1、貼片機(jī)性能介紹l貼片機(jī)技朮概述l貼片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)l幾種貼片機(jī)的比較l總結(jié)l元件貼裝設(shè)備按位置系統(tǒng)分為三種：過(guò)頂拱架型(overhead gantry-style, 有時(shí)叫做笛卡爾型Cartesion)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)(turret system)和大規(guī)模平行系統(tǒng)(massively parallel system)。每個(gè)位置系統(tǒng)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，看其應(yīng)用或使用的工藝，通常在速度與精度之間有一個(gè)權(quán)衡。l過(guò)頂拱架型系統(tǒng)在廣泛的元件範(fàn)圍上提供較大的靈活性和精度，但速度不能與傳塔型或大規(guī)模平行系統(tǒng)相比。由於元件範(fàn)圍變得更加集中在有源元件(active device)，如引腳型QFP(quad flat pa

2、ck)，和區(qū)域排列(area-array)元件，如BGA(ball grid array)，貼裝精度對(duì)獲得更高的合格率變得更爲(wèi)關(guān)鍵。轉(zhuǎn)塔和大規(guī)模平行系統(tǒng)通常不適合於這些類(lèi)型的元件。 l轉(zhuǎn)塔型系統(tǒng)由於有一系列的各自轉(zhuǎn)動(dòng)的頭而達(dá)到相當(dāng)高的速度。然而，對(duì)貼片過(guò)程關(guān)鍵的是送料方式，在高速機(jī)上是有限的，因?yàn)檫@些機(jī)器不能從從矩陣托盤(pán)上拿元件或粘性帶上拿裸裝芯片。甚至在高速方面，高速機(jī)可能是質(zhì)量問(wèn)題的來(lái)源。因?yàn)樗麄兊幕窘Y(jié)構(gòu)要求機(jī)板和送料器移動(dòng)到貼片頭位置，準(zhǔn)確性被打折扣，（當(dāng)機(jī)板移動(dòng)時(shí)，元件也可能會(huì)跟著移動(dòng))。另外,對(duì)密腳元件或倒裝芯片的應(yīng)用，由于其原本的設(shè)計(jì)，高速機(jī)不能實(shí)現(xiàn)必要的貼片精度，這是那些有成本

3、效益的電路裝配所需要的。l大規(guī)模平行系統(tǒng)使用一系列小的單獨(dú)的貼裝單元。每個(gè)單元有自己的絲桿位置系統(tǒng)，安裝有相機(jī)和貼裝頭。每個(gè)貼裝頭可吸取有限的帶式送料器，貼裝板的一部分，板以固定的間隔時(shí)間在機(jī)器內(nèi)步步推進(jìn)。單獨(dú)地各個(gè)單元機(jī)器運(yùn)行慢。可是，它們連續(xù)的或平行的運(yùn)行結(jié)果有很高的産量。l由于片狀元件及其包裝的大小正在變得更小 諸如BGA、m BGA、片狀規(guī)模包裝(CSP)和倒裝芯片等復(fù)雜包裝的日益增加的使用, SMT將理所當(dāng)然地將置身于其中新的貼片系統(tǒng)將不得不處理諸如0402、0201甚至01005這樣的元件貼片機(jī)工業(yè)在四個(gè)不同的市場(chǎng)方面正面臨產(chǎn)品挑戰(zhàn)：靈活性與密腳、高速度、高速倒裝芯片和超高速。每個(gè)

4、都有其自己的處理要求，每個(gè)都要求特殊的貼片機(jī)考慮因素。 貼片機(jī)廠商和機(jī)型眾多我們可從速度(cph貼放率)、精度和可重復(fù)性、性?xún)r(jià)比和質(zhì)量 四個(gè)方面進(jìn)行考慮。貼裝速度即每小時(shí)貼裝數(shù)量(cph)是最重要的性能參數(shù)。它表征了整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期。精度和可重復(fù)性并不是與生俱來(lái)的。我們必須確保設(shè)備在其預(yù)期壽命內(nèi)能足夠精確地貼裝現(xiàn)有的以及將加載的器件類(lèi)型。精度通常由微米為單位所表征它是指BGA 、 QFP 、 CSP和SMD上接觸線條的寬度。重復(fù)性是指設(shè)備貼裝如0201尺寸器件或CSP上的精細(xì)線條時(shí)設(shè)備進(jìn)行成千上萬(wàn)次的操作誤差范圍仍保持在封裝尺度和板子引腳大小的適當(dāng)范圍內(nèi)。l性?xún)r(jià)比即是考慮以更有成本效益的方

5、法來(lái)完成所有的元件貼裝。貼裝成本(Cpp, cost per placement)正成為行業(yè)內(nèi)除了最低產(chǎn)量的實(shí)驗(yàn)類(lèi)環(huán)境之外的所有生產(chǎn)的追求目標(biāo) 。質(zhì)量則指設(shè)備的可靠性壽命可維護(hù)性和未來(lái)認(rèn)証情況等。下表列出了幾種主要貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)及貼裝速度和精度。貼片機(jī)參數(shù)性能一覽表下一頁(yè)MSHIII(M)MV2VB(M)MSR(XL)HSP4796LHSP4797HS-50S25-HM1 movabletable1 movabletable1 movabletable1 movabletable1 movabletable2 tables/fixedat placement2 tables/fixed atpl

