引言 Introduction

范圍Scope

    標(biāo)準(zhǔn)以特定的文件格式來表征表面貼裝設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱貼片機(jī)）的機(jī)器貼裝能力，在保證貼裝速度與貼裝精度相對(duì)關(guān)系的條件下，對(duì)用于貼片機(jī)貼裝能力因素的檢測(cè)方法進(jìn)行了規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化。

   目的Purpose

IPC-9850對(duì)用于表征貼片機(jī)技術(shù)性能分類，檢測(cè)的參數(shù)，測(cè)量程序及計(jì)算機(jī)方法作了定義及規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在進(jìn)行貼片機(jī)性能檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使用這些標(biāo)準(zhǔn)化工具獲得并記錄涉及貼片機(jī)性能檢測(cè)的全部信息。

背景Background

   隨著表面貼裝技術(shù)（SMT）的發(fā)展，貼片機(jī)用戶不斷提出一個(gè)重要的問題；即在給定的SMT制造環(huán)境中，設(shè)備應(yīng)具有最佳的狀態(tài)來完成其規(guī)定的功能及指標(biāo)。表面貼裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是把器件精確快速地貼放到印制板的電路焊盤上。這是選擇貼片機(jī)的最起碼條件，由此人們便認(rèn)為貼裝速度最快，器件損傷最低的貼片機(jī)是最好的。

    初期，評(píng)估貼片機(jī)是最常用的方法是考核實(shí)用印制板的貼片產(chǎn)額。由貼片機(jī)貼裝大量用戶提供的實(shí)用器件與印制板，目檢貼裝偏差，人工逐個(gè)計(jì)數(shù)。最后判定貼裝廢品率最低最耐用的貼片機(jī)為最好的。現(xiàn)代貼裝機(jī)產(chǎn)額及可靠性指標(biāo)的量化評(píng)休，需要收集非常大量的有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析最終才可以得到結(jié)論。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了包括貼片機(jī)的產(chǎn)額及可靠性的全套工具，以指導(dǎo)貼片機(jī)制造廠商和用戶改善目前仍在使用的一些方法。

   隨著微電子器件封裝的日趨精細(xì)，印制板面器件的排列間距也愈加緊密，最終促使印制板上安裝的器件數(shù)量遞增，電路貼裝密度提高，所有這些因素明顯地對(duì)表面貼裝技術(shù)設(shè)備提出了更高的要求，貼片機(jī)除高產(chǎn)額及高可靠性的性能指標(biāo)外，對(duì)貼片機(jī)的器件貼裝速度及貼裝精度的要求也越來越高。

    一般講，貼片機(jī)的制造廠商都會(huì)選用自已定義的參數(shù)和方法來表述各自設(shè)備的產(chǎn)額及貼裝能力的性能。由此帶來許多技術(shù)指標(biāo)的定義及測(cè)量方法的不一致，對(duì)同類型貼片機(jī)相互間的比較是非常困難的。要得到可比較的數(shù)據(jù)，必須在同樣的條件下，安裝需要對(duì)比的貼片機(jī)，大量器件貼裝操作分析比較進(jìn)行評(píng)估。但這種方法對(duì)制造廠商和用戶講是相當(dāng)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且其成本也是極其可貴的。

    標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)表征貼片機(jī)能力的相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)化了整個(gè)評(píng)估過程。把產(chǎn)額與貼裝質(zhì)量聯(lián)系在一起，提出了貼裝速度與貼裝精度的關(guān)聯(lián)性。制定了貼片機(jī)能力因素測(cè)量的一些基本方法，一但用戶認(rèn)為設(shè)備性能不正常時(shí)，減少了與制造廠商之間產(chǎn)生不必要的矛盾。這些測(cè)量方法具有一致性及可檢驗(yàn)性，于是制造廠商與用戶間提供了一個(gè)雙方可接受的方法。

    標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法是將貼片機(jī)固有的機(jī)器性能從SMT過程的諸多工藝變量中分離出來，如焊膏印刷，器件質(zhì)量，封裝質(zhì)量，印制板質(zhì)量等。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)貼片機(jī)的貼裝速度及貼裝質(zhì)量的檢測(cè)方法，整個(gè)測(cè)量過程是將標(biāo)準(zhǔn)器件貼裝到復(fù)貼粘膠帶/紙的玻璃樣板上。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，如貼片機(jī)能在復(fù)貼粘膠帶/紙玻璃樣板上精確地貼裝器件，則在生產(chǎn)時(shí)同樣能精確貼裝。而且，通過在粘膠帶/紙玻璃樣板上進(jìn)行貼裝工藝改進(jìn)，可直接用于指導(dǎo)生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，雖然這種方法并不能提供完美的予測(cè)生產(chǎn)質(zhì)量的信息，但為了消除因操作者，產(chǎn)品，工藝等因素變化而產(chǎn)生的不利影響，這種方法是可取的。

