【正文】 法需要能夠解決需求的挖掘和重要度評(píng)價(jià)問(wèn)題。第二:除了必需的設(shè)備評(píng)估以外，還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的匹配以組成生產(chǎn)流水線。鑒于印刷機(jī)和回流焊爐，可以在較短的時(shí)間內(nèi)一次完成一面印制線路板的印刷和回流焊工作，所以對(duì)于單面產(chǎn)品，生產(chǎn)流水線只需要一臺(tái)印刷機(jī)和一臺(tái)回流焊爐即可；但是貼片機(jī)設(shè)備不同，生產(chǎn)流水線需要配置的貼片機(jī)數(shù)量和貼片機(jī)的類型與需要貼裝的電子產(chǎn)品的元器件的多寡以及生產(chǎn)能力要求密切相關(guān)。生產(chǎn)能力包括生產(chǎn)速度和生產(chǎn)多種不同產(chǎn)品的兼容性。如果是研究機(jī)構(gòu)架設(shè)生產(chǎn)線，對(duì)生產(chǎn)能力的要求比較低，只配置一臺(tái)貼片機(jī)也沒(méi)問(wèn)題，如果是生產(chǎn)企業(yè)，就要根據(jù)生產(chǎn)能力的需求以及產(chǎn)品的需求(元器件的多寡)來(lái)進(jìn)行配置，結(jié)果有可能是需求一臺(tái)，也有可能是需求多臺(tái)，而且多臺(tái)貼片機(jī)的匹配，有可能是相同型號(hào)的貼片機(jī)組合，也有可能是不同功能不同型號(hào)的貼片機(jī)的組合，因此還要解決如何讓多臺(tái)貼片機(jī)互相匹配的問(wèn)題。這就需要解決如何將需求映射到和匹配相關(guān)的技術(shù)特征上的問(wèn)題。目前，這一映射過(guò)程主要靠人員的經(jīng)驗(yàn)。因此，新的工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量控制方法除了同樣需要解決需求的挖掘和重要度評(píng)價(jià)問(wèn)題之外，還需要能夠用較科學(xué)的方法將映射過(guò)程可控化。 第三:生產(chǎn)線確定以后，還要考慮選擇何種生產(chǎn)耗材進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于核心工藝，生產(chǎn)耗材是指焊膏，是生產(chǎn)必需的耗材。對(duì)于輔助工藝，生產(chǎn)耗材不一定必需，如果需要的話，一般是指“點(diǎn)膠”專用膠水。如何選擇焊膏和專用膠水是表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容。以焊膏為例，上面已經(jīng)提到焊膏是由合金金屬和助焊劑兩部分組成，合金金屬是焊接的重要介質(zhì)，而助焊劑就是輔助金屬進(jìn)行焊接的重要催化劑。選擇何種焊膏，跟產(chǎn)品需求息息相關(guān)。如產(chǎn)品的要求是不含Ro HS禁用的物質(zhì)，焊膏就必須選用不含禁用物質(zhì)的合金，如產(chǎn)品的要求是不含鹵素，選擇焊膏的助焊劑中就不可以含有鹵素。除了產(chǎn)品需求會(huì)對(duì)焊膏的選擇有影響外，來(lái)自公司的內(nèi)部需求也會(huì)有影響。比如，雖然焊膏不像設(shè)備那樣需要一次進(jìn)行高額投資，但是因?yàn)楹父嗍窍钠?，持續(xù)使用會(huì)造成累計(jì)投入較高，因此，在選擇時(shí)要對(duì)成本進(jìn)行考慮。另外還要像設(shè)備選擇一樣，考慮焊膏的供應(yīng)商的資質(zhì)和服務(wù)等問(wèn)題。除此之外，如果外部顧客要求公司使用指定的生產(chǎn)耗材進(jìn)行生產(chǎn)，這對(duì)耗材選擇也有重大影響。因此，在選擇過(guò)程中要充分對(duì)各種需求進(jìn)行挖掘和重要度評(píng)價(jià)。第四:生產(chǎn)耗材確定以后，還要對(duì)工藝流程中涉及到的各項(xiàng)工藝元素進(jìn)行管控設(shè)計(jì)。以印刷系統(tǒng)的印刷參數(shù)設(shè)計(jì)為例，為了達(dá)到需求的印刷質(zhì)量，需要將需求映射到具體的印刷參數(shù)上去，目前主要是通過(guò)兩類途徑進(jìn)行映射，第一類是借鑒經(jīng)驗(yàn)或使用試驗(yàn)失敗再試驗(yàn)的方法，第二類是使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法(Design of Experiment，DOE)或田口實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法通過(guò)對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行全因子匹配實(shí)驗(yàn)，并對(duì)每一組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，獲得最優(yōu)的參數(shù)組合。