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贴片机过程能力指数 Cpk 的验证
一个测量长期精度和可靠性的新方法
为贴片机作品质接受试验 (QAT, Qaulity Acceptance Test) ,其中的挑战是保证所要测量的参数可以准确代表机器的长期性能。测量必须量化和验证 X 轴、 Y 轴和 q 旋转偏移理想贴装位置的偏移量。一种用来验证贴装精度的方法使用了一种玻璃心子,它和一个“完美的”高引脚数 QFP 的焊盘镶印在一起,该 QFP 是用来机器贴装的 ( 看引脚图 ) 。通过贴装一个理想的元件,这里是 140 引脚、 0.025 ” 脚距的 QFP ,摄像机和贴装芯轴两者的精度都可被一致地测量到。除了特定的机器性能数据外,内在的可用性、生产能力和可靠性的测量应该在多台机器的累积数据的基础上提供。在完成预先的干循环和设定步骤之后,包括变换和校准,品质接收规范 (QAC, Quality Acceptance Criteria) 步骤开始了。
八个阶段的步骤
QAC 是贴片机必须满足的准确的性能参数。八个阶段的 QAC 步骤中的第一步是,最初的 24 小时的干循环,期间机器必须连续无误地工作。
第二个阶段要求元件准确地贴装在两个板上,每个板上包括 32 个 140 引脚的玻璃心子元件。主板上有 6 个全局基准点,用作机器贴装前和视觉测量系统检验元件贴装精度的参照。贴装板的数量视乎被测试机器的特定头和摄像机的配置而定,例如,机器有两个贴片头和两个摄像机,那么必须用总共 256 个元件 (35,840 个引脚 ) 贴装 8 块板。这包括了贴片头和摄像机的所有可能的组合。
用所有四个贴装芯轴,在所有四个方向: 0 ° , 90 ° , 180 ° , 270 ° 贴装元件。跟着这个步骤,用测量系统扫描每个板,可得出任何偏移的完整列表。每个 140 引脚的玻璃心子包含两个圆形基准点,相对于元件对应角的引脚布置精度为 ± 0.0001 ” ,用于计算 X 、 Y 和 q 旋转的偏移。所有 32 个贴片都通过系统测量,并计算出每个贴片的偏移。这个预定的参数在 X 和 Y 方向为 ± 0.003 ” , q 旋转方向为 ± 0.2 ,机器对每个元件贴装都必须保持。
为了通过最初的“慢跑”,贴装在板面各个位置的 32 个元件都必须满足四个测试规范:在运行时,任何贴装位置都不能超出 ± 0.003 ” 或 ± 0.2 的规格。另外, X 和 Y 偏移的平均值不能超过 ± 0.0015 ” ,它们的标准偏移量必须在 0.0006 ” 范围内, q 的标准偏移量必须小于或等于 0.047 ° ,其平均偏移量小于 ± 0.06 ° , Cpk( 过程能力指数 process capability index) 在所有三个量化区域都大于 1.50 。这转换成最小 4.5 s 或最大允许大约每百万之 3.4 个缺陷 (dpm, defects per million) 。
通常,现在实现的性能系数超过 2.0 的过程能力指数,或大约每十亿之 2 个缺陷 (6 s 性能 ) 。这个测量步骤允许制造商测量其生产要求得到怎样的满足。
累积完成后,单个的性能资料用来计算板上贴装的所有元件的平均和标准偏移,再决定 Cpk 。最终的 QAC 总结应由测量系统提供,列出目标位置,偏移目标的量,计算出各种脚距的引脚到焊盘的覆盖面积,单位:千分之一英寸, ( 图一 )