精度的測定在貼片機(jī)出廠檢驗和機(jī)器在最終使用者的現(xiàn)場安裝后都會發(fā)生,但由于受測試條件的限制,測試的方法略有不同。
(1)貼片機(jī)出廠前的檢驗和精度驗證
在貼片機(jī)的生產(chǎn)廠里,負(fù)責(zé)質(zhì)量和可靠性的部門會在貼片機(jī)組裝完成后、機(jī)器出廠前對貼片機(jī)進(jìn)行一系列的檢驗和驗收,來保證貼片機(jī)能夠達(dá)到機(jī)器規(guī)格中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。一般出廠檢驗分為4個階段:
1)元件試貼
在所有的組裝工作包括軟件的組裝(Assembly)和機(jī)器的校正(Calibration)完成后,機(jī)器會先進(jìn)行元件的試貼。負(fù)責(zé)機(jī)器檢驗的人員會現(xiàn)將試貼用的程序加載到機(jī)器中,將試貼用的送料器和元器件安裝到機(jī)器上,然后運行機(jī)器試貼元件以驗證機(jī)器的各個功能。試貼的產(chǎn)品包括一些無源元件和有源元件,如0402,0603,0805,1206,S0T23,S0T89,PLC20,S024,QFP100和BGA225等(如圖1所示),可以測試機(jī)器的所有功能。
2)空轉(zhuǎn)運行
機(jī)器運行空轉(zhuǎn)模式(Dry Cycle),可以用與元件試貼時相同的程序。空轉(zhuǎn)運行至少需要40 h以上,不能發(fā)生間斷,以確保機(jī)器機(jī)械和電氣部件的穩(wěn)定。
3)元件貼裝的修正
機(jī)器在校正時只是檢查并修正機(jī)器的硬件,如各貼裝軸、下視相機(jī)、上視相機(jī)之間的相對位置和各相機(jī)的放大倍數(shù)以及焦距和燈光的明暗等,而對元件的多次貼裝實際位置和設(shè)定位置之間的綜合平均值還存在一定的偏差。元件貼裝的修正(Trim)可以補(bǔ)正貼裝頭各貼裝軸貼裝的綜合偏差,使機(jī)器的貼裝精度和能力進(jìn)一步的提高,從而達(dá)到表面元件貼裝性能的長期穩(wěn)定。

圖1 測試線路板
元件貼裝的修正一般方法是將一些標(biāo)準(zhǔn)元件按照每個貼裝軸在4個貼裝方向(0°,90°,180°和270°)上各貼裝兩個元件,然后通過機(jī)器的下視相機(jī)或者坐標(biāo)檢測機(jī)器(CMM)來對各個貼裝元件的位置進(jìn)行檢測,通過計算得出各個貼裝軸各個方向上的綜合偏差,再補(bǔ)償?shù)劫N裝軸的參數(shù)中。
為了使線路板和元件的影響因素降低到最小,一般都采用玻璃基板來作為線路板。該玻璃基板的長寬為400 mm×200 mm,4邊和背面用金屬加固以防破損,在玻璃基板的上刻印著一些固定的圓點作為校正和參考基準(zhǔn)點(如圖2所示)。

圖2 貼裝修正玻璃基板
當(dāng)用在多功能貼片機(jī)的貼裝修正時,元件采用相當(dāng)于QFP100(Pitch=O.5 mm)的玻璃標(biāo)準(zhǔn)片,玻璃標(biāo)準(zhǔn)片上的四周各有一個基準(zhǔn)點作為貼裝位置的識別(如圖3所示)。玻璃基板將會預(yù)先貼上雙面膠帶。如果貼裝頭有7只貼裝軸,每個貼裝軸在4個方向上各貼裝兩個元件,那么總共貼裝56個元件(如圖4所示)。

圖3 QFP100玻璃標(biāo)誰元件

圖4 貼裝修正QFP100元件分布
當(dāng)用在高速貼片機(jī)的貼裝修正時,元件采用外形較好的0201預(yù)先貼上雙面膠帶。如果貼裝頭有30只貼裝軸,每個貼裝軸在件,那么總共貼裝240個元件(如圖5所示)。

圖5 貼裝修正0201元件分布
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)元件貼裝完畢后,運行貼裝檢驗程序,并指定貼片機(jī)的配置和標(biāo)準(zhǔn)元件的型號。機(jī)器的下視相機(jī)將先識別玻璃基板上的6個基準(zhǔn)點來確定玻璃基板的位置,然后再識別每一個玻璃標(biāo)準(zhǔn)片上對角的兩個基準(zhǔn)點或0201元件的對角。通過計算每個標(biāo)準(zhǔn)元件上兩個點的位置,可以得到這個標(biāo)準(zhǔn)元件的貼裝位置X和y方向的偏差和角度的偏差,如圖6所示。

圖6 玻璃標(biāo)準(zhǔn)元件的偏差計算
對于同一個貼裝軸,在同一個方向上所貼的兩個標(biāo)準(zhǔn)元件偏差的平均值就是這個貼裝軸在這個方向上的偏差。在所有的標(biāo)準(zhǔn)元件的位置檢驗完后,軟件將會自動計算,將各貼裝軸的偏差補(bǔ)償?shù)劫N裝軸的參數(shù)當(dāng)中。
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