元件貼裝技術

1、元件貼裝技術元件貼裝技術ByBobDrakeSMT元件貼裝系統(tǒng)正在迅速地進化，特別的焦點在于兩個獨特的系統(tǒng)特征。第一個與處理所有出現(xiàn)在生產(chǎn)場合的最新包裝類型有關，這包括永遠在縮小的元件，如0402、0201，異型元件和對高輸入輸出元件的新型包裝技術，如球柵列陣(BGA)、芯片規(guī)模包裝(CSP)、倒裝芯片(flipchip)、等—所有這些都必須在生產(chǎn)中貼裝。第二個目標是以更有成本效益的方法來完成所有這些元件貼裝。貼裝成本(Cppcostp

2、erplacement)正成為行業(yè)內(nèi)除了最低產(chǎn)量的實驗類環(huán)境之外的所有生產(chǎn)的追求目標。本文將討論這些因素和它們可能對SMT貼裝設備的采購決定及其使用所產(chǎn)生的影響。從八十年代早期開始，中等至大批量制造生產(chǎn)線由兩種機器組成：一種對小元件的轉(zhuǎn)塔式的射片機和一種對較大元件的柔性的異型元件與密腳元件的貼裝機。轉(zhuǎn)塔的概念是使用一組移動的送料器，轉(zhuǎn)塔從這里吸取元件，然后把元件貼放在位于移動的工作臺上的電路板上面。和它一起的柔性機器使用了取與放(pic

3、kplace)的概念，典型地具有單個或雙個吸取頭。這種機器是一個比轉(zhuǎn)塔較簡單的機械設計，因為送料器和板都是靜止不動的，而頭在一個XY拱架系統(tǒng)上從吸取到貼放地移動(圖一)。這種機器配備對許多典型的電路裝配(60~90%的片狀元件，其余為較大和密腳元件)具有相當?shù)倪壿嬓?，因為這個比率大概符合這兩種機器的速度差別?？墒?，在許多板上，這個比率不準確，因此平衡機器的輸出，使產(chǎn)量最大是很難的。轉(zhuǎn)塔機器貼裝片狀元件快，大型，昂貴。當用于貼裝大元件時，

4、不得不運行得比貼裝片狀元件慢，結(jié)果是貼裝成本(Cpp)高。還有，轉(zhuǎn)塔機器只支持帶式送禮器，因此，如果元件供應在管或托盤內(nèi)，就不能貼裝。即使可以安裝管式送料器，元件再填充的周期速度也會成為高產(chǎn)量的門限因素。一個附加的復雜性是這兩種機器的操作軟件和送料器經(jīng)常是不同的，甚至是來自同一個供應商。這些都是成熟的設備，在其元件的能量范圍內(nèi)運行時，都是可靠的機器。XY拱架拱架(XYgantry)設計概念設計概念在過去十年，XY拱架系統(tǒng)的設計有重要的進

5、步。不只是跟在轉(zhuǎn)塔貼放片狀的后面，吸取和貼放大的、密腳的和異型的元件，更新的設計提供更高的速度。有些接近傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔機器的速度，但具有處理更寬元件范圍和包裝形式的能力，比轉(zhuǎn)塔機器的體積更小，成本更低。它們一般利用一根梁上幾個頭，達到的產(chǎn)量在轉(zhuǎn)塔與其相應的柔性機器之間。這些機器可以設定在同一臺機器上貼裝片狀和大型兩種元件，或者兩臺放成一線，仔細平衡循環(huán)時間，達到速度相當于一臺轉(zhuǎn)塔機器(圖二)。這些機器通常有兩到八個頭，允許同時吸取元件。有些

6、設計具有不僅從相同送料器尺寸而且從所有不同送料器寬度同時吸取的能力。這些多頭的拱架減少每個元件的循環(huán)時間，因為元件對中元件對中(componentalignment)技術技術一個貼裝系統(tǒng)必須足夠靈活，可以對中所有在它上面運行的元件。現(xiàn)在有三種類型的對中系統(tǒng)投入使用：機械、激光和視覺。機械系統(tǒng)在貼裝之前對頭上的方形元件使用某種機械卡夾系統(tǒng)。它們不能貼裝密腳元件，并且必須仔細校正。由于它們接觸元件，可能會有損傷。由于這些局限性，這些系統(tǒng)正逐

