0201裝配，從難關(guān)到常規(guī)貼裝

本文解釋并探討在高產(chǎn)量與高混合裝配兩種運(yùn)作中的支配0201貼裝的指導(dǎo)原則。

　　雖然通常認(rèn)為是相當(dāng)近期的一項(xiàng)發(fā)展，印刷電路板(PCB, printed circuit board)自從五十年代早期就已經(jīng)有了。從那時(shí)起，對越來越小、越來越輕和越來越快速的電子產(chǎn)品的需求就一直推動著電子元件、PCB和裝配設(shè)備技術(shù)朝著SMT的方向發(fā)展。

　　對SMT最早的普遍接受是發(fā)生在八十年代早期，那時(shí)諸如Dynapert MPS-500和FUJI CP-2這些機(jī)器進(jìn)入市場。在那時(shí)，1206(3216)電阻與電容是最流行的貼裝元件?？墒窃谝粌赡陜?nèi)，1206即讓路給0805(2125)作為SMT貼裝的最普遍的元件包裝。

　　在這個(gè)期間，機(jī)器與元件兩者都迅速進(jìn)化。在機(jī)器變得更快更靈活的同時(shí)，0603 (1608) 元件開始發(fā)展。在這時(shí)，許多裝配機(jī)器制造商走回研究開放(R&D, research and development)實(shí)驗(yàn)室，重新評估用于接納這些更新、更小元件的設(shè)備中的技術(shù)。更高分辨率的相機(jī)與更小的真空吸嘴就在這些元件帶給裝配設(shè)備的變化之中。

　　0402(1608)包裝的出現(xiàn)在PCB裝配的各方面都產(chǎn)生了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。在機(jī)器發(fā)展方面，真空吸嘴變得更小和更脆弱。新的重點(diǎn)放在元件的送料器(feeder)上面，它作為需要改進(jìn)的一個(gè)單元，為機(jī)器更準(zhǔn)確地送出零件。

　　隨著0402元件的出現(xiàn)，工藝挑戰(zhàn)又增加到那些需要為成功的元件貼裝而探討的問題之中。錫膏(solder paste)印刷變得更加關(guān)鍵 - 模板(stencil)厚度與錫膏網(wǎng)孔是越來越重要的工藝考慮因素。這種貼裝所需要的技術(shù)也涉及重要的新成本。

　　這些因素的結(jié)合造成在電子工業(yè)歷史中最慢采用的一種新包裝形式?？傆?jì)，幾乎將近五年時(shí)間，0402包裝才在工業(yè)中達(dá)到廣泛的接受 - 并且在今天還有許多裝配工廠從來不貼裝一顆0402片狀。

　　現(xiàn)在，進(jìn)入了0201。

　　在過去一年半時(shí)間里，0201貼裝已經(jīng)是整個(gè)工業(yè)內(nèi)討論的一個(gè)關(guān)鍵主題。由于尺寸、重量和功率消耗的需求，許多OEM電路板裝配商需要將甚至更小的元件和技術(shù)結(jié)合到其產(chǎn)品中去。合約制造商(CM, contract manufacturer)也必須具備新的技術(shù)，以保持裝配工藝最新和為客戶提供完整的服務(wù)范圍。對于機(jī)器制造商，其挑戰(zhàn)是開發(fā)在一個(gè)動態(tài)的技術(shù)變化的時(shí)代中更加抵抗陳舊過時(shí)的裝配設(shè)備。

0201貼裝的挑戰(zhàn)

　　0201元件的貼裝比其前面的元件介入更具挑戰(zhàn)性。主要原因是0201包裝大約為相應(yīng)的0402尺寸的三分之一。

　　原先可以接受的機(jī)器貼裝精度馬上變成引進(jìn)0201的一個(gè)局限因素。另外，傳統(tǒng)的工業(yè)帶包裝(taping)規(guī)格對于可靠的0201貼裝允許太多的移動，而工藝控制水平也必須提高，以使得0201貼裝成為生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)。

　　雖然這些障礙非常大，但它們遠(yuǎn)不是不可克服的。當(dāng)然，它們需要全體的決心，因?yàn)閷?201貼裝所必須的技術(shù)獲得要求大量的資金和高管理層對研究開發(fā)(R&D)的許諾。

可靠的0201貼裝的關(guān)鍵

　　在FUJI，進(jìn)取的R&D計(jì)劃已經(jīng)產(chǎn)生了使所有的電路裝配機(jī)器以100%速度兼容0201的能力，最低的吸取可靠性為99.90%，目標(biāo)的吸取可靠性為99.95%，和最低的貼裝可靠性為99.99%。在一開始，設(shè)計(jì)的每個(gè)方面都得到評估其對一個(gè)完整的0201方案的能力，還有緊密相關(guān)的機(jī)器元件參數(shù)的單一元素的結(jié)合證明對達(dá)到成功是關(guān)鍵的。這些參數(shù)包括：

元件送料器工作臺。R&D計(jì)劃得出結(jié)論，精密定位料車(carriage)工作臺的能力 - 和作出極小的調(diào)整來補(bǔ)償料帶 (tape) 的不精準(zhǔn)- 是達(dá)到元件吸取可靠性高于99.95%的關(guān)鍵因素。

　　為了達(dá)到這個(gè)，送料器(feeder)工作臺必須精密加工，以保證單個(gè)送料器的可重復(fù)定位，并且使用雙軌線性移動導(dǎo)軌與一個(gè)高分辨率半封閉循環(huán)的伺服系統(tǒng)相結(jié)合。該設(shè)計(jì)允許作出很小的調(diào)節(jié) - 基于由視覺系統(tǒng)判斷的吸取精度結(jié)果。這保證元件盡可能地靠近中心吸取。

元件送料器。送料器必須制造達(dá)到極緊的公差，以保證吸取位置維持可重復(fù)性，不管元件高度和大量的可能元件位置的變化。用于定位和將送料器鎖定在位置上的機(jī)構(gòu)必須耐用和精密，還要保持用戶友好。另外，用于制造送料器的材料必須強(qiáng)度高、重量輕，以允許人機(jī)工程上的操作，同時(shí)保證元件料帶(carrier tape)的精密、可重復(fù)的送出。