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1、02011装配，从从难关到到常规贴贴装 虽然然通常认认为是相相当近期期的一项项发展，印印刷电路路板(PPCB, prrintted cirrcuiit bboarrd)自自从五十十年代早早期就已已经有了了。从那那时起，对对越来越越小、越越来越轻轻和越来来越快速速的电子子产品的的需求就就一直推推动着电电子元件件、PCCB和装装配设备备技术朝朝着SMMT的方方向发展展。对SMMT最早早的普遍遍接受是是发生在在八十年年代早期期，那时时诸如DDynaaperrt MMPS-5000和FUUJI CP-2这些些机器进进入市场场。在那那时，112066(32216)电阻与与电容是是最流行行的贴装装元件。可
2、可是在一一两年内内，12206即即让路给给08005(221255)作为为SMTT贴装的的最普遍遍的元件件包装。在这个期间，机器与元件两者都迅速进化。在机器变得更快更灵活的同时，0603 (1608) 元件开始发展。在这时，许多装配机器制造商走回研究开放(R&D, research and development)实验室，重新评估用于接纳这些更新、更小元件的设备中的技术。更高分辨率的相机与更小的真空吸嘴就在这些元件带给装配设备的变化之中。0402(1608)包装的出现在PCB装配的各方面都产生了进一步的挑战。在机器发展方面，真空吸嘴变得更小和更脆弱。新的重点放在元件的送料器(feeder)上面
3、，它作为需要改进的一个单元，为机器更准确地送出零件。随着0402元件的出现，工艺挑战又增加到那些需要为成功的元件贴装而探讨的问题之中。锡膏(solder paste)印刷变得更加关键 - 模板(stencil)厚度与锡膏网孔是越来越重要的工艺考虑因素。这种贴装所需要的技术也涉及重要的新成本。这些因素的结合造成在电子工业历史中最慢采用的一种新包装形式。总计，几乎将近五年时间，0402包装才在工业中达到广泛的接受 - 并且在今天还有许多装配工厂从来不贴装一颗0402片状。现在，进入了0201。在过去一年半时间里，0201贴装已经是整个工业内讨论的一个关键主题。由于尺寸、重量和功率消耗的需求，许多O
4、EM电路板装配商需要将甚至更小的元件和技术结合到其产品中去。合约制造商(CM, contract manufacturer)也必须具备新的技术，以保持装配工艺最新和为客户提供完整的服务范围。对于机器制造商，其挑战是开发在一个动态的技术变化的时代中更加抵抗陈旧过时的装配设备。02011贴装的的挑战02201元元件的贴贴装比其其前面的的元件介介入更具具挑战性性。主要要原因是是02001包装装大约为为相应的的04002尺寸寸的三分分之一。原先可以接受的机器贴装精度马上变成引进0201的一个局限因素。另外，传统的工业带包装(taping)规格对于可靠的0201贴装允许太多的移动，而工艺控制水平也必须提
5、高，以使得0201贴装成为生产现实。虽然这些障碍非常大，但它们远不是不可克服的。当然，它们需要全体的决心，因为对0201贴装所必须的技术获得要求大量的资金和最高管理层对研究开发(R&D)的许诺。可靠的002011贴装的的关键在FFUJII，进取取的R&D计划划已经产产生了使使所有的的电路装装配机器器以1000%速速度兼容容02001的能能力，最最低的吸吸取可靠靠性为999.990%，目目标的吸吸取可靠靠性为999.995%，和和最低的的贴装可可靠性为为99.99%。在一一开始，设设计的每每个方面面都得到到评估其其对一个个完整的的02001方案案的能力力，还有有紧密相相关的机机器元件件参数的的单
6、一元元素的结结合证明明对达到到成功是是关键的的。这些些参数包包括： 元件送料料器工作作台。RR&D计计划得出出结论，精精密定位位料车(carrriaage)工作台台的能力力 - 和作出出极小的的调整来来补偿料料带 (tappe) 的不精精确 - 是达达到元件件吸取可可靠性高高于999.955%的关关键因素素。为了达达到这个个，送料料器(ffeedder)工作台台必须精精密加工工，以保保证单个个送料器器的可重重复定位位，并且且使用双双轨线性性移动导导轨与一一个高分分辨率半半封闭循循环的伺伺服系统统相结合合。该设设计允许许作出很很小的调调节 - 基于于由视觉觉系统判判断的吸吸取精度度结果。这这保证
