如何定义和评估中国式的智能SMT生产线（上）
摘要：什么是中国式的智能SMT生产线？评估的标准只能是：符合中国国情，贴近自己产品的生产特点和需要；实用、质量、效益、敏捷、精益的有效融合，不片面追求大而洋、面面俱到的形象工程；在处理科学和技术的关系时，更侧重于技术性；面对先进技术与成熟技术的选择时更应注重技术的成熟性；系统运行稳定、可靠。围绕上述原则，本文重点分析了组线设备的智能化要求，组线线体自动化技术的构成。在技术的前瞻性、先导性、探索性上创新突破，实现跨越发展，弯道超车。
关键词：工业4.0，中国制造2025，SMT，智能制造 ，工业自动化，CIM，SPC，APC。
1 强国之基
《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，工业化和信息化融合迈上新台阶。我国仍处于工业化进程中，与先进国家相比还有较大差距。制造业大而不强，关键核心技术与高端装备对外依存度高（例如高速贴片机）。实现中国制造由大变强，中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量的转变，重点在制造业，难点在制造业，出路也在制造业。与世界先进水平相比，中国制造业仍然是大而不强。坚持走中国特色新型工业化道路，加快新一代信息技术与制造业深度融合，大力推进智能制造，促进电子制造业数字化、网络化、生产设备的智能化改造、提高精准制造、敏捷制造能力。从而达到提质增效，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的电子制造文化，实现我国电子制造业由大变强的历史跨越。
2 推进产品制造智能化
2.1 智能制造
智能制造是一种高度网络连接、知识驱动的制造模式，是面向产品全生命周期，实现在感知条件下的信息化制造。也就是说：要实现产品从客户需求到产品生产过程的全面自动化。
智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来，将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证和市场销售等)。以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化，从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动。并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。显然，智能制造也可以说是智能技术与产品制造技术的深度融合与集成，如图1所示。
图1 智能制造
整个产品制造链涵盖了产品设计的可制造性（DMF）、可检测性（DMT）、可维修性(DFS)的约束。；、原材料进厂的工艺性要求、生产线的布局、人员的技术素质、各工序、工步工艺参数窗口的设定，质量控制标准、生产环境要求及产品进入市场的每一个要素：人、机器、物料、方法、测量、环境等都应进行不同的操控，包括系统设计、过程建模与控制，数据学习与决策。
智能制造所依赖的大数据，均应由产品制造工艺过程中积累，从产品制造过程质量波动中验证。这些数据配合先进计算机仿真和建模，将创建强大的“制造智能”，实现生产节拍的变化、柔性化、高效率化及敏捷的产品定制，这是实现产品智能制造大数据的基础。
在智能制造车间，紧扣关键工序智能化、生产过程智能优化控制，从单个机械动作，到多个嵌套操作，乃至生产调度管理等，存在着多变量耦合和多参数要求的复杂特性。均需要针对过程的具体特性，建立智能制造标准体系和信息安全保障系统，搭建智能制造网络系统。通过信息技术、传感器、智能执行机构、电脑、生产管理软件等来管理每个生产过程的操作，通过工业自动化与信息技术（IT）的融合，最终实现提升工业制造的全面自动化及智能化的目标，从而使工厂的生产效率和质量得到大幅度的优化提高。
2.2 电子产品后端制造的智能化
⑴ 电子产品后端制造的定义：电子产品制造是一个广义的定义。任何电子产品的制造均可划分为：前端制造和后端制造。
电子产品后端制造是指非标准的电子组件的制造组装、分系统（分机）及总系统（整机）的机电一体化互联（如SMT、THT及手工等）的各种操作的集合，统称为后端制造或筒称为电子装联。
显然，后端制造，特别是分系统及总系统的机电一体化互联（如SMT、THT等），实现智能制造将面临着极大的挑战，这也将是我们国家由电子制造大国走上电子制造强国的主战场。