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上，日本學(xué)者田口玄一又進(jìn)行了探索，發(fā)明了田口實(shí)驗(yàn)法。這種方法將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的全因子實(shí)驗(yàn)的理論與工程師的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，透過(guò)更少的實(shí)驗(yàn)組合，獲得更接近全因子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。但是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和田口實(shí)驗(yàn)法的應(yīng)用有很大局限性，只有參數(shù)可以量化的工藝才能應(yīng)用。但是，表面貼裝工藝流程中涉及到的諸多工藝元素，并非每一個(gè)都是具有這種條件的，因此，需要尋求適用性較廣的方法將映射過(guò)程可控化。完整的表面貼裝工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以上四個(gè)部分，但是設(shè)計(jì)完成的工藝還需要實(shí)際生產(chǎn)的反饋來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此，現(xiàn)有的以經(jīng)驗(yàn)為主的設(shè)計(jì)方法并不能確保設(shè)計(jì)的質(zhì)量，需要充分對(duì)需求進(jìn)行挖掘，并對(duì)需求重要度進(jìn)行評(píng)價(jià)，再將需求和結(jié)果之間使用可控的方法進(jìn)行映射獲得設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)方案實(shí)際生產(chǎn)的效果進(jìn)行反饋才能保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量。如下圖所示，為SMT生產(chǎn)線示意圖。（3）表面貼裝工藝設(shè)計(jì)時(shí)機(jī) ：表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容已如上所述，表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的時(shí)機(jī)主要有以下幾種情況。 第一:創(chuàng)建新的產(chǎn)品生產(chǎn)項(xiàng)目時(shí)，需要進(jìn)行表面貼裝工藝設(shè)計(jì)。此種情況下，所有的工藝全部沒(méi)有，因此，表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容如設(shè)備評(píng)估，生產(chǎn)線配置，耗材選擇，工藝元素設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第二:新項(xiàng)目已經(jīng)有了，基本的設(shè)計(jì)也已經(jīng)完成了，但是在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，有新的產(chǎn)品導(dǎo)入，新產(chǎn)品帶來(lái)了新材料，新元器件等新工藝，需要進(jìn)行表面貼裝工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)需要將新產(chǎn)品的需求映射到新的工藝需求，并將新的工藝需求轉(zhuǎn)為具體可執(zhí)行的設(shè)計(jì)方案。這種情況，只需要對(duì)表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容重新設(shè)計(jì)即可。 第三:既沒(méi)有新項(xiàng)目也沒(méi)有新產(chǎn)品時(shí)，為了優(yōu)化現(xiàn)有的工藝，也會(huì)根據(jù)優(yōu)化的需求對(duì)表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。 表面貼裝工藝設(shè)計(jì)的時(shí)機(jī)主要包括以上三個(gè)方面，因此要求新的表面貼裝工藝設(shè)計(jì)方法能夠在每一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)都可以運(yùn)用。