定义表面贴装设备的性能

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定义表面贴装设备的性能

By Graig C. Ramsey
　　本文介绍，这些可靠性标准形成一个基础，基于它，工业可以提出表面贴装设备基本构造的可靠性、可获得性和可维护性。
　　自从八十年代SMT诞生以来，贴装设备用户一直想决定哪台机器最适合其制作环境。最初，人们认为，以最快的速度、最少的报废贴装元件的机器是最好的。
　　自那时起，SMT工艺变得越來越要求高。元件尺寸已经变得更小，贴装位置变得更紧密。小型化的电子设备已经加速了消费需求。贴装设备现在必须甚至更快更准确地贴装元件，以保持经济上的竞争性。
　　现在，贴装设备供应商选择其自己的参数和方法来规定其机器的产出和贴装能力。这使贴装设备性能的比较困难。为了获得可比较的数据，用户被迫对相同条件下的各种机器进行自己独立的评估。这对用户来说是费时的，对供应商来说是耗费资金的。
　　IPC 5-41 附属委员会，由SMT设备用户和供应商组成，正在发展IPC-9850标准，它通过将描述贴装机器能力的性能参数标准化来简化评估过程。它结合了贴装产出和贴装品质，因此速度与精度参数相互依赖。该标准也规定了一致的、可证实的、性能参数测量的方法。最终结果将是一个共同的语言，运行用户和供应商对设备性能更有意义的沟通。
性能表(Performance Form)
　　所建议的IPC-9850标准规定两个报告表，用于分享数据。性能规格表反映过程能力和产出的数据。
　　过程能力(Cpk, Process Capability)：只要表面贴装设备已经在市场上，制造商就要声称和保证已经分别列出的X，Y和Θ有关贴装精度水平。一台机器的X，Y和Θ 误差是单独考虑的，而不是共同地。这个方法的缺点是，由于中等大小的X，Y和Θ 误差相结合，而不是一个特定的X，Y和Θ，造成许多贴装误差大到足够阻止形成一个充分的焊点。这个新标准使用了一个独特的引脚到焊盘(lead-to-land)覆盖的测量。
　　不是每个供应商都有一个不同的规格界限和不同的σ水平，而是所有的供应商都要求维持1.33和2.0的Cpk水平来计算其模型的规格界限。这些规格界限是可以直接一台机与另一台机比较的，因为所有规格界限都是以相同的Cpk水平公布的。
　　产出(Throughput)：性能表也反映产出数据，它涉及传送、制造和节拍时间的测量。传送时间表示将板移动到工作站、夹紧板、释放板和将板移动出工作站需要多长时间。制造时间表示装配标准板所要求的时间。节拍时间反映贴放每个标准元件到在四个标准的玻璃组合板上的标准计算机辅助设计(CAD)坐标所要求的平均时间。IPC-9850的节拍时间是在用于收集Cpk数据的相同运行期间测量的。供应商选择最佳的贴装工艺参数，以达到速度和精度的最佳平衡。
可靠性表(Reliability Form)
　　IPC-9850的可靠性表反映有关贴放与拾取缺陷率，以及帮助、修理和预防性维护的信息。
　　一台SMT贴装系统的完整评估必须考虑不仅Cpk和速度，而且效率与可靠性。IPC-9850标准定义效率的两个度量和可靠性的五个度量，来帮助SMT贴装设备供应商和用户收集和评估数据。拾取与贴装特征缺陷被计数和用于评估相应的帮助之间的平均贴装数量、修理帮助的平均时间、失效之间的平均贴装数量、以及修理的平均时间。最后，供应商维护手册定义在2000小时的生产运行期间预防性维护所要求的时间。
　　贴装缺陷(Placement Defects)：贴装缺陷通常发生的概率非常之小，不能以贴装总数的百分比来测量；它们通常是以ppm来测量。贴装缺陷的定义包括那些上面朝下(upside down)、立起(on end)、丢失、多余、损伤、完全脱离焊盘、或极性错误。
　　拾取缺陷(Pickup Defects)：拾取缺陷可以贴装缺陷类似的方式处理。拾取缺陷可分类为送料器失效、真空失效或视觉失效。拾取缺陷降低净产出和浪费好的零件。
　　可靠性、可获得性和可维护性：有关可靠性、可获得性和可维护性的数据由供应商基于实际的现场经验来公布的。该标准定义两个可靠性度量：帮助之间的平均贴装数和修理之间的平均贴装数。
　　当贴装设备不正在修理或维护和能够在规格范围内运行时被认为是“可获得的”。接受过培训的技术员用来完成文件所规定的预防性维护活动所要求的时间数量加入到非计划停机时间数量中，来估计设备的可获得性。
　　发生在预防性维护计划之外的查找问题、零件更换、修理和调整被认为是“修理”。当设备不再在其规格内运行时修理事件开始。当正常生产可以恢复时修理结束。修理统计的平均时间反映用于查找问题根源和纠正它的所花的时间。
　　预防性维护(Preventive Maintenance)：预防性和纠正性的维护使SMT贴装系统保持以其规定的速度和精度运行。作预防性维护所需的时间经常影响非计划停机的频率和时间。理想地，当文件规定的预防性维护完成时，不要求纠正性维护。该标准认可，要求设备供应商将所有预防性维护活动和消耗性零件写入文件，以及公布其机型的实际现场可靠性数据。
一个共同语言
　　当SMT设备供应商和用户一相同的方法测量Cpk和速度时，性能比较将更容易地完成。标准化的性能评估减少评估设备的成本与时间，以及在设备接受之后过程问题的解决更简单有效。可靠性标准使得更好地理解机型的整体性能。这些可靠性标准形成一个基础，基于它工业可以提升表面贴装设备基础结构的可靠性、可获得性和可维护性。当供应商与用户使用同一种语言取得有关设备性能的标准与沟通的共识时，结果将是工业中增加的效率和最终更大的顾客满意与增长。

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