贴片机性能简介

貼片機性能比較目錄貼片機技朮概述貼片機發展趨勢几種貼片機的比較總結1貼片機技朮概述元件貼裝設備按位置系統分為三種：過頂拱架型(overheadgantry-style,有時叫做笛卡爾型Cartesion)系統、轉塔系統(turretsystem)和大規模平行系統(massivelyparallelsystem)。每個位置系統都有優點和缺點，看其應用或使用的工藝，通常在速度與精度之間有一個權衡。1.1過頂拱架型系統過頂拱架型系統在廣泛的元件範圍上提供較大的靈活性和精度，但速度不能與傳塔型或大規模平行系統相比。由於元件範圍變得更加集中在有源元件(activedevice)，如引腳型QFP(quadflatpack)，和區域排列(area-array)元件，如BGA(ballgridarray)，貼裝精度對獲得更高的合格率變得更爲關鍵。轉塔和大規模平行系統通常不適合於這些類型的元件。1.2轉塔型系統轉塔型系統由於有一系列的各自轉動的頭而達到相當高的速度。然而，对贴片过程关键的是送料方式，在高速机上是有限的，因为这些机器不能从从矩阵托盘上拿元件或粘性带上拿裸装芯片。甚至在高速方面，高速机可能是质量问题的来源。因为他们的基本结构要求机板和送料器移动到贴片头位置，准确性被打折扣，（当机板移动时，元件也可能会跟着移动)。另外,对密脚元件或倒装芯片的应用，由于其原本的设计，高速机不能实现必要的贴片精度，这是那些有成本效益的电路装配所需要的。1.3大規模平行系統大規模平行系統使用一系列小的單獨的貼裝單元。每個單元有自己的絲杆位置系統，安裝有相機和貼裝頭。每個貼裝頭可吸取有限的帶式送料器，貼裝板的一部分，板以固定的間隔時間在機器內步步推進。單獨地各個單元機器運行慢。可是，它們連續的或平行的運行結果有很高的産量。2貼片機發展趨勢由于片状元件及其包装的大小正在变得更小﹐诸如BGA、mBGA、片状规模包装(CSP)和倒装芯片等复杂包装的日益增加的使用,SMT将理所当然地将置身于其中﹐新的贴片系统将不得不处理诸如0402、0201甚至01005这样的元件﹐贴片机工业在四个不同的市场方面正面临产品挑战：灵活性与密脚、高速度、高速倒装芯片和超高速。每个都有其自己的处理要求，每个都要求特殊的贴片机考虑因素。3貼片機的比較貼片機廠商和機型眾多﹐我們可從速度(cph贴放率)、精度和可重復性、性价比和质量四個方面進行考慮。貼裝速度﹐即每小時貼裝數量(cph)﹐是最重要的性能參數。它表征了整個生產線的生產周期。精度和可重復性并不是與生俱來的。我們必須確保設備在其預期壽命內能足夠精確地貼裝現有的以及將加載的器件類型。精度通常由微米為單位所表征﹐它是指BGA、QFP、CSP和SMD上接觸線條的寬度。重復性是指設備貼裝如0201尺寸器件或CSP上的精細線條時﹐設備進行成千上萬次的操作﹐誤差范圍仍保持在封裝尺度和板子引腳大小的適當范圍內。性價比即是考慮以更有成本效益的方法来完成所有的元件贴装。贴装成本(Cpp,costperplacement)正成为行业内除了最低产量的实验类环境之外的所有生产的追求目标。質量則指設備的可靠性﹐壽命﹐可維護性和未來認証情況等。3.1几種主要貼片機對照表下表列出了几種主要貼片機的結構及貼裝速度和精度。貼片機參數性能一覽表下一頁MSHIII(M)MV2VB(M)MSR(XL)HSP4796LHSP4797HS-50S25-HM1movabletable1movabletable1movabletable1movabletable1movabletable2tables/fixedatplacement2tables/fixedatplacement0.075sec/point0.1sec/point0.08sec/point0.1sec/point0.075sec/point0.072sec/point0.144sec/point48,00036,00045,00036,00048,00050,00025,000±0.1mm/3δ±0.1mm/3δ±75µm//±0.1mm/3δ±0.1mm/3δ±0.1mm/3δ±67.5µm/3δ±67.5µm/3δ~3.2sec~2.4sec~2.2sec~3.5sec~3.0sec~3.0sec~3.0secPCBExchangeTimePlacementAccuracy(Chip/QFPs)Through-putCPHPlacementMax.Tact(Chip/QFPs)TableConfigurationHeadConfigurationSIEMENS12-nozzlerevolver×1head×2beam=24nozzles12-nozzlerevolver×1head×4beam=48nozzles16-headturretwith5nozzles/headPanasertUniversal12-headturretwith5nozzles/headMachineType16-headturretwith6nozzles/head16-headturretwith2nozzles/head12-headturretwith5nozzles/head高速機MachineModelMachineBrand中速機SONYUniversalSIEMENSSONYSI-E1100MPAV2B(XL)MSF(XL)GSM-2F5-HMSI-E21001table/fixedatplacement1tables/fixedatplacement2tables/fixedatplacement1table/fixedatplacement1table