中心議題：

• SMT元件貼裝係統進化的焦點在於兩個獨特的係統特征
• 討論包裝類型、貼裝成本等對SMT貼裝設備的采購決定及其使用所產生的影響

解決方案：

• X-Y拱架係統的設計具有處理更寬元件範圍和包裝形式的能力
  ，體積更小，成本更低
• 散裝送料用於小型片狀元件的可靠供料，管狀送料主要用於較大的元件
• 平行貼裝概念用於高產量的應用，柔性視覺係統允許元件從前光或者後光照明
• 為工廠車間選擇合適的設備需注意兩個評定生產線要求的標準

SMTyuanjiantiezhuangxitongzhengzaixunsudijinhua，tebiedejiaodianzaiyulianggedutedexitongtezheng。diyigeyuchulisuoyouchuxianzaishengchanchanghedezuixinbaozhuangleixingyouguan，zhebaokuoyongyuanzaisuoxiaodeyuanjian，ru0402、0201
，異型元件和對高輸入/輸出元件的新型包裝技術
，如球柵列陣(BGA)
、芯片規模包裝(CSP)、倒裝芯片(flip chip)
、等—所有這些都必須在生產中貼裝。第二個目標是以更有成本效益的方法來完成所有這些元件貼裝。貼裝成本(Cpp, cost per placement)正成為行業內除了最低產量的實驗類環境之外的所有生產的追求目標。本文將討論這些因素和它們可能對SMT貼裝設備的采購決定及其使用所產生的影響。 　　

從八十年代早期開始
，中等至大批量製造生產線由兩種機器組成：yizhongduixiaoyuanjiandezhuantashideshepianjiheyizhongduijiaodayuanjianderouxingdeyixingyuanjianyumijiaoyuanjiandetiezhuangji。zhuantadegainianshishiyongyizuyidongdesongliaoqi
，zhuantacongzhelixiquyuanjian
，ranhoubayuanjiantiefangzaiweiyuyidongdegongzuotaishangdedianlubanshangmian。hetayiqiderouxingjiqishiyonglequ-與-放(pick-and-place)的概念，典型地具有單個或雙個吸取頭。這種機器是一個比轉塔較簡單的機械設計
，因為送料器和板都是靜止不動的，而頭在一個X-Y拱架係統上從吸取到貼放地移動(圖一)。 　　

這種機器配備對許多典型的電路裝配(60~90%的片狀元件
，其餘為較大和密腳元件)juyouxiangdangdeluojixing
，yinweizhegebilvdagaifuhezheliangzhongjiqidesuduchabie。keshi，zaixuduobanshang，zhegebilvbuzhunque

，yincipinghengjiqideshuchu，shichanliangzuidashihennande。zhuantajiqitiezhuangpianzhuangyuanjiankuai，daxing，anggui。dangyongyutiezhuangdayuanjianshi，budebuyunxingdebitiezhuangpianzhuangyuanjianman，jieguoshitiezhuangchengben(Cpp)高(gao)。還(hai)有(you)，轉(zhuan)塔(ta)機(ji)器(qi)隻(zhi)支(zhi)持(chi)帶(dai)式(shi)送(song)禮(li)器(qi)，因(yin)此(ci)，如(ru)果(guo)元(yuan)件(jian)供(gong)應(ying)在(zai)管(guan)或(huo)托(tuo)盤(pan)內(nei)，就(jiu)不(bu)能(neng)貼(tie)裝(zhuang)。即(ji)使(shi)可(ke)以(yi)安(an)裝(zhuang)管(guan)式(shi)送(song)料(liao)器(qi)