7、元元件尽可可能地靠靠近中心心吸取。 元件送料料器。送送料器必必须制造造达到极极紧的公公差，以以保证吸吸取位置置维持可可重复性性，不管管元件高高度和大大量的可可能元件件位置的的变化。用用于定位位和将送送料器锁锁定在位位置上的的机构必必须耐用用和精密密，还要要保持用用户友好好。另外外，用于于制造送送料器的的材料必必须强度度高、重重量轻，以以允许人人机工程程上的操操作，同同时保证证元件料料带(ccarrrierr taape)的精密密、可重重复的送送出。 送料器驱驱动链轮轮。驱动动链轮在在机器定定位元件件料带的的能力中中起关键键作用。驱驱动链轮轮轮齿的的形状、锥锥度和长长度重大大地影响响送料器器定位
8、料料带的能能力。其其它因素素也作了了调查研研究，比比如驱动动链轮的的直径和和料带与与链轮接接触的数数量等。对对基本的的链轮设设计所作作的改变变得到定定位精度度的改进进，比较较早的设设计在XX方向提提高200%，YY方向提提高500%。 吸取头。在在适当地地进给元元件之后后，下一一步是将将元件吸吸取在真真空吸嘴嘴上，并并把它带带到电路路板上。真真空吸嘴嘴(noozzlle)需需要顺应应以吸收收在吸取取与贴装装元件期期间的冲冲击，补补偿锡膏膏高度上上的微小小变化，并并且减少少元件破破裂的危危险。为为了这些些原因，吸吸嘴必须须能够在在其夹具具内移动动。材料选选择、材材料硬度度、加工工公差和和热特性性
9、都必须须理解，以以构造一一个可靠靠的吸取取头。吸吸嘴必须须在其夹夹具(hholdder)内自由由移动，而而不牺牲牲精度(图一)。 吸嘴轴装装配。吸吸嘴轴(nozzzlee shhaftt)也是是一个关关键的设设计元素素 - 通过保保持整个个吸嘴与与轴装配配直接对对中，消消除了过过压(ooverrdriive)现象。过过压是由由于当贴贴装头上上下运动动是所产产生的惯惯性造成成的。如如果吸嘴嘴和轴不不在一条条直线，就就产生一一点抖动动(whhip) - 或过压压。过压压造成定定位精度度的变化化，它决决定于运运动速度度、吸嘴嘴重量和和元件重重量。通通过消除除过压，直直接对中中减少与与元件吸吸取和贴贴
10、装有关关的负面面因素的的数量(图二)。 吸嘴设计计。吸嘴嘴设计上上的变化化对于允允许接纳纳02001元件件是一个个很重要要的因素素。为了了吸取 0.66x0.3 mmm 的的元件，吸吸嘴必须须有不大大于 00.400mm 的外径径。这样样形成一一个长而而细的吸吸嘴轴，弯弯曲脆弱弱但还必必须保持持精度以以维持吸吸取的高高可靠性性。从直直线轴到到锥形设设计的改改变增加加吸嘴强强度，并并允许吸吸嘴抵抗抗弯曲(图三)。 基体结构构。所有有机械在在运行期期间都产产生振动动。基体体框架设设计是减减少产生生振动和和谐波共共振的速速度与运运动效应应的关键键第一步步。通过过使用铸铸铁基础础框架和和艺术级级结构技
11、技术，振振动与谐谐波共振振可在机机器内减减少到可可控制水水平，这这样，负负面影响响可以应应付。达到标准准通通过所有有六个关关键因素素，可靠靠的02201贴贴装的障障碍已经经消除。因因此，RR&D的的焦点已已经转向向更新、更更小的元元件，002011不再认认为是前前缘的元元件包装装技术。对于0201元件贴装，现在接受的工艺窗口是在3 时大约75m 的X 和75m 的Y。为了达到 6 的贴装可靠性，X与Y的公差必须减少到50m。最新的高速贴装设备具有66m的等级，实际标准偏差大约为3545m。随着0201元件变得更加广泛地使用和制造工艺变紧，可达到提高的准确性。供应商之间的元件尺寸差别对0201进
12、料和贴装都产生挑战。散装进料(bulk feeding)正在开放之中，应该在2001年可以得到。虽然机器现在具备这个能力，但只有一小部分使用者将准备在未来1224个月内迈出使用0201贴装的步伐。这类似于球栅阵列(BGA, ball grid array)和0402元件的引入，在装配这个环境里，机器的能力超前于工艺状态。前面的挑挑战虽然002011元件的的贴装现现在是新新贴装设设备的一一个标准准特性，还还需要作作另外的的工作来来改进终终端用户户的整体体工艺。在在机器制制造商、元元件供应应商、电电路板制制造商、模模板工厂厂和锡膏膏制造商商之间的的关系需需要加强强，以形形成一个个更加无无缝的(se
