針對SMT模板開孔位置控制偏差研究

王 娟

（廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510515）

據(jù)統(tǒng)計在SMT工藝中，印刷引起的SMT缺陷超過60%，其中僅由模板的不良而引起的缺陷占到35%，另外60%的組裝缺陷和87%的回流焊接缺陷都是由于模板不良造成的。因此模板的質(zhì)量對SMT的品質(zhì)、生產(chǎn)效率起著致關(guān)重要的作用，優(yōu)質(zhì)的模板可以提高SMT工藝的質(zhì)量。

在焊膏印刷過程中，焊膏的因素和印刷過程的印刷參數(shù)同樣會對SMT模板造成一定的影響。如焊膏的粘性太大，則焊膏則不易穿過模板的開孔會使焊膏掛在模板孔壁上；焊膏焊料的粒子的直徑不宜過大，否則會造成印刷時的堵塞；印刷機的刮刀壓力太大，則導(dǎo)致焊膏印得太薄，更有可能會損壞模板；印刷機刮刀速度過慢，焊膏的黏稠度大會導(dǎo)致焊膏殘留在孔壁上；脫模速度時間過長，易在模板底部殘留焊膏。以上因素有可能導(dǎo)致開孔形狀變化、開孔位置有偏差以及開孔尺寸偏小或偏大。通?？墒褂脽o水酒精在焊膏印刷過程中一般每隔10塊板對模板進(jìn)行清洗一次，以消除其孔壁的附著物。但如何刮刀壓力過大損壞模板，則該模板被廢棄。

控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)其中一指標(biāo)為開孔位置偏差，根據(jù)開孔位置偏差是由X、Y坐標(biāo)共同評價，其選擇控制圖應(yīng)為多變量控制圖，本文選擇使用靶心控制圖對開孔位置偏差進(jìn)行控制研究。

1 多變量控制圖

多變量分析研究Hotelling’s T2，其控制圖主要的想法是利用新觀察值與歷史數(shù)據(jù)平均值之間間距離的概念。圖1的中心點（軃）為其數(shù)據(jù)的平均值，從點 A（x，y）到平均值的直線距離為

但T大到一定程度時，認(rèn)為A點顯著，也就是極有可能發(fā)生異常。圖中，UCL表示上控制界線，LCL表示下控制界限。實際上，T2統(tǒng)計量是將多元樣本觀測值轉(zhuǎn)化為一元統(tǒng)計量，其基本前提是多元觀測值服從正態(tài)分布。T2控制圖由UCL以及抽取的數(shù)據(jù)點的T2值的描點序列組成。如圖1所示。

圖1 二元控制區(qū)

根據(jù)SMT模板位置偏差的兩個影響變量X、Y的影響因子相同原則，SMT模板位置偏差二元控制區(qū)應(yīng)為圓形區(qū)。根據(jù)Hotelling’sT2的變量分析，為了達(dá)到直觀顯示抽取數(shù)據(jù)點在控制圖中顯示的位置來體現(xiàn)孔位位置偏差程度，該系統(tǒng)將UCL與LCL界限轉(zhuǎn)換為圓形控制域，而抽取的數(shù)據(jù)點X、Y位置偏差值直接描點至二元控制坐標(biāo)，這樣就形成了靶心控制圖。

2 抽樣采集數(shù)據(jù)控制圖

抽樣方案：在SMT印刷商隨機選取一塊SMT模板，對其進(jìn)行影像測量，系統(tǒng)計算獲得開孔尺寸位置數(shù)據(jù)，為了衡量不同孔位的位置與Gerber文件獲取的標(biāo)準(zhǔn)位置的誤差值，本系統(tǒng)針對孔位采用的統(tǒng)計控制參數(shù)為孔位位置偏差，設(shè)孔位位置坐標(biāo)為（x，y），Gerber文件讀取的標(biāo)準(zhǔn)位置坐標(biāo)為（x0，y0），則孔位位置偏差（△x，△y）應(yīng)滿足△x=x-x0，△y=y-y0方程式。根據(jù)系統(tǒng)計算得到的開孔位置坐標(biāo)與Gerber文件提供的標(biāo)準(zhǔn)位置坐標(biāo)，系統(tǒng)計算得出開孔位置偏差數(shù)據(jù)，如表1所示。

系統(tǒng)選擇單值極差控制圖中單值的UCL為控制上限。根據(jù)常用計量值控制圖的類型與控制圖參數(shù)的計算公式與表1計算：

靶心控制圖控制下限LCL根據(jù)位置偏差值特性，可知：

LCL=0

圖2為系統(tǒng)繪制的SMT模板開孔位置偏差靶心控制圖：

圖2 靶心控制圖

從圖2可看出，位置中心X、Y偏差在第一象限的點最少，而其描點多偏左、偏下，系統(tǒng)分析其原因可能是開孔位置有規(guī)律性偏差或在焊錫過程中焊膏遺留在孔的右上方，故開孔位置應(yīng)偏向右上方進(jìn)行校正或通過增加孔右上方的坡度防止焊膏停留在孔右上方。