，元(yuan)件(jian)再(zai)填(tian)充(chong)的(de)周(zhou)期(qi)速(su)度(du)也(ye)會(hui)成(cheng)為(wei)高(gao)產(chan)量(liang)的(de)門(men)限(xian)因(yin)素(su)。一(yi)個(ge)附(fu)加(jia)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)是(shi)這(zhe)兩(liang)種(zhong)機(ji)器(qi)的(de)操(cao)作(zuo)軟(ruan)件(jian)和(he)送(song)料(liao)器(qi)經(jing)常(chang)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)
，甚(shen)至(zhi)是(shi)來(lai)自(zi)同(tong)一(yi)個(ge)供(gong)應(ying)商(shang)。這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)成(cheng)熟(shu)的(de)設(she)備(bei)，在(zai)其(qi)元(yuan)件(jian)的(de)能(neng)量(liang)範(fan)圍(wei)內(nei)運(yun)行(xing)時(shi)
，都(dou)是(shi)可(ke)靠(kao)的(de)機(ji)器(qi)。 　

X-Y拱架(X-Y gantry)設計概念
在過去十年，X-Y拱架係統的設計有重要的進步。不隻是跟在轉塔貼放片狀的後麵，吸取和貼放大的
、mijiaodeheyixingdeyuanjian，gengxindeshejitigonggenggaodesudu。youxiejiejinchuantongdezhuantajiqidesudu
，danjuyouchuligengkuanyuanjianfanweihebaozhuangxingshidenengli，bizhuantajiqidetijigengxiao

，chengbengengdi。tamenyibanliyongyigenliangshangjigetou，dadaodechanliangzaizhuantayuqixiangyingderouxingjiqizhijian。zhexiejiqikeyishedingzaitongyitaijiqishangtiezhuangpianzhuanghedaxingliangzhongyuanjian，huozheliangtaifangchengyixian，zaixipinghengxunhuanshijian，dadaosuduxiangdangyuyitaizhuantajiqi(圖二)。 　　zhexiejiqitongchangyouliangdaobagetou，yunxutongshixiquyuanjian。youxieshejijuyoubujincongxiangtongsongliaoqichicunerqiecongsuoyoubutongsongliaoqikuandutongshixiqudenengli。zhexieduotoudegongjiajianshaomeigeyuanjiandexunhuanshijian，yinweitouxiquheyidongdaobanzhixuyici。jiaojiudexinghaoshiyongjixieshiyuanjiankapan，erdaduoshujiaoxindejixiedoushiyongshiyongshijiaohuojiguangxitonglaiduiyuanjiandingwei。youxieshejiliyonggongjiashangyigexiaoxingdexuanzhuantou，erbushigudingdetou。 　　相(xiang)當(dang)於(yu)轉(zhuan)塔(ta)係(xi)統(tong)

，送(song)料(liao)器(qi)靜(jing)止(zhi)的(de)拱(gong)架(jia)係(xi)統(tong)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)實(shi)惠(hui)是(shi)
，送(song)料(liao)器(qi)橫(heng)梁(liang)轉(zhuan)換(huan)係(xi)統(tong)可(ke)用(yong)來(lai)減(jian)少(shao)轉(zhuan)換(huan)時(shi)間(jian)。經(jing)常(chang)，在(zai)低(di)到(dao)中(zhong)等(deng)產(chan)量(liang)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)
，小(xiao)批(pi)量(liang)的(de)設(she)定(ding)時(shi)間(jian)可(ke)能(neng)與(yu)生(sheng)產(chan)時(shi)間(jian)一(yi)樣(yang)長(chang)。當(dang)使(shi)用(yong)送(song)料(liao)器(qi)橫(heng)梁(liang)轉(zhuan)換(huan)係(xi)統(tong)時(shi)
，整(zheng)個(ge)貼(tie)裝(zhuang)線(xian)的(de)轉(zhuan)換(huan)在(zai)幾(ji)分(fen)鍾(zhong)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)。更(geng)高(gao)速(su)的(de)拱(gong)架(jia)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)8至24個頭

，達到曾經隻有轉塔係統才能達到的速度
，一般貼裝成本(Cpp)低。 　

分開軸(split-axis)的設計概念　
在分開軸的設計中，板是在Y軸工作台上移動，而頭是在X軸zhou上shang移yi動dong。這zhe種zhong設she計ji的de優you點dian是shi強qiang度du，因yin為wei每mei個ge軸zhou都dou是shi分fen別bie支zhi撐cheng和he驅qu動dong的de。一yi些xie缺que點dian包bao括kuo吸xi取qu元yuan件jian的de靈ling活huo性xing受shou到dao限xian製zhi