7、步過時。激光系統(tǒng)不接觸元件，在吸取到貼裝期間，可以通過在激光簾中轉(zhuǎn)動來計算元件的質(zhì)心。這種方法快速，因為不要求從攝像機上方走過。其主要缺陷是不能對引腳和密腳元件作引腳檢查。對片狀元件是一個好選擇。視覺對中系統(tǒng)超過激光對中系統(tǒng)的優(yōu)點，它可以檢查元件引腳以及測量引腳寬度、間距和數(shù)量。這對貼裝之前檢查引腳元件，特別是小于0.025“(0.635mm)的密腳元件是很重要的。為達到高品質(zhì)、低缺陷的生產(chǎn)輸出，視覺檢查是必要的。一般，視覺檢查要求通過

8、一個固定攝像機，來抓拍元件圖象。為了抵消這個時間，更高速的系統(tǒng)同時吸取多個元件，以減少凈周期時間。一些最快的系統(tǒng)使用線排列(linearray)相機，它比傳統(tǒng)的面排列(areaarray)CCD相機允許元件更快的通過，以達到甚至更高的產(chǎn)量。一些視覺系統(tǒng)設計將相機放在頭上或頭內(nèi)，用于在吸取到貼放之間的視覺對中。額外的系統(tǒng)復雜性和穩(wěn)固性是徹底研究所需要關注的。設計良好的視覺系統(tǒng)具有許多對元件識別的不同元件運算法則，比激光對中系統(tǒng)更加靈活。更

9、新的SMT元件，比如BGA、CSP和倒裝芯片，要求視覺系統(tǒng)來達到高品質(zhì)的貼裝。視覺允許更緊湊的頭的設計，消除了激光和要求元件旋轉(zhuǎn)的機械硬件。由于這些優(yōu)點，系統(tǒng)設計的趨勢對除了射片之外的所有應用都已經(jīng)轉(zhuǎn)向視覺技術。柔性視覺系統(tǒng)允許元件從前光或者后光照明，看元件類型而定。引腳QFP元件從后面照明，因為沒有虛光反射出現(xiàn)。相反，BGA元件最好是從前光照明，將完整的錫球分布在包裝底面上顯示出來。有些微型BGA在元件底面有可見的走線，可能混淆視覺系

10、統(tǒng)。這些元件要求側(cè)面照明系統(tǒng)。它將從側(cè)面照明錫球，而不是底面的走線，因此視覺系統(tǒng)可檢查錫球分布，正確地識別元件。SMT元件趨勢元件趨勢SMT元件繼續(xù)進化。今天，許多制造商在新的設計中正從舊的、較大的1206和0805轉(zhuǎn)向0603和0402。這些數(shù)字是mil為單位的外形尺寸，即，0805就是0.080“0.050“。下一步更小的元件即將出來：0201的元件。今天所選擇的任何設備都應該能夠處理可能在不久的將來出現(xiàn)在生產(chǎn)車間的最大的元件范圍。

11、傳統(tǒng)的通孔元件，如連接器和其它異型元件，正轉(zhuǎn)換成SMT包裝。具有最大的柔性來處理這些元件的能力是所希望的。具有增加用戶吸嘴能力的自動吸嘴轉(zhuǎn)換器也是一個優(yōu)點。對大多數(shù)元件，更密腳距的元件趨勢已經(jīng)停留在0.020“(0.508mm)。今天所貼裝的密腳元件只有一個很少的百分比是在0.020“腳間距之下。大多數(shù)是0.015“(0.4mm)；在美國生產(chǎn)中，幾乎沒有0.012“(0.3mm)腳間距的貼裝。原因是更高引腳數(shù)的和更小形狀因素(fmfac