二、貼裝精度分析：國(guó)內(nèi)外SMT貼片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：（1）國(guó)外SMT貼片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：貼片裝備的出現(xiàn)是從PCB用電子器件封裝的革新起步的。SMC/SMD的發(fā)明及雛形的SMT最早在歐美國(guó)家形成，發(fā)展比較緩慢，SMT貼片裝備尤其如此。美國(guó)一直在重要電子設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用SMT的高組裝密度和高可靠性方面的優(yōu)點(diǎn)，并早期就進(jìn)行著SMT貼片裝備的研發(fā)和使用。到20世紀(jì)70年代中期，善于引進(jìn)西方技術(shù)和再創(chuàng)新的日本企業(yè)加快了SMT的進(jìn)一步發(fā)展，并開(kāi)始研發(fā)自主的SMT貼裝設(shè)備。20世紀(jì)70年代后期，日本大型的電子企業(yè)率先研制成功了自動(dòng)化貼片機(jī)，并逐步改進(jìn)為商業(yè)化使用的通用設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在家用電子等產(chǎn)品生產(chǎn)中。20世紀(jì)80年代初期，由于集成化高、體積小、重量輕、電磁兼通性好和電氣可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此SMT成為先進(jìn)電路板級(jí)組裝工藝技術(shù)主流方向，同時(shí)SMT貼片設(shè)備作為電子工業(yè)的一個(gè)標(biāo)志在各個(gè)國(guó)家開(kāi)始大規(guī)模發(fā)展起來(lái)。在經(jīng)歷了手動(dòng)貼片機(jī)、半自動(dòng)化專業(yè)貼片機(jī)、自動(dòng)化貼片機(jī)和現(xiàn)在使用的高速高精度視覺(jué)型貼片機(jī)之后，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家基本上都開(kāi)發(fā)出了自己的SMT系統(tǒng)化的貼裝設(shè)備。走在SMT研發(fā)和使用最前端的公司比較多，著名的有日本的SONY（索尼），JUKI（富士），YAMAHA（雅馬哈），PANASONIC（松下），德國(guó)的SIEMENS（西門子），韓國(guó)的SAMSUNG（三星），美國(guó)的UNIVERSAL（環(huán)球）和新加坡的FULLUN（富萊恩）等，這些公司都有自己整套的SMT貼裝工藝生產(chǎn)解決方案，其中就包括核心設(shè)備高速高精度視覺(jué)型全自動(dòng)化貼片機(jī)。對(duì)于大型電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，購(gòu)買上述公司整個(gè)SMT貼裝生產(chǎn)線設(shè)備能夠達(dá)到很好的效益。在市面上常見(jiàn)到的國(guó)外SMT生產(chǎn)線上的核心設(shè)備貼片機(jī)，在這里進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹先進(jìn)類型的SMT貼片機(jī)的技術(shù)特性。，其貼片范圍：0402（）類元器件以上，SOP、SOJ、QFP、BGA封裝高度在3mm以下的元器件，貼片范圍很廣；由于控制多貼裝頭貼片，貼片速度：21800 chip/h；配置了工業(yè)用視覺(jué)系統(tǒng)，貼片精度達(dá)：177。；前后方供料共計(jì)100個(gè)站位，臺(tái)車換料方式，避免頻繁加換料，貼裝效率更高。，貼片速度：30000~42000 chip/h；貼裝精度達(dá)到：177。；貼裝元件范圍：0201（）~44mm，SOP、PLCC、QFP、BGA、SOT封裝的元器件，貼裝的元器件高度可達(dá)到7mm；多達(dá)120個(gè)供料站位。圖3：富士貼片機(jī)和三星貼片機(jī) 西門子的HS系列機(jī)見(jiàn)圖4，其貼片范圍：0201（）~ mm，可貼Flip Chip、QFP、TSOP、PLCC to PLCC4SO to SO3DRAM、BGA、u BGA、TQFP、CSP等封裝類型的元器件，可謂使用范圍十分廣；貼片速度：50000 chip/h；貼片精度可達(dá)：177。 um（在4 sigma時(shí)），可見(jiàn)精度已經(jīng)非常高；有多達(dá)120個(gè)供料站位。