，板ban還hai在zai移yi動dong，潛qian在zai地di引yin起qi元yuan件jian移yi動dong。 　　平行貼裝(parallel-placement)設計概念　　平行貼裝概念主要用於高產量的應用。這裏幾個頭同時獨立地在一塊板上運作。如果機器具有16個貼裝模塊，每個頭大約每秒吸取和貼裝一個元件，那麼每秒鍾為16個元件或每小時64,000個貼裝。典型地，這些機器對在傳送帶上連續的板流同時運行。每個頭將貼裝板上一小部分的元件，而板在傳送帶上往下移動。

　　
元件送料(component feeding)技術
帶盤式(tape-and-reel)元件送料通常從機器的可用時間的觀點上考慮，是最希望的。料帶通常可以在機器停機補充料之間堅持較長時間
，而且通常送料器重擊/誤吸率低。可是，對那些比小引出線集成電路(SOIC, small outline integrated circuit)大的元件，通常帶狀包裝比管狀包裝多出額外的包裝成本。 　　散裝送料(bulk feeding)是(shi)一(yi)個(ge)相(xiang)當(dang)較(jiao)新(xin)的(de)選(xuan)擇(ze)，用(yong)於(yu)小(xiao)型(xing)片(pian)狀(zhuang)元(yuan)件(jian)的(de)可(ke)靠(kao)供(gong)料(liao)。其(qi)優(you)點(dian)是(shi)減(jian)少(shao)包(bao)裝(zhuang)浪(lang)費(fei)和(he)儲(chu)存(cun)尺(chi)寸(cun)
，以(yi)及(ji)非(fei)常(chang)有(you)限(xian)的(de)補(bu)充(chong)元(yuan)件(jian)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)。對(dui)帶(dai)盤(pan)式(shi)包(bao)裝(zhuang)，行(xing)進(jin)中(zhong)的(de)(on-the-fly)元件補充要求搭接(splicing)jishu
，gaijishubushishifenanquande
，kenengyinqisongliaoqizusai。duisanzhuanggongliao，yuanjianshizaiyigezhuangyusongliaoqideliaoheneigongyingde。dangliaohemendakaishi，yuanjianganghaoluoruliaodou，zaizhelisongliaojigoujiangyuanjiandanduchulaichuansonggeixiqutou。buxingdeshi，meigeyuanjianchicunyaoqiuzijizhuanmendesongliaoqi。zhegexianzhitongchangshidesanliaogongyingqigengshiheyudapiliangdeyuanjian。 　　管guan狀zhuang送song料liao主zhu要yao用yong於yu較jiao大da的de元yuan件jian。兩liang種zhong廣guang泛fan使shi用yong的de這zhe類lei元yuan件jian送song料liao方fang法fa是shi振zhen動dong式shi和he帶dai式shi管guan狀zhuang送song料liao器qi。振zhen動dong式shi管guan狀zhuang送song料liao器qi是shi一yi種zhong低di成cheng本ben的de傳chuan送song係xi統tong，主zhu要yao用yong於yu低di至zhi中zhong等deng批pi量liang的de送song料liao應ying用yong。這zhe種zhong設she計ji依yi靠kao送song料liao器qi的de振zhen動dong和he供gong料liao管guan的de斜xie度du來lai將jiang元yuan件jian傳chuan送song到dao吸xi取qu點dian。缺que點dian包bao括kuo相xiang對dui較jiao慢man的de元yuan件jian補bu充chong時shi間jian(一般1~2秒)和較不可靠的元件傳送。皮帶驅動式管狀送料器具有快得多的元件補充時間(0.5~1秒的範圍)。通tong常chang
，一yi個ge傳chuan感gan器qi在zai吸xi取qu期qi間jian將jiang使shi前qian止zhi停ting器qi收shou回hui，保bao證zheng不bu與yu之zhi摩mo擦ca。在zai元yuan件jian從cong送song料liao器qi拿na開kai後hou，驅qu動dong馬ma達da將jiang下xia一yi個ge元yuan件jian排pai放fang到dao吸xi取qu位wei置zhi，然ran後hou關guan閉bi。這zhe些xie送song料liao器qi具ju有you良liang好hao的de元yuan件jian傳chuan送song可ke靠kao性xing，因yin為wei元yuan件jian通tong過guo驅qu動dong皮pi帶dai主zhu動dong移yi動dong到dao吸xi取qu位wei置zhi。 　　托盤經常用於大型、密(mi)腳(jiao)元(yuan)件(jian)，當(dang)用(yong)其(qi)它(ta)技(ji)術(shu)送(song)料(liao)時(shi)可(ke)能(neng)會(hui)被(bei)損(sun)傷(shang)。雖(sui)然(ran)當(dang)用(yong)於(yu)高(gao)產(chan)量(liang)時(shi)一(yi)些(xie)較(jiao)小(xiao)著(zhe)陸(lu)點(dian)元(yuan)件(jian)可(ke)能(neng)使(shi)用(yong)帶(dai)盤(pan)式(shi)供(gong)料(liao)，幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)其(qi)它(ta)密(mi)腳(jiao)方(fang)平(ping)包(bao)裝(zhuang)(QFP, quad flat pack)元件都是在托盤內供應的。有些BGA也是在托盤內供料，但由於不象QFP一樣引腳損傷是一個問題，更多的這類元件轉向帶式送料包裝。 　　今天購買的任何機器都應該能夠處理這些包裝類型

