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貼片機過程能力指數 Cpk 的驗證

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一個測量長期精度和可靠性的新方法

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為貼片機作品質接受試驗 (QAT, Qaulity Acceptance Test) ，其中的挑戰是保證所要測量的參數可以準確代表機器的長期性能。測量必須量化和驗證 X 軸、 Y 軸和 q 旋轉偏移理想貼裝位置的偏移量。一種用來驗證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個“完美的”高引腳數 QFP 的焊盤鑲印在一起，該 QFP 是用來機器貼裝的 ( 看引腳圖 ) 。通過貼裝一個理想的元件，這里是 140 引腳、 0.025 ” 腳距的 QFP ，攝像機和貼裝芯軸兩者的精度都可被一致地測量到。除了特定的機器性能數據外，內在的可用性、生產能力和可靠性的測量應該在多臺機器的累積數據的基礎上提供。在完成預先的干循環和設定步驟之后，包括變換和校準，品質接收規范 (QAC, Quality Acceptance Criteria) 步驟開始了。

八個階段的步驟

QAC 是貼片機必須滿足的準確的性能參數。八個階段的 QAC 步驟中的第一步是，最初的 24 小時的干循環，期間機器必須連續無誤地工作。

第二個階段要求元件準確地貼裝在兩個板上，每個板上包括 32 個 140 引腳的玻璃心子元件。主板上有 6 個全局基準點，用作機器貼裝前和視覺測量系統檢驗元件貼裝精度的參照。貼裝板的數量視乎被測試機器的特定頭和攝像機的配置而定，例如，機器有兩個貼片頭和兩個攝像機，那么必須用總共 256 個元件 (35,840 個引腳 ) 貼裝 8 塊板。這包括了貼片頭和攝像機的所有可能的組合。

用所有四個貼裝芯軸，在所有四個方向： 0 ° , 90 ° , 180 ° , 270 ° 貼裝元件。跟著這個步驟，用測量系統掃描每個板，可得出任何偏移的完整列表。每個 140 引腳的玻璃心子包含兩個圓形基準點，相對于元件對應角的引腳布置精度為 ± 0.0001 ” ，用于計算 X 、 Y 和 q 旋轉的偏移。所有 32 個貼片都通過系統測量，并計算出每個貼片的偏移。這個預定的參數在 X 和 Y 方向為 ± 0.003 ” ， q 旋轉方向為 ± 0.2 ，機器對每個元件貼裝都必須保持。

為了通過最初的“慢跑”，貼裝在板面各個位置的 32 個元件都必須滿足四個測試規范：在運行時，任何貼裝位置都不能超出 ± 0.003 ” 或 ± 0.2 的規格。另外， X 和 Y 偏移的平均值不能超過 ± 0.0015 ” ，它們的標準偏移量必須在 0.0006 ” 范圍內， q 的標準偏移量必須小于或等于 0.047 ° ，其平均偏移量小于 ± 0.06 ° ， Cpk( 過程能力指數 process capability index) 在所有三個量化區域都大于 1.50 。這轉換成最小 4.5 s 或最大允許大約每百萬之 3.4 個缺陷 (dpm, defects per million) 。

通常，現在實現的性能系數超過 2.0 的過程能力指數，或大約每十億之 2 個缺陷 (6 s 性能 ) 。這個測量步驟允許制造商測量其生產要求得到怎樣的滿足。

累積完成后，單個的性能資料用來計算板上貼裝的所有元件的平均和標準偏移，再決定 Cpk 。最終的 QAC 總結應由測量系統提供，列出目標位置，偏移目標的量，計算出各種腳距的引腳到焊盤的覆蓋面積，單位：千分之一英寸， ( 圖一 )

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