    用戶最終康氖且lt;/P>



    檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量印制板上貼裝器件的排列定向及位置偏差。使用（AOI）自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量貼片機(jī)能力因素以已成為現(xiàn)實(shí)。

    由于高速貼片機(jī)的精密貼片機(jī)在某些性能指標(biāo)上的重疊，標(biāo)準(zhǔn)沒有完全將這兩種類型貼片機(jī)加以區(qū)別開來，準(zhǔn)許用戶根據(jù)制造廠商提供的技術(shù)數(shù)據(jù)報(bào)告決定某類型貼片機(jī)的應(yīng)用范圍。


    測(cè)量工具Implementation

    表征參數(shù)的規(guī)定 Characterization Limitations

    標(biāo)準(zhǔn)采用的表征參數(shù)由描述貼片機(jī)能力最基本的參數(shù)組成。允許在某些情況下可附加測(cè)量參數(shù)項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)選用的一系列表征參數(shù)可作為制造廠商技術(shù)說明書中的核心部分，這部分在將來新版本中按技術(shù)條款進(jìn)行修訂。

每種類型貼片機(jī)有很多種硬件與軟件的組合，標(biāo)準(zhǔn)不可能復(fù)蓋全部。但每種組合的差異都將會(huì)影響貼片機(jī)的整體能力，用戶應(yīng)該懂得這些關(guān)系，而且應(yīng)了解到標(biāo)準(zhǔn)中每一項(xiàng)參數(shù)的限制及所提供的靈活性，這樣才能達(dá)到正確的評(píng)估結(jié)果。


    制約性要求Binding Requirements

    本文件的主體是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在文件中的條款規(guī)定為具有制約力時(shí)，使用“Shall”一詞。附頁(yè)僅作參考之用。（譯者注：譯文中凡有下劃線者為制約性條款）。

    測(cè)量器件樣本Test Components

    標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選用五種器件封裝形式—QFP100，QFP208，BGA228，1608電容器，SOIC16代表貼片機(jī)貼裝器件封裝的適用性范圍。有關(guān)測(cè)量器件樣本的詳細(xì)材料見表3-1，第6節(jié)。

    檢測(cè)評(píng)估貼片機(jī)時(shí)，目的之一是取得由貼片機(jī)固有引入的貼裝誤差。為把貼片機(jī)所造成的貼裝誤差分隔開來，就需要其他因素對(duì)貼裝檢測(cè)全過程的影響。使用幾乎完美的測(cè)量器件樣本就能減少貼片機(jī)誤差評(píng)估的影響，這些器件樣本使得因器件封裝間尺寸變化的影響降到最小。例如，選用1608片式陶瓷電容器用作測(cè)量器件樣本，因?yàn)樘沾莎B層電容器的邊沿制造工藝精密，呈方形。而片式電阻未被選用，是因?yàn)榻?jīng)光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（CMM）檢測(cè)，器件頂部邊沿與用作貼裝面的邊沿及底部很難對(duì)準(zhǔn)。片式陶瓷電容器引線端略有些弧形，也會(huì)存在一些未定因素。

    SOIC-16作為測(cè)量器件樣本，因?yàn)槠漭^低的成本及結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。SOIC-16可代表貼片機(jī)對(duì)粗引腳間距器件印制板的貼裝能力，幾乎所有貼片機(jī)都能貼裝SOIC-16器件，這樣使用SOIC-16可對(duì)各種貼片機(jī)進(jìn)行比較。SOIC-16，1608兩種器件封裝都采用卷帶包裝成本較低，大多數(shù)貼片機(jī)都能達(dá)到其最大的貼裝速度，1608，SOIC兩種器件應(yīng)滿足JEDEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求。（JEDEC，美國(guó)電子器件工程協(xié)會(huì)）