13、aamleess)开发过过程。最最终结果果将是对对该工艺艺的统一一的理解解，以及及将使最最终用户户受益的的更好的的工作关关系，特特别是通通过使新新的生产产技术更更快和更更有效的的结合。如何准确确地贴装装02001元件件本文介绍绍，更小小的元件件与更窄窄的间距距为电路路板装配配提出了了新的挑挑战。理理解这些些贴装问问题可以以使产品品更快地地推出市市场，并并减少缺缺陷。业界界所面临临的现实实是零件件变得越越来越小小。例如如，02201片片状电容容比04402小小75%，在电电路板上上所占的的面积少少66%，这些些元件在在本十年年的早期期将出现现在一些些通用的的印刷电电路板上上，而甚甚至更小小的01
14、10055片状元元件到220055年将在在空间更更珍贵的的模块电电路板上上看到。因为为对于许许多新的的产品板板的空间间是如此此珍贵，尽尽管更小小的元件件成本更更高，但但还是会会得到甚甚至更广广泛的使使用。这这种新的的小型化化要求贴贴装精度度提高但但又不降降低速度度。确认所面面临的挑挑战小的的元件提提出了许许多问题题。更高高的密度度 - 这是困困扰较小小元件的的主要原原因 - 使得得贴装任任务的难难度大了了一个数数量级。例例如，002011元件通通常要求求较小的的焊盘尺尺寸来防防止焊锡锡污迹，和和接纳无无焊脚焊焊接。还还有，更更小的焊焊盘意味味着更窄窄的元件件间距。虽虽然这些些允许设设计者取取得
15、高度度功能化化与紧凑凑的产品品所需要要的更高高密度，但但也使情情况复杂杂化。对对于密度度高的PPCB，贴贴装精度度直接影影响回流流焊接后后的装配配缺陷数数量，例例如，贴贴装偏移移会增加加锡桥、锡锡珠、元元件竖立立和元件件不对准准焊盘的的机会。因此此，我们们需要什什么呢？现在，现现实的生生产目标标是达到到99.9%的的吸取率率，同时时3的的贴装精精度为60m。为为了达到到这个目目标，机机器精度度变成首首要问题题。例如如，摩托托罗拉的的试验表表明，在在贴装偏偏移中小小到0.0255mm的的变化都都可能重重大地影影响缺陷陷水平。对对于标准准的焊盘盘(用十十万个元元件进行行试验)，y0.0075mmm
16、, x00.0775mmm的贴装装偏移对对缺陷的的影响类类似于没没有偏移移。可是是，当偏偏移增加加到00.1mmm时，缺缺陷水平平上升到到超过550000ppmm。虽然然这个绝绝对距离离意味着着很小，但但是研究究表明该该工艺留留下很少少犯错的的余地。还还有，贴贴装操作作涉及的的不止其其本身。它它包括吸吸取的可可靠性、准准确的元元件视觉觉识别和和贴装的的可重复复性。事事实上，试试验表明明02001元件件要求999%的的吸取可可靠性。吸取位置置公差为了了保持生生产系统统的连贯贯性，吸吸嘴必须须能够在在所有三三个方向向上移动动，即沿沿X,YY和Z轴轴移动 - 这这一点是是重要的的，因为为在所有有生产
17、机机器上YY轴的控控制是没没有的。可可是，为为了保持持贴装精精度在公公差之内内，Y方方向的控控制对于于将元件件对中在在吸嘴上上是必要要的(图图一)。自自然地，这这个对中中对于002011比对其其他零件件具有更更紧的公公差。图一、YY方向是是02001元件件贴装的的唯一最最重要的的轴向纠纠正由于于在三个个轴上的的闭环实实时反馈馈，对送送料器校校准的需需要实际际上消除除了。没没有三个个轴上的的实时闭闭环反馈馈，送料料器的校校准是关关键的。研究究表明，在在Y方向向0.07mmm的精精度对于于确保成成功的002011贴装是是必要的的。还有有，成功功的贴装装要求在在X方向向0.1mmm的公差差，在ZZ方
18、向0.11mm，以以达到00.2mmm的目目标值。纠纠正吸嘴嘴X/YY轴的运运动是保保证稳定定和持续续的元件件吸取的的关键。在锡膏上上的运动动另一一个贴装装问题是是在某些些条件下下，02201不不会停留留在其贴贴装的位位置。考考虑这样样一种情情况，试试验将002011电容贴贴装在印印刷锡膏膏和助焊焊剂的PPCB上上，希望望得到0.005mmm的受控控行程和和0.115mmm的元件件间距。试试验已经经显示，对对于Y方方向3的贴装装精度，板板上小于于0.005mmm超程的的元件有有时将会会向短边边方向滑滑行超过过60m。会发发生什么么呢？有有趣的是是进一步步调查显显示当元元件只是是贴装在在助焊剂剂
