PCB的组件铺设位置精度管理
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为实现电子机器的高性能化，研究人员以印刷电路基板的组件封装高密度化，以及组件小型化为对象的焊接质量提升为最终目的，进行对回焊炉制程质量有重大影响的「锡膏印刷量管理」与「组件铺设位置精度管理」检讨与各种量测。本文将主要为大家介绍PCB的组件铺设位置精度管理。 电子组件固定器(Mounter)的封装精度确认方法，大多以固定器量测封装组件的坐标，再与固定器数据的坐标进行比较。 量测固定器的精度时，为避免受到组件、基板公差的影响，一般都要求限定一种类的组件或是基板。 量测成品固有组件铺设精度的场合，则要求使用被测物的组件或是基板，因此出现固定器功能确认与成品固有组件铺设精度确认2种应用。 然而不论哪种应用，最大问题是量测仪的精度以及使用的组件与种类，此时为判断封装精度是否达成±50μm，因此要求量测仪的精度必需可以正确量测μm等级的精度。 此外为提高量测结果的可靠性，一般都要求尽可能量测更多的样品，换句话说确认固定器铺设精度的量测仪，要求「精度」与「速度」。 最简单的方法是固定器本身具备自我诊断，不过相同仪器同时进行量测与精度双重动作，精度的客观可靠性反而受到质疑。 要求精度时高倍率显微镜最适宜，缺点是量测作业很费时，反过来说如果使用外观检查仪等影像视认检查仪，量测时间可以大幅缩短，缺点是量测精度会劣化。 固定器精度确认用可以使用已经商品化的专用检查设备，进行高精度、短时间、各种固定器精度、偏差量的量测，缺点是专用检查设备的组件与基板受到限制。 基于上述「成品固有组件铺设精度」的实际需求，研究人员针对精度、量测时间、操作性调查复数已经商品化的检查设备，最后决定采用MITSUTOYO开发通用型(Universal)量测显微镜，再组合影像处理软件构成图1的量测显微镜系统。 图2是固定器各Head的组件搭载精度量测结果，封装精度保证值为±0.1mm，根据量测结果显示，各Head的搭载精度完全符合要求。 图3是固定器各Head的偏差量量测结果，根据量测结果显示Head No.2的X轴方向，与Head No.2、Head No.4的Y轴方向，稍为偏离中心坐标，如果观察σ时却发现不论哪个轴向的Head都符合预期要求。 根据以上结果判断固定器结构上并无异常，Head No.2、Head No.4的偏差量必需作0ffset处理。如果结构上有问题的话，通常量测结果的σ会变打大。 如上所述量测固定器的精度时，为避免受到组件、基板公差的影响，要求限定一种类的组件或是基板，因此研究人员制作固定器精度检测专用印刷电路基板，再依序铺设芯片类电子组件，进行固定器性能确认作业，图4是固定器性能验证用印刷电路基板的实际外观。 印刷电路基板铺设芯片类电子组件之后，再利用显微镜检测芯片坐标，将固定数据与实测数据的差异当作偏差量，依序计算Cp与Ck，表5是各接合部位的Cp、Cpk量测结果一览。 根据量测结果证实Cp远比Cpk值高，依此判断固定器A的机构铺设精度很充裕，不过却偏离中心坐标;固定器B的X轴向特性与固定器A相同：固定器C的Cp、Cpk彼此非常接近，依此判断中心轴没有偏离中心坐标。 此外固定器B、D的X轴的Cp接近2.0，显示固定器本身的精度不够充份。计算封装偏差量Cp、Cpk，可以适切判断固定器的精度特性，换言之透过量测，可作符合各固定器特性的规格幅度管理设定，定期性进行上述量测作业，就可以维持固定器的特性。 表1各接合部位的Cp、Cpk量测结果一览 如上所述确认成品固有组件的铺设精度时，除了固定器的精度外，还会受到基板与组件公差影响，特别是基板与组件的各批量，尺寸误差程度相异的情况相当普遍，因此常态性进行质量管理要求庞大工时，理论上几乎无法执行，不过包含新电子组件或是新基板在内，固定制程上却可以早期发现缺点。 确认成品固有组件的铺设精度，与组件铺设位置、封装质量有互动非常重要，它并不是固定数据与实测数据的差异量，而是针对组件端子与基板接地(Land)的位置关系进行量测，图5是实际制品的端子与接地的相对坐标量测结果。 利用上述手法量测基板上所有组件，实际上非常困难，因此研究人员针对新机型组件以及若干铺设偏差也会影响封装质量，例如微型芯片类组件，大型方形扁平封装(QPF: Quad Flat Pack)组件、连接器(Connector)组件，或是设计上彼此很邻近的组件进行量测。 根据量测显示新机型的组件固定制程，除了可以事先预测危险度之外，还验证上述坐标量测手法适合应用在固定(Bond)制程，未来甚至可以转用在自动点胶机(Bond |
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