    一種檢測(cè)用的玻璃器件樣本采用薄膜工藝制作器件封裝圖象，不存在引線彎曲變形等缺陷現(xiàn)象，適用于貼片機(jī)的光學(xué)視象檢測(cè)系統(tǒng)，可檢測(cè)得到完美的器件封裝圖象。玻璃器件樣本的基準(zhǔn)標(biāo)志圖形，提高了坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（CMM）測(cè)量速度。根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)志坐標(biāo)，CMM可測(cè)量得到每個(gè)器件樣本圖形的實(shí)際位置，取代原來采用的器件引腳，封裝邊沿尺寸等方法。玻璃器件樣本的基準(zhǔn)標(biāo)志經(jīng)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（NIST）鑒定，基準(zhǔn)標(biāo)志是唯一可用于表征器件樣本圖形坐標(biāo)位置的參考點(diǎn)。在檢測(cè)及未知干擾對(duì)貼片機(jī)視覺系統(tǒng)正常操作影響時(shí)，玻璃測(cè)量器件樣本的基準(zhǔn)標(biāo)志不需要貼片機(jī)進(jìn)行處理，這就減少了因貼片機(jī)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)引入的誤差。顯然經(jīng)鑒定的玻璃器件樣本基準(zhǔn)標(biāo)志將測(cè)量系統(tǒng)導(dǎo)致的測(cè)量誤差降到最低程度，這對(duì)于貼裝偏差標(biāo)準(zhǔn)界限嚴(yán)格的精細(xì)引腳間距器件（QFP，BGA）尤為重要。

    在標(biāo)準(zhǔn)中，有兩種QFP封裝，一種BGA封裝形式的玻璃器件樣本，分別代表QFP-100，QFP-208，BGA-228器件，用于對(duì)具有IC貼裝功能的高速貼片機(jī)與多功能精密貼片機(jī)貼裝能力的評(píng)估比較，為保證測(cè)量的一致性，玻璃器件樣本在華夫盤中的安放位置應(yīng)同一方向排列。

其他封裝形式的SMT器件也可按照本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法制作，作為標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展部分，可制作Micro-BGA，F(xiàn)lip-Chip封裝的玻璃器件樣本，代表相應(yīng)的實(shí)用器件封裝。有關(guān)增加器件樣本的要求在本標(biāo)準(zhǔn)后面敘述。


    檢測(cè)樣板Test Panel

    標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估方法規(guī)定將選定的器件樣本貼裝在復(fù)貼粘膠帶/紙的玻璃檢測(cè)樣板上。這種方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)；一是玻璃樣板相對(duì)環(huán)氧玻璃絲層壓板幾何尺寸穩(wěn)定，后者對(duì)收縮彎曲敏感。其二，可使用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（CMM）對(duì)樣板進(jìn)行照明，CMM能完成高精度高速度大批量器件的測(cè)量。

    為簡(jiǎn)化測(cè)量評(píng)估方法，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測(cè)樣板的尺寸規(guī)格，進(jìn)行各種類型的器件貼裝檢測(cè)評(píng)估。在標(biāo)準(zhǔn)中這種檢測(cè)樣板稱之PVP（Placement Verification Panel）貼裝檢測(cè)樣板。PVP基準(zhǔn)標(biāo)志的位置符合NIST標(biāo)準(zhǔn)要求，這些基準(zhǔn)標(biāo)志用于貼裝及測(cè)量設(shè)備的定位。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣板可配用于下列器件樣本組（一批一種器件樣本組）：

a.36QFP-100，b.30QFP-208，c.100BGA-228，d.80SOIC16，e.4001608（片式陶瓷電容器），粘膠帶/紙的應(yīng)用需要經(jīng)驗(yàn)，正確的粘貼工藝能固定器件的貼裝位置，如用量太多則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的背射光干擾。粘膠帶/紙按相應(yīng)指定應(yīng)用指南。


    測(cè)量Measurement

    標(biāo)準(zhǔn)著重保證測(cè)量工具能正確表述整個(gè)測(cè)量過程，測(cè)量工具提供用戶一種對(duì)制造廠的技術(shù)報(bào)告進(jìn)行檢查的方法，能保證兩者在雙方共同接受的原則下，正確評(píng)估貼片機(jī)的性能。光學(xué)CMM是評(píng)估表面貼裝過程的有力工具，其精確度與重復(fù)性明顯高于貼片機(jī)，對(duì)CMM要求具備的測(cè)量能力主要取決于被測(cè)器件的類型及制造廠提交的器件貼裝偏差標(biāo)準(zhǔn)界限的技術(shù)條件。