19、上时，元元件不会会发生由由于超程程的滑移移，但是是在锡膏膏上时会会发生。结结论：问问题在于于锡膏的的颗粒直直径。为为了补偿偿Z轴纠纠正，机机器必须须具有实实时的反反馈机构构，测量量每个元元件的厚厚度。当颗颗粒大小小大于220mm时，元元件偏斜斜就有可可能，因因为颗粒粒在焊盘盘上分布布不均。因因为元件件贴装时时间是几几毫秒，所所以任何何不平的的表面度度可能造造成零件件偏斜或或运动。这这就是为为什么热热风焊锡锡均涂(HASSL)的的板不适适合于002011贴装，这这与04402许许可HAASL形形成对照照。图二、当当元件超超程冲击击焊锡颗颗粒时，反反作用力力改变吸吸嘴的轴轴向并产产生一个个水平的的
20、力，产产生元件件的偏移移因此此，超程程降低贴贴装精度度。它也也可能增增加高密密度贴装装的锡桥桥，因为为当使用用无焊脚脚焊盘时时，元件件会将锡锡膏从零零件下挤挤出(图图二)。因因此，可可以将超超程定义义为使得得元件和和PCBB之间的的间隙小小于焊锡锡颗粒大大小，即即，贴装装系统必必须控制制该间隙隙，将它它保持在在40-60m。一一个起作作用的因因素是板板的支撑撑，没有有支撑元元件可能能从过高高的高度度落下或或被压入入锡膏中中。为了了准确地地控制行行程，板板的支撑撑系统必必须为板板的拱形形提供足足够的纠纠正。需要的改改进要取取得有效效的02201元元件的使使用，部部分的解解决方法法将在吸吸嘴的设设
21、计改进进中找到到。因为为元件是是如此的的小，它它们要求求吸嘴的的设计尽尽量加大大真空的的接触表表面积，同同时提供供一个不不会干涉涉高密度度布局的的外形。另另外，吸吸嘴必须须高度耐耐磨，因因为其腐腐蚀作用用会由于于小的接接触面积积而恶化化。所有有这些都都必须意意识到如如何满足足和处理理即将面面临的0010005元件件的挑战战。现在在的结果果为0.25mmm的间间隙提供供0.775的节节拍时间间、600m(3)的精度度、和999.99%的吸吸取率。目目标是要要为0.10-0.115mmm间隙达达到每个个零件00.0775秒的的节拍时时间、440mm(3)的精精度、和和99.9%的的吸取率率。为00
22、2011元件专专门开发发的盘带带送料器器也应该该有助于于更精确确和更快快速的元元件贴装装。结论一个个现实的的经济问问题是用用02001元件件生产的的板将比比其对应应的较大大零件更更加昂贵贵。另外外，更紧紧的公差差必然需需要增加加工艺控控制、更更彻底的的预防性性维护、更更多的培培训和工工艺知识识、和对对报废及及检查/修理活活动的增增加的认认识。预防防性维护护总是生生产的一一个重要要部分，现现在由于于02001贴装装而更加加重要。因因为误差差的公差差和可达达性和元元件本身身一样小小，预防防性维护护是02201生生产线比比其他元元件更加加重要的的制造成成本因素素。类似似地，似似乎02201的的使用将
23、将要求更更频繁的的吸嘴清清洗、摄摄像机清清洁和机机器贴装装的测量量与调整整。元件件吸取和和贴装的的高度将将是关键键的，对对于初始始的元件件吸取，送送料器轴轴的调整整是需要要的，尽尽管机器器可以在在吸取位位置补偿偿元件的的偏移。工作台运运行对元元件贴片片的影响响解决转塔塔式平台台的问题题要求完完全了解解许多工工艺参数数，并始始终将重重点放在在过程控控制上。19866年转塔塔式贴片片机问世世以来，已已为电路路板组装装工业生生产出大大量的合合格产品品。当其其作为新新产品进进入市场场时，转转塔式平平台曾以以每小时时贴片1144000个元元件震惊惊一时。在在过去的的16年年中，转转塔式贴贴片机的的平均贴
24、贴片速度度已提高高了近四四倍，可可贴装元元件和器器件的类类型和范范围也明明显扩大大，目前前，贴片片机烦琐琐的换线线仅用微微波炉嘣嘣一袋爆爆米花的的时间就就可完成成。然而，经经多年的的进展，转转塔式贴贴片机的的基本原原理却没没有任何何变化。其其基本设设计是相相当简单单的。元元件送料料器前后后运行，向向固定的的拾取位位置供给给元件。PPCB沿沿X-YY方向运运行，使使PCBB精确地地定位于于规定的的贴片位位置，而而贴片机机核心的的转塔在在两点间间携带着着元件，在在运动过过程中实实施视觉觉检测，并并进行旋旋转校正正（图11）。就高高速贴片片机而言言，任何何转塔式式设计的的基本结结构都具具有一些些显著
