贴片机过程能力指数Cpk的验证

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戴弗.赣斯特(美)为贴片机作品质接受试验(QAT,QaulityAcceptanceTest),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,QualityAcceptanceCriteria)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”，用于计算乂、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旋转方向为士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士0.003"或±0.2的规格。另外，X和Y偏移的平均值不能超过士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processcapabilityindex）在所有三个量化区域都大于1.50。这转换成最小4.5s或最大允许大约每百万之3.4个缺陷（dpm,defectspermillion）.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（6s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）Name:DavidGunsterPattern:STDDualCal#:3Ambienttemp:67.8BoardID:2S/Wlevel:Spec

Time:16:03:02Comp:356Spindles:AllDate:08/08/95Pitch:10Diag:offMachType:GSM1HeadType:HFHHeadLoc:FrtPECInformationGlobalFiducials:6pointSpecificationsUICTolerance%…gX,Y+-0.003075%@Theta+-0.20LW=Pitch*.PW=LW*1.25Span=1.5CorrectionMatrix0.9999860.000592-1.49735

-0.000550.99995222.76718Board#2DataUICP/FEST.%COVWPLSPXNMNMNMXDEYDETDEXYMLT22311141000.00010.000.00011112526100.00040.00010.03570.000911139371000.00020.00090.000211141349100.00030.00000.00110.00031115314410.00020.00030.01680.0005111

6726410.00-0.060.09118040.06601670000070071137410.00-0.010.01118010.03004000000200081549410.00-0.010.01118010.0690040000002000921429-0.00.050.011100.000056201200003000162629--0.070.0111000.000.0090110000200200011037290.000.00.000.0111100100010010000001144929-0.00.000.0111200.0000161002000010001414620.00-0.030.011137010.0160090000005000

1826620.00-0.050.011147050.021012000000500011237620.00--0.011157010.00.0000100000013100011649620.00--0.011167020.00.0100400000016700011741420-0.00.030.011170.0000101006000020001183120-0.0-0.011180.000010.01004000019500011921400-0.040.011190.03200700000100022011440--0.010.011100.000.04005000030010002214219--0.020.0111100.000.04300600003001000

2223229--0.020.0111200.000.014006000030030002232249--0.060.0111300.000.037012000030040002241269--0.010.0111400.000.01600700003005000225411110.000.0-0.011158020000.01004000064000226311210-0.030.0111680.017005000000100022721141--0.010.0111780.000.03900500000200300022811161--0.020.0111880.000.0830090000030050002294121200.00.020.011197000250030000000

3030312220.00050.00000.010.00061001001331212420.00-0.040.011117010.073010000004000332112620-0.020.0111270.0070060000003000SummaryBoard#2ParametNMeaSTDMINMACPKernDEVXX32-0.0-0.04.004770.000020.0000500350483Y32--0.03.792660.000.00005016071Theta320.02-0.02.496791880.017089496Summaryrun#101ParametNMeaSTDMINMACPKernDEVXX640.000030.00020.000480.00054.32489Y64-0.0-0.03.843290.000020.000060046071Theta640.020.0-0.02.73011912170.0170849496TotalBoardsinRun:2图一，FinalrunQACsuymmary机器属性运行在机器通过这些测试后，3000个元件的机器属性运行开始了，贴装全部规格的标准5乂。,包括：0603,0805,1206片状，SOT23,SOIC08,PLCC44和QFP100。是生产准备运行，没有通过/失效的标准，它允许任何送料器或其它机械部分的重置。跟踪到的缺陷可能包括上面朝下的元件、侧立或竖立的元件，偏移的元件和任何焊盘覆盖面积小于75%的元件。评估过程的下一步是另一个12小时的不停止干循环。接下来是第二个玻璃心子元件运行，要求一块32个玻璃元件的板，摄像机和贴片头，和第二阶段相同的过程。（贴片板的数量由头和相机的组合总数决定。）再一次，为第一个玻璃元件所建立的要求必须得到满足，以使机器继续QAC。完成预定的QAC步骤后，机器必须经历3000个元件贴装的最后运行，只允许仅仅一个错误。如果不止一个贴装错误，根源必须找到，井更正。在这个阶段，机器的内在可用性不能低于98%。最后的12小时干循环运行，不允许任何失效。最后一个贴装系列，要求用140引脚的QFP玻璃心元件、摄像机和贴片头来贴装两块板，用测量系统扫描所有贴装位置，记录数据，作出图表。过程能力指数板的设计几何形状和要求的品质等级，决定一个给定应用中的装配设备的性能（精度和可重复性）要求。例如，考虑以下情况，元件引脚贴放在板的焊盘上（图二）：基于其几何形状，贴装过程（只在X方向）的参数限定是厚盘上准确中心定位的引脚的±{Wp-Wl）/2+C（C的单位是0.001”）。即，当焊盘上引脚贴放位置超出+X（规定上限）或-乂（规定下限）方向上的规定限值，则板被不接受。二焊盘宽度.允许偏离焊盘的距离二焊盘宽度.允许偏离焊盘的距离一W\=引脚宽度deviationpermitted一旦决定了板的最坏情况的规定限值，设备供应者提供的统计数据可以放入下式中：Cpk=minimumof{（USL-m）/3s,（m-LSL）/3s}这里，m和s分别是平均和标准偏差，通过设备在许多程序驱动的试验中得到。这些数据和一个详细的试验方法说明一起提供，通过该试验方法收集数据，以保证机器性能满足所规定的性能要求。Cpk的结果数值是和标准偏差值成比例的，这个标准偏差值落在分布平均值和最近的规定上和下限之间。Cpk是重要的，因为它传达了给定贴装精度上的规定的缺陷率（图三）。图三，ThedistributionofdeviationfromnormalX,YandTheta.支持服务给客户提供支持服务，对设备制造商是必须的，同样提供保持通讯线开放的责任感，以得到机器的准确的、可理解的信息。为了满足知情的需求，应该在发货时提供完整的机器性能说明文件，应该包括含有所有在QAC测试期间收集的机器规格数据的表格，以及解释术语和收集信息类型的文件。为了帮助顾客明白QAC过程和提供解答有关设备的技术问题的联系地址，文件中也必须包括直接参与QAC评估的人名及签字。除这些信息之外，操作、中断、失效和总计修理时间加上总计贴片数量、贴片错误数量、内在可用性、内在生产量和在各PPM水平下的贴片性能、完整的技术术语解释和统计关系的定义等也在机器性能文件包中。最后，提供设备长期处理性能的良好前景，以及设备制造商维持内部制造过程控制的能力，最新70台机器的历史数据也应提供