    評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)性能的可接受條件稱之為測(cè)量重復(fù)性及再現(xiàn)性（GR/R），測(cè)量重復(fù)性及再現(xiàn)性（GR/R），確定對(duì)同一被測(cè)對(duì)象的多次測(cè)量結(jié)果的一致性。其要求測(cè)量數(shù)據(jù)的不確定性（6ⅹGR/R偏差）在優(yōu)于25%被測(cè)對(duì)象技術(shù)指標(biāo)范圍的。GR/R關(guān)注的是測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性，不是測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度。對(duì)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（CMM）的測(cè)量精確度檢測(cè)較準(zhǔn)，附錄G進(jìn)行計(jì)論。

    光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)（CMM）的精確度檢驗(yàn)采用的是由經(jīng)過鑒定的標(biāo)準(zhǔn)CMM校準(zhǔn)樣板的進(jìn)行對(duì)比校準(zhǔn)方法，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用由表面薄膜工藝制作器件封裝樣本圖象的玻璃平板，經(jīng)NIST鑒定作為標(biāo)準(zhǔn)CMM校準(zhǔn)樣板傳遞。檢驗(yàn)CMM的過程是把CMM對(duì)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣板的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)逐一對(duì)比該標(biāo)準(zhǔn)樣板鑒定報(bào)告書上的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到其精確度。


    設(shè)備Equipment

    CMM測(cè)量設(shè)備可接受條件是對(duì)某一給定器件封裝類型，在規(guī)定的校準(zhǔn)檢測(cè)程序下，應(yīng)滿足或超過測(cè)量重復(fù)性，再現(xiàn)性（GR/R）及精確度的技術(shù)要求。

    自動(dòng)光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備由于測(cè)量速度快，受到許多貼片機(jī)制造廠商和用戶的普遍好感。為得到有意義的統(tǒng)計(jì)評(píng)估結(jié)果需要大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要測(cè)量的高速度。雖然本方法已證明能很好工作，但存在一些顯著的局限性，這些局限性制約了實(shí)際SMT過程一些結(jié)果的描述。

    CMM原先專為設(shè)備制造廠研制的，其光照系統(tǒng)和測(cè)量工具未為測(cè)量SMD器件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，測(cè)量評(píng)估是利用被照明貼裝在PVP面上的器件樣本，在CMM上得到高清晰質(zhì)量PVP樣板及器件樣本和圖象，然后測(cè)量器件樣本坐標(biāo)位置。

    CMM的缺點(diǎn)除了成本及沒有靈活性，CMM的可靠結(jié)構(gòu)，精密定位及高質(zhì)量圖象等特點(diǎn)，其價(jià)格昂貴。CMM需要精密校準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境條件變化敏感，使得CMM不便于移動(dòng)。


    報(bào)告Reporting

    測(cè)量結(jié)果應(yīng)記錄在標(biāo)準(zhǔn)格式的表格中，貼裝性能測(cè)量表格的格式是IPC-9580-F1（Placement Perfor-mance Form），本格式有兩項(xiàng)，其一是貼片機(jī)的型號(hào)，表示該類型貼片機(jī)的通用性能，二是貼片機(jī)的序列號(hào)，確認(rèn)本機(jī)器的技術(shù)性能。貼片機(jī)的貼裝速度及貼裝精度一并在表中列出。

    IPC-9580-F1由CMM測(cè)量器件樣本貼裝偏差的能力確認(rèn)IPC-9850-F3（CMM Capability to Evaluate Metric Parameters）格式的支持，后者CMM校準(zhǔn)檢測(cè)表格用于對(duì)貼裝性能測(cè)量表IPC-9580-F1貼裝檢測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)量保證。

    IPC-9580-F2（Reliability Performance Form）是可靠性數(shù)據(jù)格式，提供用戶記錄數(shù)據(jù)所確定的結(jié)果。其不象貼裝性能測(cè)量表格（IPC-9850-F1）列出的保證性能，而是用戶在其工廠根據(jù)收集相當(dāng)量數(shù)據(jù)所得到的可靠性水平，這個(gè)可靠性格式為制造廠建立了一個(gè)基礎(chǔ)，據(jù)此提升SMT設(shè)備的可靠性，可維護(hù)性，實(shí)用性。


    格式Forms

    第七節(jié)，列示上述全部表格格式的副本。

    數(shù)據(jù)處理的方法Data Methods

貼裝偏差數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，我們假定所有的偏差都服從正態(tài)（高斯曲線）分布法則。但事實(shí)并非如此，存在其他分布形式的數(shù)據(jù)也是正常的。正因如此。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定貼片機(jī)能力因素CPK為2.0，1.33兩級(jí)水平，這表示貼片機(jī)的貼裝偏差重復(fù)性精度分別為99.9968%，99.9999%。用戶在考核貼裝偏差的分布是否符合正態(tài)分布法則，重要的是取決于貼片機(jī)貼裝偏差的水平與能力因素CPK；1.33，2.0正確的相連關(guān)系。


