|
当你有打算购买一台造价很高的制造设备时，首先要搞清楚这台设备的实际性能的确是与技术规范一致。
当你打算要购买一台新设备时，首先必须搞清楚这台设备的性能与制造商所提供的原始技术规范是否一致，这一点非常重要。这好象没什么可说的，但是购买者经常会听信销售商的话，说是这台设备的实际性能与技术规范完全一致。一旦这台设备搬到工厂里，问题也就随之而来。就设备的性能而言，没有经过实际检验，什么事情都有可能会发生。出于投资回报（ROI）、提高本来就很微薄的利润、预期的设备投资回收等方面的考虑，不论是印刷机、点胶机、贴片机，还是回熔炉，最重要的是，要充分肯定这台设备完全能够胜任制造工艺的要求，确信它能够满足使用的需要。一个办法是在购买之前通过机器性能分析（MCA）来核实机器的性能。这个办法可以用于新设备和二手设备。现在，可以通过MCA的办法进行机器性能测试的机器越来越多，例如，SMT装配设备、激光打标机。越来越多的半导体制造工艺开始使用这种方法。
销售商一般都不能提供这种检验服务。以销售二手设备为主的第三方代理商为例，他们也许就没有这种设备，没有受过这类培训，或者说不具备这种能力。对新设备供应商来说，最好的办法是由中立的第三方公司来完成这类测试和检验，例如，流动的测试服务，他们能够客观地去了解机器的性能，为购买者提供有价值的意见和建议。
不应该总是听信供应商所提供的信息或者承诺，这也许有欠公允。他们是根据实验室的研究或者知识，认为自己的机器在性能方面毫无问题，他们的想法也许是很好的。然而，有很多这样的例子，用户在购买机器时也许没有对机器的性能进行适当的评估，因此，在购买之前，对机器进行测试，核实它的性能并且改正所有的偏差或者错误，这是非常重要的。这么做可以保证机器送到用户的工厂时，它的性能与制造商原来提供的技术规范完全一致。
对一台新的贴片机来说，这种测试是否有必要？专门从事这类设备销售的知名供应商该如何对用户提出检验性能的要求做出回应呢？当一个客户要求供应商核实性能时，整机制造商一般都乐于回答这类问题。制造商可能可以或者可能无法提供这类信息，这取决于他们是否拥有合适的测试设备。如果没有这类设备，那么，他们可能更希望由一家知名的第三方公司对机器进行必要的分析或者检验。制造商会找到令用户满意的解决办法。
MCA测试是如何进行的？
进行性能测试的目的是确认设备是否符合技术规范。这样，可以确保机器达到预定的质量指针。在一般情况下，由一家测试服务公司携带测试设备到机器所在的工厂，由他们来对机器进行评估，并且为用户提供客观的第三方报告。用户将根据报告的结果来做决定。有些时候，测试服务公司可以纠正机器的偏差。这可能需要得到原来制造设备的制造商的服务支持。无论在什么情况下，它的目的都是为用户找出解决问题的办法。
在测试贴片的精确度时，使用在产品装配时实际使用的组件。贴片机把元件放在一个测试夹具上——一个标有基准的精确的玻璃盘上，以便按Gerber型数据进行分析。我们把测试结果作为Cp和Cpk的指标。通过软件来操作测量设备，针对机器的质量，按照技术规范提供统计结果（图1）。
图1 对贴片设备的全面统计评估（打上红圈）表明，它的质量令人无法接受。数据表明，需要进行校准和/或者对贴片头和角度偏移进行调节，进一步优化机器的性能。全面的和局部的（可重复的）性能数据都必须达到制造商提供的技术规范。
全面的认证报告验证了机器的性能，这样，用户就可以提高产品质量，优化机器的性能，提高制造的利润。
例如，在贴片机中，最常见的问题是系统偏移，每个贴片头、每个吸嘴、每个角度都会出现偏移，或者有一个总偏移。偏移会降低贴片机的精度，致使印刷电路板出现缺陷、成品率降低，需要人工进行成本很高的返修。随着0201和01005片状元件的使用不断增多，贴片精度十分重要（图2）。
图2 使用高精度的玻璃盘、照相机，以及相关的测试方法，可以分析贴装芯片和现有的QFP器件的能力行分析。收集和分析有关机器性能的质量信息，并且把它们反馈给组件供应商，以便进一步提高产品质量。
MCA可以了解这些设备的基本设置和功能（夹子、传感器、吸嘴、照相机、进料器，等等），识别、控制和校正错误，这样，贴片机在装配产品时就可以达到制造商最初提供的质量技术指针。如果需要对贴片机进行调节，那么测试服务公司可以提供相应的解决办法，或者用户可 和设备制造商联系，由他们提供服务支持。使贴片机达到最佳的操作状态，提高成品率，降低缺陷率。这种测试服务还适用于点胶机、印刷机和回熔设备。