，貼片速度：57000 chip/h；其貼片范圍：0402（）~3030mm；貼裝頭上裝有雙視覺(jué)系統(tǒng)，貼片識(shí)別精度達(dá)：177。217um；有多達(dá)100個(gè)供料站位。圖4：西門子貼片機(jī)和環(huán)球貼片機(jī) 目前市面上優(yōu)秀的國(guó)外貼片機(jī)都帶有視覺(jué)系統(tǒng)包括基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別相機(jī)和元器件識(shí)別與調(diào)整相機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)化氣動(dòng)供料系統(tǒng)（有多達(dá)100種以上的供料站位）、自動(dòng)化輸送PCB板系統(tǒng)（包括板檢測(cè)系統(tǒng)、到位后拍邊加緊系統(tǒng)、輸送軌道精密調(diào)寬機(jī)構(gòu)等）、多貼裝頭貼裝系統(tǒng)和上位機(jī)貼裝控制軟件等部分。上述介紹的幾個(gè)在SMT貼片機(jī)領(lǐng)域世界領(lǐng)先的國(guó)家的一些高性能貼片機(jī)的機(jī)械和硬件性能基本相當(dāng)，但軟件和控制系統(tǒng)各有獨(dú)特之處。這些機(jī)器均有貼裝精度高、貼裝范圍很廣、自動(dòng)化程度高和裝性能十分穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，使用在SMT生產(chǎn)線上能很好地與其他相關(guān)設(shè)備共同完成電路板級(jí)組裝工藝的全過(guò)程，很適合于大批量生產(chǎn)。同時(shí)此類貼片機(jī)價(jià)格昂貴，有些先進(jìn)產(chǎn)品更是售外限制，對(duì)于小批量生產(chǎn)的使用者來(lái)說(shuō)存在著諸多現(xiàn)實(shí)約束。另?yè)?jù)SMT行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著表面貼裝元器件的封裝工藝在二維方面的技術(shù)趨于極限，未來(lái)引領(lǐng)SMT自動(dòng)化裝備發(fā)展的發(fā)達(dá)國(guó)家在這一行業(yè)可能會(huì)出現(xiàn)更好的技術(shù)。（2）國(guó)內(nèi)SMT貼片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀：據(jù)早期的SMC/SMT技術(shù)專家回憶我國(guó)最早引進(jìn)SMT以手工貼片方式生產(chǎn)的時(shí)間可追溯到上世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有這方面的技術(shù)，因此根本沒(méi)有相應(yīng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。上世紀(jì)90年代之后，世界新興電子制造產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中國(guó)家蓬勃發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始大量的引進(jìn)來(lái)自歐美和日本的先進(jìn)生產(chǎn)和工藝技術(shù)，其中包括表面貼裝技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備。隨著在這一領(lǐng)域近幾十年的發(fā)展，我國(guó)出現(xiàn)了許多SMT貼片機(jī)方面的研究，一些院校進(jìn)行了貼片機(jī)控制和貼片軟件的開(kāi)發(fā)如蘇州大學(xué)、廣東科技大學(xué)等；還有一些企業(yè)開(kāi)發(fā)出來(lái)自己的系列化高精度的貼片機(jī)產(chǎn)品，如同志科技T8全自動(dòng)多功能貼片機(jī)和北京科亞迪公司的TYDKP6280型全自動(dòng)視覺(jué)貼片機(jī)等見(jiàn)圖3所示，與國(guó)外某種先進(jìn)貼片機(jī)相比在貼片范圍、貼片速度、貼片精度都做得很優(yōu)秀。圖5:同志科技T8全自動(dòng)多功能貼片機(jī)和TYDKP6280型全自動(dòng)視覺(jué)貼片機(jī)我國(guó)企業(yè)在SMT及其設(shè)備研發(fā)方面的引進(jìn)、消化吸收和再創(chuàng)新是有目共睹的，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也已經(jīng)存在諸多類型的SMT貼片機(jī)，但是國(guó)內(nèi)的貼片機(jī)在貼片性能上還是和國(guó)外同期先進(jìn)SMT貼片機(jī)存在著不少的差距，尤其是在視覺(jué)系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、貼裝模塊的貼裝頭、貼片自動(dòng)化軟件等方面。