    術(shù)語與定義Term and Definitions

    附加的術(shù)語與定義在表4-4，4.1.1-4.1.11節(jié)中介始。

基準(zhǔn)標(biāo)志Fiducials在PCB或其他玻璃，陶瓷等電路基板安裝面上用于貼片機(jī)視覺對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)基板進(jìn)行定位及定向的圖形標(biāo)志。

器件 Component用于在電路基板上構(gòu)成功能電路的表面貼裝器件。

貼裝偏差Placement Error 實(shí)際貼裝器件位置與由貼裝程序經(jīng)貼裝機(jī)定義的器件位置，兩者之間的物理距離。

檢測(cè)樣板Slug由NIST鑒定的有基準(zhǔn)標(biāo)志及器件封裝光學(xué)刻蝕圖形的玻璃檢測(cè)樣板。

X軸向平均偏差XDEV器件貼裝X軸向的平均偏差（平均檢測(cè)樣板上“9850 Verification”標(biāo)志）。

Y軸向平均偏差 YDEV器件貼裝Y軸向的平均偏差（垂直檢測(cè)樣板上“9850 Verification”標(biāo)志）。

Ө軸向平均偏差Ө DEV 器件貼裝Ө軸向的定位角度平均偏差（環(huán)器件X-Y軸面中心）

伸出 Overhang 器件引腳的寬或長(zhǎng)方向超出焊盤輪廓線的邊沿部分，其原因是器件貼裝時(shí)，X，Y，Ө軸向綜合誤差所致。

輔助 Assist在貼片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)發(fā)生的意外中斷，其需要滿足下列三個(gè)條件，即可恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)：

a.通過外部的干涉（操作者用戶，人工或主控計(jì)算機(jī)），中斷的貼片機(jī)重新運(yùn)轉(zhuǎn)。 

b.除制造廠指定的易耗另部件外，不存在貼片機(jī)另部件的更換。（此定義區(qū)別由貼片機(jī)貼裝SMD器件的操作）。

c.貼片機(jī)技術(shù)文件的操作規(guī)定不作進(jìn)一步更改。

    貼裝時(shí)間 Build Time 貼片機(jī)吸持、貼裝檢測(cè)樣板上全部器件所占用的時(shí)間，包括檢測(cè)樣板基準(zhǔn)標(biāo)志識(shí)讀及吸嘴變換時(shí)間。

    故障 Failure與支持(Assist)不同，由規(guī)定的貼片機(jī)操作發(fā)生變動(dòng)或意外中斷，為貼片機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，按性質(zhì)更換貼片機(jī)另部件或重新啟動(dòng)。

產(chǎn)額Net Throughput每小時(shí)貼片機(jī)在檢測(cè)樣板上貼裝器件樣本的數(shù)量。

維修保養(yǎng)Preventive Maintenance (PM)按制造廠制定的PM日程計(jì)劃，停機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)。

重復(fù)性精度Repeatability多批次電路基板表貼器件貼裝位置的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

    貼裝流水時(shí)間 Tact Time 給定的貼裝程序下，在檢測(cè)樣板上貼裝單個(gè)器件樣本所占有的平均時(shí)間，不包括基準(zhǔn)標(biāo)志識(shí)讀時(shí)間，吸嘴變換時(shí)間，換板時(shí)間。

    全程序貼裝流水時(shí)間 Total Tact Time給定的貼裝程序下，在檢測(cè)樣板上貼裝全部器件樣本所占有的平均時(shí)間，不包括基準(zhǔn)標(biāo)志識(shí)讀時(shí)間，吸嘴變換時(shí)間，換板時(shí)間。

    轉(zhuǎn)換時(shí)間 Transfer Time檢測(cè)樣板送入，送出貼片機(jī)的整個(gè)傳送時(shí)間，不包括在貼裝工作區(qū)檢測(cè)樣板滯留的時(shí)間。

a. 送入及送出貼裝工作區(qū)的傳動(dòng)

b. 在貼裝工作區(qū)，檢測(cè)樣板被夾持固定及送開的時(shí)間

單位制Units of Measurement

    標(biāo)準(zhǔn)的所有尺寸均采用國(guó)際單位制，括號(hào)內(nèi)為英制。如器件1608R，1608C片式元件等同于0603（60mil×30mil）。