在向无铅工艺转变时，需要更加严格的MCA测试。无铅焊料的润湿性不如传统的锡铅焊料，因此印刷精度和贴片精度就更加重要。举个例子，如果在SMT焊盘上的印刷精度不够好，一部份焊膏印刷到不可焊的地方或者阻焊膜上，这时，焊膏多半不能润湿整个焊盘。同样，焊料处于液态时，表面张力较小，可能会防碍元件自动对正，而在锡铅焊接中，可以依靠表面张力把略微不正的元件对正。要使无铅工艺的工艺窗口很宽，要求装配设备以原有的性能指针在最佳状态下运作。这样，这种工艺就能完全达到我们的要求，减少缺陷，提高成品率。
与此类似，MCA测试还可以用于自动点胶系统。随着SMT无源组件的尺寸越来越小，对粘合剂和焊膏精确点胶的要求越来越严格，这种测试也就变得非常重要。通过性能测试，可以检查点胶设备的基本设置和功能（夹子、传感器、喷嘴、照相机、机器人，等等）。把材料点滴在一个有精确图形的玻璃测试板上，根据已知的Gerber数据文件进行评估，测出点滴上去的胶点的位置精度。玻璃盘可以减少与FR-4电路板有关的尺寸误差，提供一个精确而且有用的测量结果。这个测试可以测量到点胶头的位置精度（X，Y），并且评估胶点的精度和直径的一致性。测量方法还考虑到贴片的顺序的影响、点胶头的类型、是用单点还是用双点、喷嘴配置和其他有用的参数。对于粘合剂点胶设备，点滴上去的粘合剂的形状、位置的准确性，这些都非常重要。在点胶系统中，最常见的问题是平均偏移量。由于照相机到探针的刻度有误差，或者由于点胶头行走机构的偏移，因此每个点胶头都可能存在偏移。当存在系统性的偏移时，必须用测试数据来校准机器。可以把与点胶头和点胶头行走机构有关的平均值作为偏移调整用到机器上，这样，可以进一步优化点胶性能（图3）。
图3 用精确的玻璃盘和组件来找出并剔除在生产材料中发现的变化。材料和测量系统的精确度对于SMT和半导体生产设备的评估和优化非常重要。
统计过程控制法
可以对测量结果进行统计分组，把它作为机器进一步评估或调整的参考。在通常情况下，在生产线上使用统计过程控制（SPC）法时，可以用来修改整条生产线的性能，并且把技术规范的极限范围用于整个工艺。在整个工艺的技术规范的许可范围里，每一台机器的技术规范存在极限范围，它影响整条生产线的性能目标。因此，在生产线上的某些地方发现不足之处时，或者一台机器发生了一些超出技术规范的问题时，最好的方法是对那台出问题的机器进行MCA测试，找出问题的根源，加以改正，然后，再把这台机器送回生产线继续使用。
产业标准
需要由独立的第三方来检验机器的性能技术规范的原因之一，是缺乏可以用来确定设备性能技术规范是否合格的标准，或者是不知道应该向用户提供什么样的技术规范。
第三方测试服务可以提供标准的、有效的、完整的数据。通过有效的第三方测试服务来验证设备性能的技术规范，可以缩短技术规范的审核过程，使人们对公布出来的技术规范感到信服。通过MCA测试服务，可以帮助制造商达到行业标准的要求，这些行业标准可能是为了在机器之间进行的比较而制定的，不一定对工艺进行了优化。IPC-9850就是这样的一个例子，它对描述装配设备特性的技术规范、评估和检验的参数、测量过程和方法进行了标准化。ANSI批准的标准也规定了表面安装设备的机器贴片能力，同时规定了贴片精度和贴片速度之间的关系。然而，IPC-9850更适合于对机器的特性进行比较，但是，它不是用于对性能进行优化的。妥善地进行MCA分析，能够真正地了解机器的性能，同时，它也是让设备所有者能够达到IPC-9850要求的合适的工具。第三方测试公司也许可以在用户的工厂里按照IPC-9850标准测试所有品牌和型号的贴装设备的特性——主要是精度和可重复性。
结论
一台机器的实际性能如果与设计技术规范不同，就有可能产生缺陷。如果机器的运作严重地超出了公布的技术规范，那么，缺陷将会显着增加。定期测量机器的性能，可以提高产量、减少缺陷。使用经过ISO和QS9000质量认证的机器，可以提高产品质量，优化性能，提高制造利润。
作者简介
Michael Sivigny是CeTaQ（美国）公司总经理，电话：(1) 603-883-7843，电邮地址：msivigny@cetaq-americas.com。
|