中國(guó)制造2025已經(jīng)開(kāi)啟，在SMT貼片機(jī)方面更是有著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)亟待裝備制造業(yè)努力發(fā)展，面對(duì)電子產(chǎn)品制造業(yè)市場(chǎng)各類需求，做出高性能貼片機(jī)在當(dāng)前國(guó)內(nèi)貼片機(jī)市場(chǎng)有很大的效益。與精度相關(guān)的指標(biāo)一CMM測(cè)量參數(shù) 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以下測(cè)量過(guò)程用于收集計(jì)算機(jī)器重復(fù)性精度和精確度的數(shù)據(jù)。首先將4塊檢測(cè)樣板表面貼上雙面膠，按給定器件的貼裝程序，在4塊檢測(cè)樣板上貼裝器件。接下來(lái)將4塊檢測(cè)樣板送入光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(CMM)}測(cè)量每個(gè)貼裝器件沿X、Y、θ軸向器件貼裝位置偏差。（1）重復(fù)性精度： 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重復(fù)性精度定義是在多塊檢測(cè)樣板PVP上貼裝一定數(shù)量的器件樣本，測(cè)量器件計(jì)算貼裝位置偏差的標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)偏差表示貼片機(jī)在重復(fù)貼裝一個(gè)器件時(shí)，所得到的器件貼裝位置偏差的離散性。貼裝位置偏差的定義是貼裝器件實(shí)際中心位置與相對(duì)于檢測(cè)樣板基準(zhǔn)標(biāo)志CAD坐標(biāo)的給定位置，兩者之間的物理距離。重復(fù)性精度的主要指標(biāo)有X軸向平均偏差、Y軸向平均偏差、θ軸向轉(zhuǎn)動(dòng)平均偏差。（2）精確度： 許多貼片機(jī)制造廠關(guān)于貼裝精確度的技術(shù)指標(biāo)，是以X, Y, θ(轉(zhuǎn)動(dòng))軸分別表述，這種傳統(tǒng)的表述貼片機(jī)性能方法，認(rèn)為每個(gè)傳動(dòng)軸是獨(dú)立的。本標(biāo)準(zhǔn)提出一種新的表述方法，把X, Y, 8(轉(zhuǎn)動(dòng))軸的影響集總起來(lái)加以考慮。其優(yōu)點(diǎn)是與SMT焊接工藝的關(guān)系更密切連接起來(lái)，因?yàn)榧词筙, Y, θ(轉(zhuǎn)動(dòng))軸分別符合技術(shù)指標(biāo)要求，但有時(shí)三個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)集中起來(lái)，也會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的形成產(chǎn)生不良影響。本標(biāo)準(zhǔn)用引腳與焊盤(pán)接觸面積百分比LTL來(lái)表示。該量度表示是X, Y,θ(轉(zhuǎn)動(dòng))軸綜合誤差作用最終得到引腳與焊盤(pán)的搭接面積，也就是引腳頂端(腳趾)最終外伸焊盤(pán)圖形部分(如圖6所示)。圖6：最大頂角頂端偏差示意圖（3）引腳/焊盤(pán)搭接能力的CPK值： , ，這表示貼片機(jī)的貼%, %。其中Cpk=，這是目前大多數(shù)貼片機(jī)所能達(dá)到的指標(biāo)。 經(jīng)CMM測(cè)量得到X, Y, θ(轉(zhuǎn)動(dòng))軸一組貼裝偏差數(shù)據(jù)，各器件的引腳/焊盤(pán)搭接的LTL可由上述公式21計(jì)算得到。接下來(lái)就可計(jì)算這組樣本數(shù)據(jù)的LTL的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。最后根據(jù)電子產(chǎn)品分類規(guī)定的引腳/焊盤(pán)搭接標(biāo)準(zhǔn)，即可計(jì)算出引腳/焊盤(pán)搭接能力的CPK值。 例:假定，選用QFP100器件樣本，144個(gè)引腳/焊盤(pán)搭接貼裝的平均面積為85%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為5%，則相對(duì)50%引腳/焊盤(pán)