25、的的优点： 多多达6个个不同尺尺寸的吸吸嘴适用用于任何何贴片头头，工作作中不需需要更换换吸嘴。也也就是说说，任何何吸嘴都都能够随随时拾取取元件，取取消了过过多的或或不必要要的运行行操作步步骤。 将用用于校正正元件的的视觉检检测系统统，按规规则安装装在转塔塔式贴片片机的拾拾取点和和贴片点点之间，可可以在“飞飞行”中中进行图图像处理理。 简单的的机械齿齿轮传动动式转塔塔设计可可保持供供电用电电缆、伺伺服系统统、编码码器、传传感器和和摄像机机等静止止不动。这这样就不不会产生生由于恒恒定的弯弯应力使使线路断断裂而出出现的电电气问题题（例如如：当台台架始终终不断从从送料器器向摄像像机、电电路板在在运行时
26、时可能出出现的故故障）。 现在转塔式贴片机的贴片速度每小时可达53，000个元件以上。而最好的单头台架式贴片机，每小时仅能贴装约15，000个元件。为使台架式贴片机达到同等的速度需要多台机器，这就意味着，将有更多的零部件需要维护、润滑、校准和返修。 使用转塔式设计，只在贴片机的一侧安装送料器。这样，可使贴片机前后宽度减少达3英尺左右，为此，就不必在生产线的另一侧额外安装送料器和元件储存装置，从而减少了整个操作区域的面积。问题何在？具有这样一系列有说服力的优点，似乎转塔式平台可以被认为是“最佳的选择”。然而，人们的目光关注着不停运动着的工作台。有人认为，工作台的运行会影响到元件贴片精度，而且，工
27、作台运行会导致元件移位，甚至从PCB上脱落下来。这是真的吗？还是仅仅是生产台架式贴片机的制造商发出的“中伤”之言？事实是两者都有一点。如果使用不当，元件贴片后，转塔式贴片机工作台的运行会使元件翻转。不过，元件贴片后的移位，始终是组装工艺过程已经失控的征兆。如果改用一台固定工作台的贴片机，就能使产品的质量得到改善的话，这实际表明更为严重的工艺问题很有可能被掩盖了。 元件为什什么会移移位？对位位不准确确或漏贴贴元件的的原因通通常与贴贴力度不不合适有有关。如如果PCCB在贴贴片机中中得不到到适当的的支撑，它它就会下下沉，这这样的话话，PCCB表面面高度就就会低于于贴片机机的“ZZ”轴零零点。这这样会
28、导导致元件件在PCCB上方方略高的的位置就就被释放放，与直直接贴片片到润湿湿、有粘粘性的焊焊膏上有有所不同同。另一个个很可能能的原因因是元件件的高度度设置不不合适。虽虽然，大大多数新新机器可可对高度度进行自自动校正正，但是是，旧的的贴片机机必须通通过编程程，才能能获得正正确的元元件高度度。在生生产过程程中常常常需要更更换元件件卷带，有有时，更更换的元元件不是是同一个个厂家生生产的，这这种元件件外形尺尺寸可能能有所差差别。如如果程序序指出元元件高度度为1.0mmm，而元元件的实实际高度度只有00.6mmm，元元件就会会从距贴贴片点上上方0.4mmm落到焊焊膏上，而而不是直直接贴片片到焊膏膏上。即
29、即使贴片片机是台台架式机机器（即即在贴片片过程中中PCBB保持静静止状态态），在在这种情情况下，贴贴片精度度也会不不好。元元件有可可能晃动动而脱离离焊盘，或或进一步步移位，或或在PCCB传送送过程中中完全脱脱落。此此外，在在元件贴贴装过程程中，当当元件高高度设置置得不正正确时，在在回流焊焊接阶段段，就很很有可能能产生“墓墓碑”现现象。其它工艺艺因素在PPCB印印刷焊膏膏后，需需要在传传送机上上等待多多长时间间？焊膏膏的制造造厂家总总是说焊焊膏可敞敞开放置置达6个个小时，然然而，这这只对大大量焊膏膏才是真真实的。一一旦将焊焊膏印刷刷到焊盘盘上，其其厚度仅仅为6mmil，它它有五个个面暴露露于大气
30、气中，焊焊膏往往往出现干干涸。如如果PCCB要在在生产线线上再停停留200或300分钟的的话，焊焊盘上的的焊膏的的外表会会形成一一层发干干的表皮皮，从而而其粘性性会下降降。因此，制制造过程程中需控控制PCCB在生生产线上上的传送送速率。如如果生产产周期小小于1分分钟的话话，那么么最好在在印刷机机和贴片片机之间间缓冲一一定数量量的PCCB；但但是，如如果生产产周期为为2分钟钟或3分分钟的话话，待贴贴片的PPCB的的数量就就必须少少一点了了。如果生生产线停停止操作作一段时时间的话话，更应应特别谨谨慎。此此时，焊焊膏已经经干涸，元元件仅能能放置在在焊膏的的顶部而而不能够够完全插插入到焊焊膏中。虽虽然