/fixedatplacement1table/fixedatplacement0.17sec/point0.44sec/0.53sec0.094sec/0.26sec0.18sec/0.72sec0.36sec0.6sec/movcam;1.4sec/fixcam21,1758,10040,00020,00010,000Movingcamera:6000CPH,Fixedcamera:2500CPH±0.06mm/3δ±70µm/3δ/25µm/3δ±70µm/3δ/25µm/3δ±62µm/3δ±67µm/3δ/37µm/3δ±0.06mm/3δ/±0.05mm/3δ1.5sec~3.0sec~3.2sec~3.0sec~2.0sec1.5secPanasertMachineTypeMachineModelMachineBrand10inputnozzles×1head×2beams=20nozzles1inputnozzles×12head×1beams=12nozzlesFour-nozzleheadrobot(gantry)1inputnozzlePCBExchangeTimePlacementAccuracy(Chip/QFPs)Through-putCPHPlacementMax.Tact(Chip/QFPs)TableConfigurationHeadConfiguration泛用機4(7)inputnozzles×1head×2beams=8(14)nozzles6(12)-nozzlerevolverhead+1nozzle3.2性價比對照這里我們用貼裝成本(Cpp,costperplacement)來計算成本效益。Cpp=$機器成本÷每小時貼片數。顯然這個數位越低越好。MachineTypeMachineBrandUniversalYamahaSonyUniversalSIEMENSSONYMachineModelMSHIII(M)MV2VB(M)CM402-LMSR(XL)HSP4797LHS-50HS-60S27-HMYX100XGSI-E1100MPAV2B(XL)MSF(XL)GSM-2F5-HMSI-E2100PlacementMax.Tact(Chip/QFPs)0.0750.10.060.080.0750.0720.060.1350.180.170.44/0.530.094/0.260.18/0.720.360.6sec/movcam;1.4sec/fixcamPrice(US$)243000261000247500225000324000348000400000210000900009900026100020700023000015600012150048,00036,00060,00045,00048,00050,00060,00026,50020,00021,1758100/670040000/1380020000/500010,000Movingcamera:6000CPH,Fixedcamera:25Cpp5.067.254.135.006.756.966.677.94.54.6832.2~39.05.18~1511.5/4615.620.3~48.6中速機Through-putCPH泛用機SiemensPanasertPanasert高速機3.3操作性和可維護性比較Panasonic系列機型眾多﹐機器結構以及操作系統和操作界面都不相同﹐雖能滿足不同的生產需求﹐但也造成了使用和維護的困難﹐更由于Feeder和Nozzle不能互換﹐勢必造成備品的增加。Siemens和Sony機型比較少﹐操作系統操作界面大體相同﹐Feeder和Nozzle可以互換﹐能夠減少額外的支出。3.4SMT段不良率對比單位﹕Dppm0102030405060JanFebMarAprMayJunJlySonyPanasertSiemensJanFebMarAprMayJunJlySony35383336353752Panasert33363128313233Siemens242622242423203.5設備MTTR(設備異常停機維修時間)比較單位﹕分鐘(min)0102030405060JanFebMarAprMayJunJlySonyPanasertSiemensJanFebMarAprMayJunJlySony38453248424656Panasert41373841354241Siemens253328312228243.6吸料率比較吸料率是貼片機重要的性能參數﹐直接決定物料的利用率﹐也間接影響到產品的品質。對上面几種貼片機的調查發現﹐當元件尺寸大于0603時﹐其吸料率均穩定在99.9%以上。當元件小于0402時﹐對于轉塔式機器﹐如Panasert公司的MSH,MV2VB,MSR和Universal公司的HSP4796﹐HSP4797等吸料率一般低于99.9%且不穩定。采用其他結構的﹐Siemens的HS50,SONY的E1100吸料率也能達到99.9%以上。總結僅從速度方面來看﹐高速機能達到2~3倍中速機的產能。就單從性價比來看﹐中速機如SONYE-1100和模塊式貼片機PNNASERT的CM402,泛用機MSF具有較高的性價比。從精度方面看﹐轉塔式高速機精度在±0.1mm/3δ左右如PANASERT和UNIVERSAL系列﹐SIEMENS和SONY精度較高﹐在0.07mm以下。泛用機精度以PANASERT系列較高﹐SONYE-2100精度最低只有±0.05mm/3δ。從設備的穩定性﹐故障率﹐貼片不良率等方面來看﹐SIEMENS性能較好﹐SONY最不穩定。