.0001 100 100 100

　　16 16 4 9 6 270 0.0002 -0.0001 -0.0167 0.0004 100 100 100

　　17 17 4 14 2 0 -0.0002 0.0001 0.0301 0.0006 100 100 100

　　18 18 3 1 2 0 -0.0001 0.0001 -0.0195 0.0004 100 100 100

　　19 19 2 1 4 0 0 -0.0001 0.0432 0.0007 100 100 100

　　20 20 1 14 4 0 -0.0003 -0.0001 0.014 0.0005 100 100 100

　　21 21 4 2 1 90 -0.0003 -0.0001 0.0243 0.0006 100 100 100

　　22 22 3 2 2 90 -0.0003 -0.0003 0.0214 0.0006 100 100 100

　　23 23 2 2 4 90 -0.0003 -0.0004 0.0637 0.0012 100 100 100

　　24 24 1 2 6 90 -0.0003 -0.0005 0.0116 0.0007 100 100 100

　　25 25 4 11 1 180 0.0002 0.0000 -0.0164 0.0004 100 100 100

　　26 26 3 11 2 180 0 -0.0001 0.0317 0.0005 100 100 100

　　27 27 2 11 4 180 -0.0002 -0.0003 0.0139 0.0005 100 100 100

　　28 28 1 11 6 180 -0.0003 -0.0005 0.0283 0.0009 100 100 100

　　29 29 4 12 1 270 0 0.0000 0.0225 0.0003 100 100 100

　　30 30 3 12 2 270 -0.0005 0.0000 0.011 0.0006 100 100 100

　　31 31 2 12 4 270 0.0001 -0.0004 0.0473 0.001 100 100 100

　　32 32 1 12 6 270 0 -0.0003 0.0207 0.0006 100 100 100

　　Summary Board #2

　　Parameter N Mean STD DEV MIN MAX CPK

　　X 32 -0.00003 0.00025 -0.00048 0.00053 4.00477

　　Y 32 -0.00016 -0.00071 0.0005 3.79266

　　Theta 32 0.02188 -0.01949 0.07086 2.49679

　　Summary run #101

　　Parameter N Mean STD DEV MIN MAX CPK

　　X 64 -0.00003 0.00023 -0.00048 0.00053 4.32489

　　Y 64 -0.00004 0.00026 -0.00071 0.0006 3.84329

　　Theta 64 0.02191 0.02174 -0.01949 0.07086 2.7301

　　Total Boards in Run: 2

　　圖一, Final run QAC suymmary

　　機(jī)器屬性運(yùn)行

　　在機(jī)器通過(guò)這些測(cè)試后，3000個(gè)元件的機(jī)器屬性運(yùn)行開(kāi)始了，貼裝全部規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)SMD，包括：0603，0805，1206片狀，SOT23，SOIC08，PLCC44和QFP100。是生產(chǎn)準(zhǔn)備運(yùn)行，沒(méi)有通過(guò)/失效的標(biāo)準(zhǔn)，它允許任何送料器或其它機(jī)械部分的重置。跟蹤到的缺陷可能包括上面朝下的元件、側(cè)立或豎立的元件，偏移的元件和任何焊盤覆蓋面積小于75%的元件。

　　評(píng)估過(guò)程的下一步是另一個(gè)12小時(shí)的不停止干循環(huán)。

　　接下來(lái)是第二個(gè)玻璃心子元件運(yùn)行，要求一塊32個(gè)玻璃元件的板，攝像機(jī)和貼片頭，和第二階段相同的過(guò)程。(貼片板的數(shù)量由頭和相機(jī)的組合總數(shù)決定。) 再一次，為第一個(gè)玻璃元件所建立的要求必須得到滿足，以使機(jī)器繼續(xù)QAC。

　　完成預(yù)定的QAC步驟后，機(jī)器必須經(jīng)歷3000個(gè)元件貼裝的最后運(yùn)行，只允許僅僅一個(gè)錯(cuò)誤。如果不止一個(gè)貼裝錯(cuò)誤，根源必須找到，并更正。在這個(gè)階段，機(jī)器的內(nèi)在可用性不能低于98%。

　　最后的12小時(shí)干循環(huán)運(yùn)行，不允許任何失效。最后一個(gè)貼裝系列，要求用140引腳的QFP玻璃心元件、攝像機(jī)和貼片頭來(lái)貼裝兩塊板，用測(cè)量系統(tǒng)掃描所有貼裝位置，記錄數(shù)據(jù)，作出圖表。