31、，这这个问题题在工作作台运行行的机器器上会被被放大，但但是，它它同样会会造成其其它类型型的生产产线出现现丢失元元件和质质量问题题。工作台台运动的的控制现代代转塔式式贴片机机具有用用户控制制X-YY工作台台运行速速度和加加速度的的功能。例例如，FFujii的CPP Seeriees系列列，可根根据下述述方式控控制工作作台运动动。贴片机机有五种种工作台台速度方方式可供供用户选选用。工工作台速速度方式式的设置置适用于于不同类类型的元元器件，而而且元件件数据库库中已带带有相应应的缺省省参数设设置。用用户可通通过缺省省值的设设置，来来简化参参数实施施。几种种设定的的选项包包括：超超高速、高高速、中中速、
32、低低速和超超低速。每个设置的参数可改变伺服系统的加速曲线、减速曲线以及工作台的最大速度，从而实现对由于工作台运行而施加于元件的作用力加以控制。一个常有的错误观念是，降低工作台速度将对贴片机的性能带来不利的影响。而实际上，虽然，工作台速度延长了贴片机的工作周期，但较大的和重的元件已使用较慢的凸轮速度来实施拾取和移动的操作。由于这个原因，当工作台速度以超高速或高速运行时，可能意味着工作台在转塔式贴片头携带元件到达规定的位置之前，工作台早已就位。所以，放慢工作台速度，使其与转塔的速度基本接近在多数情况下，不会影响到PCB贴片的工作周期。 优化程程序的效效果如何何？贴片机机的优化化程序有有助于元元件贴
33、片片质量的的改善。优优化程序序的目的的是设定定送料器器和贴装装顺序，以以确保设设备尽可可能有效效地发挥挥其作用用，提高高贴片总总产量。优优化程序序还考虑虑了转塔塔式贴片片机的凸凸轮速度度、吸嘴嘴的选用用、元件件放置高高度和工工作台速速度方式式。较大的的元件使使用较低低的凸轮轮速度和和工作台台速度，在在编程时时被安排排在末尾尾进行贴贴装。优优化后的的程序，实实现了较较后贴装装较大元元件，逐逐渐降低低工作台台速度，直直到完成成PCBB的组装装。然后后，工作作台以最最低的编编程速度度运行到到卸载位位置，PPCB从从此位置置返回到到传送机机，并送送入下一一道工序序。 为特种元元件确定定适用的的工作台台
34、方式有四四个因素素影响到到元件在在贴片后后会出现现误差：元件质质量、元元件高度度、引线线接触焊焊料的面面积以及及焊料的的粘度。通过定义“元件系数”，可以确定贴装各类元件的最适用的工作台速度方式。元件系数等于质量高度/端子焊盘面积（图2）。 不同同的焊膏膏粘度，元元件系数数对应的的工作台台速度方方式稍有有不同（图图3）。不不过，不不同类型型焊膏对对应的曲曲线还是是极相似似的。因因此，使使用粘度度和元件件系数可可以确定定每种元元件的工工作台速速度方式式（图44）。 表11所列是是测试的的元件类类型和汇汇编结果果的例子子。这些些元件都都是电子子组装业业最常用用的元件件，占贴贴片元件件总数的的95%以
35、上。 结论平均来来说，贴贴片在电电路板上上的元件件大约有有85%是无源源元件。这这些元件件有06603（002011）、110055（04402）、116088（06603）、221255（08805）和和32116（112066），它它们包括括电阻和和电容。这这些元件件的质量量极小，而而接触焊焊膏的面面积却很很大，因因此可连连续采用用超高速速工作台台方式贴贴片这类类元件。只只要最基基本的工工艺控制制到位的的话，工工作台运运行不会会影响到到贴片精精度。其余余的155%贴片片元件是是有源元元件，包包括大型型的钽电电容、DD-PAAK、玻玻璃二极极管、SSOICC、PLLCC、QQFP和和电解类类
36、型的元元件。多数数元件是是已使用用多年的的标准封封装，计计算出的的元件系系数已被被载入塔塔式贴片片机的标标准元件件数据库库中。大多多数设备备制造厂厂家都设设有应用用工程部部，以便便帮助寻寻找特定定问题的的根源，并并帮助建建立和维维持过程程控制，排排除这些些问题。一一种良好好的制造造工艺将将会提高高生产现现场的产产量和质质量。高效率的的02001工艺艺特征By DDaniial F. Balldwiin, Pauul NN. HHousstonn, BBriaan JJ. LLewiis aand Briian A. Smiith最近的研研究找到到了影响响02001元件件装配工工艺缺陷陷数量的的