，以達到最大的靈活性。 　
　
元件對中(component alignment)技術　　
一個貼裝係統必須足夠靈活
，可以對中所有在它上麵運行的元件。現在有三種類型的對中係統投入使用：機械
、激光和視覺。 　　jixiexitongzaitiezhuangzhiqianduitoushangdefangxingyuanjianshiyongmouzhongjixiekajiaxitong。tamenbunengtiezhuangmijiaoyuanjian
，bingqiebixuzaixixiaozheng。youyutamenjiechuyuanjian，kenenghuiyousunshang。youyuzhexiejuxianxing，zhexiexitongzhengzhubuguoshi。 　　激(ji)光(guang)係(xi)統(tong)不(bu)接(jie)觸(chu)元(yuan)件(jian)，在(zai)吸(xi)取(qu)到(dao)貼(tie)裝(zhuang)期(qi)間(jian)

，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)在(zai)激(ji)光(guang)簾(lian)中(zhong)轉(zhuan)動(dong)來(lai)計(ji)算(suan)元(yuan)件(jian)的(de)質(zhi)心(xin)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)快(kuai)速(su)，因(yin)為(wei)不(bu)要(yao)求(qiu)從(cong)攝(she)像(xiang)機(ji)上(shang)方(fang)走(zou)過(guo)。其(qi)主(zhu)要(yao)缺(que)陷(xian)是(shi)不(bu)能(neng)對(dui)引(yin)腳(jiao)和(he)密(mi)腳(jiao)元(yuan)件(jian)作(zuo)引(yin)腳(jiao)檢(jian)查(zha)。對(dui)片(pian)狀(zhuang)元(yuan)件(jian)是(shi)一(yi)個(ge)好(hao)選(xuan)擇(ze)。 　　視覺對中係統超過激光對中係統的優點，它可以檢查元件引腳以及測量引腳寬度、間距和數量。這對貼裝之前檢查引腳元件，特別是小於0.025"(0.635mm)的密腳元件是很重要的。為達到高品質
、diquexiandeshengchanshuchu，shijiaojianzhashibiyaode。yiban
，shijiaojianzhayaoqiutongguoyigegudingshexiangji，laizhuapaiyuanjiantuxiang。weiledixiaozhegeshijian，genggaosudexitongtongshixiquduogeyuanjian，yijianshaojingzhouqishijian。yixiezuikuaidexitongshiyongxianpailie(line-array)相機
，它比傳統的麵排列(area-array)CCD相xiang機ji允yun許xu元yuan件jian更geng快kuai的de通tong過guo，以yi達da到dao甚shen至zhi更geng高gao的de產chan量liang。一yi些xie視shi覺jiao係xi統tong設she計ji將jiang相xiang機ji放fang在zai頭tou上shang或huo頭tou內nei，用yong於yu在zai吸xi取qu到dao貼tie放fang之zhi間jian的de視shi覺jiao對dui中zhong。額e外wai的de係xi統tong複fu雜za性xing和he穩wen固gu性xing是shi徹che底di研yan究jiu所suo需xu要yao關guan注zhu的de。 　　設計良好的視覺係統具有許多對元件識別的不同元件運算法則