　　過(guò)程能力指數(shù)

　　板的設(shè)計(jì)幾何形狀和要求的品質(zhì)等級(jí)，決定一個(gè)給定應(yīng)用中的裝配設(shè)備的性能(精度和可重復(fù)性)要求。例如，考慮以下情況，元件引腳貼放在板的焊盤上(圖二)：基于其幾何形狀，貼裝過(guò)程(只在X方向)的參數(shù)限定是焊盤上準(zhǔn)確中心定位的引腳的 ± {Wp – Wl)/2 + C (C 的單位是0.001”)。即，當(dāng)焊盤上引腳貼放位置超出+X(規(guī)定上限)或-X(規(guī)定下限)方向上的規(guī)定限值，則板被不接受。

　　圖二, Lead-to-pad coverage and deviation permitted

　　一旦決定了板的最壞情況的規(guī)定限值，設(shè)備供應(yīng)者提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以放入下式中：

　　Cpk = minimum of {(USL – m ) / 3 s , (m - LSL) / 3 s }

　　這里，m 和s 分別是平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差，通過(guò)設(shè)備在許多程序驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)中得到。這些數(shù)據(jù)和一個(gè)詳細(xì)的試驗(yàn)方法說(shuō)明一起提供，通過(guò)該試驗(yàn)方法收集數(shù)據(jù)，以保證機(jī)器性能滿足所規(guī)定的性能要求。Cpk的結(jié)果數(shù)值是和標(biāo)準(zhǔn)偏差值成比例的，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值落在分布平均值和最近的規(guī)定上和下限之間。Cpk是重要的，因?yàn)樗鼈鬟_(dá)了給定貼裝精度上的規(guī)定的缺陷率(圖三)。

　　圖三, The distribution of deviation from normal X, Y and Theta.

　　支持服務(wù)

　　給客戶提供支持服務(wù)，對(duì)設(shè)備制造商是必須的，同樣提供保持通訊線開(kāi)放的責(zé)任感，以得到機(jī)器的準(zhǔn)確的、可理解的信息。為了滿足知情的需求，應(yīng)該在發(fā)貨時(shí)提供完整的機(jī)器性能說(shuō)明文件，應(yīng)該包括含有所有在QAC測(cè)試期間收集的機(jī)器規(guī)格數(shù)據(jù)的表格，以及解釋術(shù)語(yǔ)和收集信息類型的文件。

　　為了幫助顧客明白QAC過(guò)程和提供解答有關(guān)設(shè)備的技術(shù)問(wèn)題的聯(lián)系地址，文件中也必須包括直接參與QAC評(píng)估的人名及簽字。

　　除這些信息之外，操作、中斷、失效和總計(jì)修理時(shí)間加上總計(jì)貼片數(shù)量、貼片錯(cuò)誤數(shù)量、內(nèi)在可用性、內(nèi)在生產(chǎn)量和在各PPM水平下的貼片性能、完整的技術(shù)術(shù)語(yǔ)解釋和統(tǒng)計(jì)關(guān)系的定義等也在機(jī)器性能文件包中。

　　最后，提供設(shè)備長(zhǎng)期處理性能的良好前景，以及設(shè)備制造商維持內(nèi)部制造過(guò)程控制的能力，最新70臺(tái)機(jī)器的歷史數(shù)據(jù)也應(yīng)提供。這個(gè)信息可以用以計(jì)算失效之間的、中斷之間的、停機(jī)之間的平均時(shí)間，作為一個(gè)延續(xù)的平均。70臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)可使總計(jì)貼片數(shù)從10,000+增加到500,000+，產(chǎn)生相關(guān)的累積效益。事實(shí)上，這些為機(jī)器性能和設(shè)備制造商的內(nèi)部測(cè)量過(guò)程提供了一個(gè)長(zhǎng)期的跟蹤過(guò)程。

　　結(jié)論

　　和PCB裝配關(guān)聯(lián)的要求變得越來(lái)越強(qiáng)烈。由于過(guò)程的復(fù)雜性增加，和元件類型的范圍變廣，貼片機(jī)性能必須在所有方面越來(lái)越精密。以可理解的方式收集和提供機(jī)器性能數(shù)據(jù)是伙伴合作過(guò)程的關(guān)鍵部分。測(cè)量本身只能解答問(wèn)題的某方面；適當(dāng)?shù)亟忉尯蛻?yīng)用結(jié)果可達(dá)到完全的理解。