37、变量.。虽虽然目前前大多数数公司还还没有达达到02201这这一工艺艺水平，但但是本文文所使用用的研究究方法和和得到的的研究结结果值得得我们学学习和借借鉴，以以便更好好地做好好我们的的12006、008055、06603、004022.在过过去几年年中，消消费品电电子工业业已经明明显地出出现迅猛猛的增长长，这是是因为越越来越多多的人佩佩带手机机、传呼呼机和个个人电子子辅助用用品。有有趋势显显示，每每年所贴贴装的无无源元件件的数量量在迅速速增加，而而元件尺尺寸在稳稳步地减减小。将将产品变变得越来来越小、越越快和越越便宜的的需求，推推动着对对提高小小型化技技术研究究的永无无止境的的需求。大大多数消消
38、费品电电子制造造商正在在将02201元元件使用用到其最最新的设设计中去去，在不不久的将将来，其其它工业业也将采采取这一一技术。因此此，将超超小型无无源元件件的装配配与工艺艺特征化化是理所所当然的的。我们们需要研研究来定定义焊盘盘的设计计和印刷刷、贴装装与回流流工艺窗窗口，以以满足取取得02201无无源元件件的较高高第一次次通过合合格率和和较高产产出的需需求。最最近进行行了一个个02001元件件的高速速装配研研究，对对每一个个工艺步步骤进行行了调查查研究。研研究的目目标是要要为高速速的02201装装配开发发一个初初始的工工艺特征征，特别别是工艺艺限制与与变量。试验的准准备对应应于锡膏膏印刷、元元
39、件贴装装和回流流焊接，进进行了三三套主要要的试验验。为了了理解每每个工艺艺步骤最最整个002011装配工工艺的影影响，我我们进行行检查了了每个工工艺步骤骤。在工工艺顺序序方面，只只改变研研究下的的工艺步步骤的变变量，而而其它工工艺参数数保持不不变。我我们设计计了一个个试验载载体(图图一)，提提供如下下数据：图一、试试验载体体 02011到02201的的间距：焊盘边边沿到边边沿的距距离按44, 55, 66, 88, 110 和和 122 miil(千千分之一一英寸)变化 焊盘尺寸寸的影响响，标称称焊盘尺尺寸为112x113miil的矩矩形焊盘盘、中心心到中心心间距为为22mmil。标标称焊盘盘
40、变化为为100%、220%和和30%。 元件方向向，在单单元A、BB、C和和D中，研研究的元元件方向向为0和900。EE和F单单元研究究455角度度对02201工工艺的影影响。 单元1至至6研究究02001与其其它无源源元件包包括04402、006033、08805和和12006之间间的相互互影响。这这些分块块用来决决定02201元元件对其其它较大大的无源源元件的的大致影影响，它它可影响响印刷、贴贴装和回回流焊接接(散热热)。这这里，焊焊盘对焊焊盘间距距为本44、5、66、8、110和112miil。另另外，002011焊盘尺尺寸在这这六个单单元上变变化。 测试试载体含含有6,5522个022
41、01、4420个个04002、2252个个06003、2252个个08005、2252个个12006，总总共7,7288个无源源元件。基基板是标标准的FFR-44环氧树树脂板，厚厚度1.57mmm。迹迹线的金金属喷镀镀由铜、无无电解镍镍和浸金金所组成成。所有有测试板板使用相相同的装装配设备备装配：一部模模板印刷刷机、一一部高速速元件贴贴装机、和和一台七七温区对对流回流流焊接炉炉。模板印刷刷试验为了了表现对对02001无源源元件印印刷的特特征，我我们使用用了一个个试验设设计方法法(DOOE, dessignn foor eexpeerimmentt)，试试验了印印刷工艺艺的几个个变量：锡膏的的目
42、数、刮刮刀的类类型、模模板的分分开速度度、和印印刷之间间模板上上锡膏滞滞留时间间。这个个DOEE是设计计用来决决定是否否这些因因素会影影响02201装装配的印印刷工艺艺。度量量标准是是印刷缺缺陷的数数量和锡锡膏厚度度的测量量。结果果是基于于95%的可信信度区间间，从统统计分析析上决定定重要因因素。印印刷缺陷陷定义为为在印刷刷后没有有任何锡锡膏的空空焊盘以以及锡桥桥。对于于这个印印刷试验验，模板板厚度为为1255微米，1100%的开孔孔率，商商业使用用的免洗洗锡膏。印印刷机的的设定是是基于锡锡膏制造造商的推推荐值，在在推荐范范围的中中间。模板印刷刷的试验验结果表一一列出只只检查印印刷影响响的试验