，比激光對中係統更加靈活。更新的SMT元件，比如BGA
、CSP和he倒dao裝zhuang芯xin片pian
，要yao求qiu視shi覺jiao係xi統tong來lai達da到dao高gao品pin質zhi的de貼tie裝zhuang。視shi覺jiao允yun許xu更geng緊jin湊cou的de頭tou的de設she計ji
，消xiao除chu了le激ji光guang和he要yao求qiu元yuan件jian旋xuan轉zhuan的de機ji械xie硬ying件jian。由you於yu這zhe些xie優you點dian，係xi統tong設she計ji的de趨qu勢shi對dui除chu了le射she片pian之zhi外wai的de所suo有you應ying用yong都dou已yi經jing轉zhuan向xiang視shi覺jiao技ji術shu。 　　柔性視覺係統允許元件從前光或者後光照明，看元件類型而定。引腳QFP元件從後麵照明
，因為沒有虛光反射出現。相反
，BGA元件最好是從前光照明，將完整的錫球分布在包裝底麵上顯示出來。有些微型BGA在zai元yuan件jian底di麵mian有you可ke見jian的de走zou線xian，可ke能neng混hun淆xiao視shi覺jiao係xi統tong。這zhe些xie元yuan件jian要yao求qiu側ce麵mian照zhao明ming係xi統tong。它ta將jiang從cong側ce麵mian照zhao明ming錫xi球qiu
，而er不bu是shi底di麵mian的de走zou線xian
，因yin此ci視shi覺jiao係xi統tong可ke檢jian查zha錫xi球qiu分fen布bu，正zheng確que地di識shi別bie元yuan件jian。 　　

SMT元件趨勢　　
SMT元件繼續進化。今天，許多製造商在新的設計中正從舊的、較大的1206和0805轉向0603和0402。這些數字是mil為單位的外形尺寸，即，0805就是0.080" × 0.050"。下一步更小的元件即將出來：0201的元件。今天所選擇的任何設備都應該能夠處理可能在不久的將來出現在生產車間的最大的元件範圍。 傳統的通孔元件
，如連接器和其它異型元件
，正轉換成SMT包(bao)裝(zhuang)。具(ju)有(you)最(zui)大(da)的(de)柔(rou)性(xing)來(lai)處(chu)理(li)這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)的(de)能(neng)力(li)是(shi)所(suo)希(xi)望(wang)的(de)。具(ju)有(you)增(zeng)加(jia)用(yong)戶(hu)吸(xi)嘴(zui)能(neng)力(li)的(de)自(zi)動(dong)吸(xi)嘴(zui)轉(zhuan)換(huan)器(qi)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)優(you)點(dian)。對(dui)大(da)多(duo)數(shu)元(yuan)件(jian)
，更(geng)密(mi)腳(jiao)距(ju)的(de)元(yuan)件(jian)趨(qu)勢(shi)已(yi)經(jing)停(ting)留(liu)在(zai)0.020"(0.508mm)。今天所貼裝的密腳元件隻有一個很少的百分比是在0.020"腳間距之下。大多數是0.015"(0.4mm)
；在美國生產中，幾乎沒有0.012"(0.3mm)腳間距的貼裝。原因是更高引腳數的和更小形狀因素(form-factor)的元件都以BGA和CSP的形式包裝。球柵列陣包裝的優點包括： 元件更堅固
，沒有容易彎曲的引腳和很少共麵性問題 一般
，對相當的引出數，腳間距更大，很少造成印刷/橋接的問題 BGA在印刷電路板(PCB)上的覆蓋區域比相當引腳元件的更小 一般可以用現有的SMT印刷和貼裝工藝允許。