6、acement0.075sec/point0.1sec/point0.08sec/point0.1sec/point0.075sec/point 0.072sec/point 0.144sec/point48,00036,00045,00036,00048,00050,00025,0000.1mm/30.1mm/375m/0.1mm/30.1mm/30.1mm/367.5m/367.5m/33.2sec2.4sec2.2sec3.5sec3.0sec3.0sec3.0secPCB ExchangeTimePlacementAccuracy(Chip/QFPs)Through-putCPHPla

7、cementMax.Tact(Chip/QFPs)TableConfigurationHeadConfigurationSIEMENS12-nozzlerevolver1head2beam=24nozzles12-nozzlerevolver1head4beam=48nozzles16-head turretwith 5nozzles/headPanasertUniversal12-head turretwith 5nozzles/headMachine Type16-head turretwith 6nozzles/head16-head turretwith2nozzles/head12-

8、head turretwith 5nozzles/head高速機(jī)Machine ModelMachine Brand中速機(jī)SONYUniversalSIEMENSSONYSI-E1100MPAV2B(XL)MSF(XL)GSM-2F5-HMSI-E21001 table/fixed atplacement1 tables/fixed atplacement2 tables/fixed atplacement1 table/fixed atplacement1 table/fixed atplacement1 table/fixed atplacement0.17sec/point0.44sec

9、/0.53sec 0.094sec/0.26sec 0.18sec/0.72sec0.36sec0.6sec/movcam;1.4sec/fixcam21,1758,10040,00020,00010,000Movingcamera:6000CPH,Fixedcamera:2500CPH0.06mm/370m/3/25m/370m/3/25m/362m/367m/3/37m/30.06mm/3/0.05mm/31.5sec3.0sec3.2sec3.0sec2.0sec1.5secPanasertMachine TypeMachine ModelMachine Brand10 input no

10、zzles1 head2beams=20nozzles1 input nozzles12 head1beams=12nozzlesFour-nozzleheadrobot(gantry)1 input nozzlePCB ExchangeTimePlacementAccuracy(Chip/QFPs)Through-put CPHPlacementMax.Tact(Chip/QFPs)Table ConfigurationHead Configuration泛用機(jī)4(7) inputnozzles1 head2beams=8(14)nozzles6(12)-nozzlerevolverhead

11、+1nozzlel這里我們用貼裝成本(Cpp, cost per placement) 來(lái)計(jì)算成本效益。Cpp = $機(jī)器成本 每小時(shí)貼片數(shù)。顯然這個(gè)數(shù)位越低越好。MachineTypeMachineBrandUniversalYamaha SonyUniversal SIEMENSSONYMachineModelMSHIII(M) MV2VB(M) CM402-LMSR(XL) HSP4797L HS-50HS-60S27-HMYX100XGSI-E1100 MPAV2B(XL) MSF(XL)GSM-2F5-HMSI-E2100PlacementMax.Tact(Chip/QFPs)0.0

12、750.10.060.080.0750.0720.060.1350.180.170.44/0.530.094/0.260.18/0.720.360.6sec/movcam;1.4sec/fixcamPrice(US$)243000261000247500225000324000348000400000210000900009900026100020700023000015600012150048,00036,00060,00045,00048,00050,00060,00026,50020,00021,1758100/670040000/1380020000/500010,000Movingc

13、amera:6000CPH,Fixedcamera:25Cpp5.067.254.135.006.756.966.677.94.54.6832.239.05.181511.5/4615.620.348.6中速機(jī)Through-put CPH泛用機(jī)SiemensPanasertPanasert高速機(jī)lPanasonic系列機(jī)型眾多機(jī)器結(jié)構(gòu)以及操作系統(tǒng)和操作界面都不相同雖能滿(mǎn)足不同的生產(chǎn)需求但也造成了使用和維護(hù)的困難更由于Feeder和Nozzle不能互換勢(shì)必造成備品的增加。lSiemens和Sony機(jī)型比較少操作系統(tǒng)操作界面大體相同F(xiàn)eeder和Nozzle可以互換能夠減少額外的支出。l單位Dp

14、pm0 0101020203030404050506060JanJanFebFebMarMarAprAprMayMayJunJunJlyJlySonySonyPanasertPanasertSiemensSiemensJanFebMarAprMayJunJlySony35383336353752Panasert33363128313233Siemens24262224242320l單位分鐘(min)0 0101020203030404050506060JanJanFebFebMarMarAprAprMayMayJunJunJlyJlySonySonyPanasertPanasertSiemen

15、sSiemensJanFebMarAprMayJunJlySony38453248424656Panasert41373841354241Siemens25332831222824l吸料率是貼片機(jī)重要的性能參數(shù)直接決定物料的利用率也間接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。l對(duì)上面幾種貼片機(jī)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)當(dāng)元件尺寸大于0603時(shí)其吸料率均穩(wěn)定在99.9%以上。當(dāng)元件小于0402時(shí)對(duì)于轉(zhuǎn)塔式機(jī)器如Panasert公司的MSH,MV2VB,MSR和Universal公司的HSP4796HSP4797等吸料率一般低于99.9%且不穩(wěn)定。采用其他結(jié)構(gòu)的Siemens的HS50,SONY的E1100吸料率也能達(dá)到99.9%以上。l僅從速度方面