提案課題： 貼片機采用錫膏作為識別基準
      預計實施效果： 減少爐后假焊、豎立不良，提高貼片機效率
      本次報告總結：

1、分析FPC制程爐后假焊、豎立不良率高居不下的原因。

2、采用錫膏作為貼片機的識別基準理論上可以減少假焊、豎立。

3、實際生產中收集的數據可以得出采用錫膏作為貼片機的識別基準后爐后假焊豎立不良明顯降低的結論。

4、貼片機的CYCLE TIME也有降低，提升了產能。

 

一、 現狀分析

2020年 2 月部分 MODEL LQ 不良匯總示意圖

 

從以上圖表可以看出，元件偏移、豎立在整個不良中占得比例非常高，如果能夠解決此問題，工藝不良乃至總不良都將會大幅降低。在與同行業人士的交流過程中我們發現，在FPC制程中，目前為止，一致認為沒有切實有效的方法來徹底解決這一難題。

 

通常貼片機的本身精度為士0.10mm，印刷機的標稱精度為士0.05mm，使用相同精度等級的印刷機與貼片機，在PCB制程中，元件偏移、豎立僅占總不良很小的一部分，所以我們需要從FPC制程與PCB制程的差異來找出問題的根本原因。

 

FPC的一個特點是尺寸較小，所分布的元件也不多。通常其來料會有單片和多聯扳兩種形式，多聯板的來料方式一般要比單片方式貴20%左右。所以在大多數情況下，FPC通常會采用單片的來料方式。相對PCB制程，增加了定位孔、定位柱及人工操作三方面的誤差。

 

在生產中我們發現，元件的實際貼裝精度達到了±0.10mm，但無法成功地將錫膏的印刷偏移量控制其標稱精度內，有以下幾點原因：

1）FPC定位孔位置精度為±0.05mm。

2）FPC定位孔尺寸精度為±0.03mm。

3）印刷機的標稱精度為±0.05mm。

4）base定位柱精度為±0.10mm。

5）員工作業手法的差異可能會導致0.03-0.05的偏差。

 

以上因素累積起來，使印刷的偏移量最終很可能超過0.2mm，我們隨機抽取了30pcs印刷樣品，測量其中一個電容的錫膏偏移量，結果如下

二、改善對策

2018年松下公司提出一種理念：讓貼裝偏移吻合錫膏偏移，即元件貼裝于錫膏而不是焊盤的正上方，可以解決爐后偏移、豎立的困擾。

 

其理念已經在2019年實現，AOI識別錫膏的印刷偏移量，并反饋給與其連線的貼片機，貼片機根據偏移的數據對元件的貼裝位置進行修正，結果是元件可以保證貼裝在錫膏的正上方。松下公司同時發布了一組相關的實驗數據，表明了這種方式確實收到了減少元件偏移、豎立的效果。

 

 

目前只能在松下最新型號的AOI和貼片機上實現此功能，其他品牌的AOI和貼片機之間尚不能進行類似的通訊，因此對于大部分工廠并不適用。由于其實現的原理較為復雜，需要現有的AOI與貼片機重新開發類似功能的端口，同時還牽涉到復雜的算法和大量的數據傳送，普及應用的可能性不大。

 

雖然上述方案可操作性不是很強，但是它提供了一個很好的方向，即只要元件保證貼裝在錫膏的正上方，就可以收到減少元件偏移、豎立的效果。于是我們根據這一思路提出了一個設想：使用錫膏作為貼片機識別的基準。

 

三、對策實施

第一次改進：嘗試直接使用錫膏作為貼片機的基準點。

因為之前沒有類似的經驗可以參考，為了少走彎路，我們專門咨詢了西門子公司的服務人員，目的是更了解貼片機基準點識別的原理。

 

 

在示教基準點的時候發現：貼片機的相機配備的光源通常都是白色平行光，在其照射下，裸露的金屬焊盤與基準點的成像亮度較高，錫膏和線的路板被阻焊層覆蓋部分的成像亮度都較低。

 

 

小結：由于貼片機相機本身的局限，直接使用錫膏作為貼片機的基準點失敗了。

第二次改進：錫膏和焊盤之間可以形成足夠的對比來滿足基準點的條件。

我們在生產M0098時發現，IC位置的接地焊盤尺寸為3*3mm，而印刷錫膏的尺寸只是一個徑為1mm的圓。雖然錫膏成像較暗，但周圍只有成像較亮的焊盤，從而保證了錫膏和環境間有了足夠高的對比，并且形狀規則，擁有了作為基準點的充分條件。

 

 

從2018年11月開始，M0098使用該位置的錫膏作為貼片機識別的基準點，并進行了一段時間的爐后品質數據的收集，結果表明使用錫膏基準點后，偏移、豎立的情況有了非常明顯的改善。

小結：雖然改善效果得到證明，但是卻無法將這一方式水平展開。其原因是其他MODEL沒有類似M0098的接地焊盤，錫膏和周圍環境沒有足夠的亮度對比。

第三次改進：用白色高溫膠紙模擬大接地焊盤的條件

2019年1月，車間開始量產M0070，爐后的偏移、豎立的不良率很高，我們做了很多努力都達不到滿意的效果。我們希望將M0098的經驗應用在M0070上，卻無法找到一個位置的錫膏有作為基準點的條件。這種情況下，我們嘗試了一個：在鋼網上開了一對邊長1mm的正方形通孔，貼附時于托板上相應位置粘貼白色高溫膠紙，經過印刷工序后，成像亮度較低的錫膏和成像亮度較高的白色膠紙間形成了足夠的對比，

 

 

小結：這次在M0070上使用錫膏基準點的效果同樣十分明顯在生產M0070的siemens2收集其爐后的品質數據，并同時對也在生產M0070的siemens進行數據收集。

 

 

爐后品質數據表明：改進后對爐后偏移、豎立問題有了很大的改善

改用錫音作為貼片機識別的基準后，整個FPC上所有元件的實際貼裝坐標都受到了影因為擔心出現元件尺寸較大而導致拉不回來的情況，特地進行了以下驗證。

結論：對于目前C4需要處理的元件，只要錫膏偏移不超過0.15mm，都不會因更換基準識別方式而產生不良。對于以后可能要處理的引腳更密的元件，如Pitch 0.30mm，只需將錫膏偏移控制在0.10mm就可以滿足要求。

 

四、改善總結

      經過一段時間的觀察，改善效果是非常有效而且穩定的。并且改進后每個托板只需識別兩個基準點，基準點識別時間通常為0.6秒/對，以 M0015為例，CYLCLE TIME 由原來的 48 秒降低為現在的 43 秒，產能由 584 pcs/h 提高到 664 pcs/h，提升幅度高達10%，在提高機器產能方面起到了非常明顯的作用。

         本提案有效！

附：采用錫膏作為貼片機識別的基準點的一些注意事項：

1、選擇元件較稀疏的位置；2、選擇FPC較平整處；3、盡量采用 0.8mm*0.8mm 以上尺寸的錫膏；4、多個貼片區域時，作為基準點的錫膏對應的元件必須在最后貼裝。

文章來源：SMT頂級人脈圈

 

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