43、验。使用用了三个个度量标标准来评评估每个个试验条条件。第第一个度度量标准准是平均均锡膏印印刷高度度。使用用一部激激光轮廓廓测定仪仪从四个个象限测测量166个数据据。表一、第第一个模模板印刷刷试验的的试验设设计试验编号号锡膏类型型刮刀类型型锡膏滞留留时间(分钟)分开速度度(cmm/s)1III金属0.50.0552III金属100.1333III聚合物0.50.0554III聚合物100.1335IV金属100.0556IV金属0.50.1337IV聚合物0.50.0558IV聚合物100.133锡膏膏厚度的的标准偏偏差用作作第二个个度量标标准。图图二显示示来自八八个试验验的平均均高度和和高度标
44、标准偏差差。图二、从从第一次次模板印印刷试验验得到的的印刷高高度结果果第三三个度量量标准是是缺陷总总数。用用光学检检查单元元1-66和A-D的选选择部分分，记录录缺陷数数量。含含有锡桥桥的焊盘盘和没有有锡膏的的焊盘被被认为是是缺陷(图三)。图三、从从第一次次模板印印刷试验验得到的的缺陷结结果基于于这些度度量标准准和使用用95%的可信信度区间间，在统统计分析析上唯一一的重要要的主要要影响是是刮刀类类型。锡锡膏类型型、分离离速度和和锡膏滞滞留时间间有低于于85%的可信信度区间间。分离速度度与擦拭拭频率试试验进行行第二个个更小的的试验是是要检查查分离速速度和擦擦拭频率率的影响响。调查查模板擦擦拭频率
45、率，是由由于它影影响产量量。因为为模板擦擦拭大大大增加模模板印刷刷机的周周期时间间，所以以在生产产中应该该避免或或减少这这个步骤骤。进行行这个试试验是要要决定是是否对于于02001装配配必须做做模板擦擦拭，以以获得良良好的印印刷。另另外还希希望确定定是否分分离速度度是一个个重要因因素，所所以将它它包括在在本试验验中。使用用0.005和00.133cm/secc的分离离速度。对对这两次次运行，使使用了IIV类型型的锡膏膏和金属属刮刀，没没有滞留留时间。表表二中列列出试验验9和110的结结果。这这些结果果与试验验5和66(来自自表一)比较，也也是使用用了IVV型锡膏膏和金属属刮刀。基基于这些些结果
46、，模模板擦拭拭频率是是这个试试验的唯唯一主要要影响。表二、第第二次模模板印刷刷试验结结果试验编号号分离速度度(cmm/s)擦拭频率率平均(mmil)标准偏差差缺陷数50.055每次印刷刷149.9713.4451560.133每次印刷刷149.3620.2204390.055无145.7715.441236100.133无136.4515.119238贴装试验验做一一个试验验来确定定是否基基准点形形状或基基准点定定义方法法对元件件贴装有有影响。基基准点形形状使用用了圆形形和十字字形基准准点，而而基准点点清晰度度方面使使用了阻阻焊与金金属界定定的基准准点。这这些试验验的度量量是使用用视觉元元件检
47、查查。用来来评估每每个试验验条件的的标准是是02001元件件的贴装装精度。元元件贴装装在板上上的四个个象限内内(象限限4、119、225和440)。这这些象限限是横穿穿电路板板的，象象限4和和25使使用+330%的的焊盘尺尺寸(117x119miil)，而而象限119和440使用用标称焊焊盘尺寸寸(122x133mill)。元元件贴装装在水平平与垂直直两个方方向。四四百八十十个02201元元件贴装装在每块块板上，每每个试验验总共119200个元件件。元件件焊盘边边沿到边边沿的间间隔范围围从5-12mmil。在贴贴装试验验中。最最好的贴贴装发现现在象限限4，逐逐渐地在在板上向向左偏移移，很可可能是由由于在很很大的试试验载体体上伸展展的缘故故。因此此，贴装装的最大大偏移发发生在象象限400。当使使用金属属界定的的十字型型基准点点时发生生最坏的的偏移，在在象限440的元元件几乎乎跨接焊焊盘。同同时也注注意到对对于金属属界定的的圆形基基准点比比无任哪哪一种阻阻焊界定定的基准准点的偏偏移更大大。