怎樣為工廠車間選擇合適的設備　　
每一個生產環境都是不同的。對一個轉包商

，靈活性是重要的。對一個原設備製造商(OEM)
，或許速度將是一個更大的因素。通常
，有兩個主要評定生產線要求的標準。第一個是靈活性與轉換的數量。大的OEM可能轉換的需求很少
，可能少到每年一兩次。合約製造商或許想減少轉換時間，大概每天就有幾次。 　　Cpp是重要的，因為管理層都努力使投資回報最大。這對OEM也是重要的
，因為有越來越多的轉包選擇可以利用。在這個成本競爭的世界市場，小的、效率高的生產過程是關鍵的。對這個計量有一個簡單的計算公式： Cpp = $機器成本 ÷ 每小時貼片數 例如，$175,000 ÷ 12,250 = 14.3 　　這zhe隻zhi是shi一yi個ge比bi較jiao率lv

，可ke為wei所suo有you考kao慮lv中zhong的de機ji器qi計ji算suan。很hen明ming顯xian，數shu字zi越yue低di越yue好hao。該gai計ji算suan用yong實shi際ji的de每mei小xiao時shi貼tie裝zhuang數shu，而er不bu是shi用yong機ji器qi規gui格ge中zhong的de速su率lv。 　　每一種機器將對每一種板有不同的折扣因素。有些機器幾乎達到其規格中的速率，而有些隻能達到50%。應保證速率包括所有傳送和基準點識別時間。還有
，指定用於元件供應的帶盤式、管狀或托盤 — 這將影響產量
，甚至工作能力。評估這個的最好方法是樣板PCB，以CAD數據把它送給所有在考慮之列的供應商。確保供應商用書麵形式寫出他的貼裝速率並保證它。表一是比較Cpp的一個例子。 表一

、貼裝成本的比較 機型 速率 實際速度 成本 Cpp 供應商A
，轉塔和密腳 30+5=35k 23+3=26k 500+250=$750k 750/26=29 供應商B
，兩台高速拱架 20+20=40k 16+9=25k 350+250=$600k 600/25=24 供應商C
，兩台高速拱架 15+15=30k 12+9=21k 200+200=$400k 400/21=19 　　當(dang)然(ran)，有(you)許(xu)多(duo)其(qi)它(ta)無(wu)形(xing)的(de)東(dong)西(xi)在(zai)作(zuo)供(gong)應(ying)商(shang)選(xuan)擇(ze)之(zhi)前(qian)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)。服(fu)務(wu)支(zhi)持(chi)是(shi)保(bao)證(zheng)生(sheng)產(chan)線(xian)運(yun)行(xing)的(de)關(guan)鍵(jian)。供(gong)應(ying)商(shang)有(you)多(duo)少(shao)服(fu)務(wu)工(gong)程(cheng)師(shi)？最(zui)近(jin)的(de)有(you)多(duo)近(jin)？他(ta)們(men)有(you)24小(xiao)時(shi)熱(re)線(xian)嗎(ma)？這(zhe)些(xie)類(lei)型(xing)的(de)機(ji)器(qi)的(de)安(an)裝(zhuang)基(ji)礎(chu)是(shi)什(shen)麼(me)？這(zhe)給(gei)你(ni)一(yi)個(ge)機(ji)器(qi)設(she)計(ji)好(hao)壞(huai)與(yu)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)的(de)概(gai)念(nian)。他(ta)們(men)能(neng)提(ti)供(gong)廣(guang)泛(fan)的(de)滿(man)意(yi)顧(gu)客(ke)清(qing)單(dan)嗎(ma)？所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)可(ke)幫(bang)助(zhu)構(gou)畫(hua)出(chu)公(gong)及(ji)其(qi)產(chan)品(pin)的(de)輪(lun)廓(kuo)圖(tu)。

總之，SMT貼裝設備能力正在增加
，因此Cpp在減少。與其它諸如PC之類的高科技產品類似，SMT機器設計的技術進步經常在發生。不管是轉包商或OEM，都有必要選擇合適的機器來滿足變幻的需求

、和使貼裝成本(Cpp)最小
，以維持在世界市場上的競爭性。
 
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