⑵ 电子智能装联的实现：智能装联系统为电子产品生产开创了一种分析、建议和应对生产环境的新模式。其中，传感器起着关键的作用，传感器将监控每一个重要的装联参数，甚至制孔和装联工具也配备了传感器。不少参数还设置了控制窗口范围限制，系统时刻检测和评估组装状态，关注任何偏差的动态变化。
智能装联中通过多种、多层次的智能集成，逐层消除不确定性，增加系统智能。加强虚拟的实时能力，整合集成为：产品流程、工艺流程、信息流程，这些流程将决定智能装联的成败。
⑶ 电子装联中的控制作用：电子装联是一个三维的多层次、多尺度、机电互连的复杂系统，若用系统工程来研究解决的话，就需要将制造系统进行分层次、分系统求解，最后再集成为系统整体。在这一过程中，由于智能装联远远超出了传统的自动化和机械化范围。因此，可能要遇到一系列新的控制思维和技术。取舍这些新思维、新技术时，应遵循下列原则，以确保智能装联系统运行的高可靠、高稳定、高效率、高敏捷及高精益等目标。
① 尽量采用成熟技术：先进技术未经转化为成熟技术之前，往往是不可靠的。记得上世纪六十年代。国家在工业技术革新中大力推广数控线切割技术、可控硅技术、射流技术等。但由于当时这些先进技术并未经过较广泛的工业应用，积累经验而转化为成熟技术，故最后几乎都成了技术革新成果展示的形象工程，并来创造有价值的工业效益。
历史是一面无情的镜子，任何先进技术都必须经过反复试验，转换成成熟技术后，才可应用于高可靠、高稳定、高质量的工业生产中。特别是在当前实现电子智能制造系统中，要特别引以为戒。
② 要尽量多采用简单而可靠的技术：智能生产线要长时间连续运动于工业生产中，不仅要术运行中要隐定，而且还要可靠。因此，这样的系统在工业运行的平均无故障期周时间应确保下列要求：
MTBF ＞ 20000Ｈ
笔者2003年曾为公司引进世界上最先进的，有铅和无铅兼容的智能波峰焊接系统─美国ELECTROVERT公司研制的ELECTRATM氮气保护波峰焊接设备。该设备在公司投入工业运行后，平均每天运行24 H（含备动时间），一年运行都在330天以上，连续近十年未作过大修(MTBF＞70000H)。这正是国产设备的最大差距所在，国内几家电子后端制造的大型公司，都不敢选用国产设备的原因正在此。
事实证明，简单就是可靠性。美国在载人宇航中，由于地面作记录用的自来水笔在真空中书写时不易出水。为此，美国耗费了不少人力物力，专门研究了供宇航员大空作记录用的大空笔，而苏联则非常实际，就是选用了铅笔作宇航员在大空中作记录用笔，省钱实用，而且还可靠。正是在设计理念上的不同，导致了苏联的宇航飞船比美国的航天飞机更可靠。
③ 将复杂问题简单化：香港城市大学李涵雄教授，在湖南长沙“2016 人工智能湖南论坛”上，所作的“智能制造中的控制及智能化的作用”的演讲中提到：“…整个工业制造链涵盖多种生产设备和工艺过程：从单个机械动作，到多个嵌套操作，乃至复杂的生产调度管理，因而存在多变量耦合和多尺度的复杂特性。需要针对过程的具体特性进行不同的操控，包括系统设计、过程建模与控制，数据学习与决策。因为这取决于人的思维，我们的解决问题的思维是将复杂问题简单化，所有的复杂运算都化作为加减乘除，这是基本的现代化理论。”将复杂问题简单化，就可以使智能控制过程省去一些高阶因子的干扰，从而使控制过程更稳定和更可靠。控制过程的隐定和可靠，其直接效果是使智能装联生产线有更高的产出和更好的产出质量。
3 如何定义中国式的智能ＳＭＴ生产线
3.1 我国现代电子装联技术的发展
3.1.1 电子装联技术是实现智能ＳＭＴ生产线的基础
电子装联技术是电子产品后端制造中的支撑技术，是衡量一个国家电子制造水平的重要标志，是实现电子制造智能化和高可靠性的重要基础，是智能电子制造大数据的最主要来源。
电子装联技术是一门集电子电路技术、电子制造工艺技术、电子元器件技术、材料技术、微电子技术、机械结构制造技术、金属学及其冶金技术、物理、化学、气象及其地球气候地理分区等多科学交叉的综合性工程技术。
3.1.2 我国电子装联技术的发展为什么滞后于日本、韩国由于不同的国家和不同的地区有不同的国情、产业政策、地理气候特点，决定了各国电子装联技术发展有不同的特质和差异。
①从无到有、从小到大的发展历程：改革开放政策的实施和SMT、SMC/SMD等技术的快速发展，驱动了我国电子制造业迈入了以SMT为特色的全新时代。尽管我国错过了20世纪七、八十年代，亚洲电子信息产品制造业整体起步的有利时机，选择了不断完善的基础设施、优惠的税收政策、低成本的劳动力、巨大的潜在市场等为条件，吸引外资投向中国，以驱动国内电子产业发展历程。至此，我国的SMC/SMD、SMT产业开始进入从无到有、从小到大的不断发展历程。
② 迈上世界电子制造大国：2000年中国加入WTO后，全球的电子加工业纷纷落户中国，许多跨国大公司也纷纷把生产基地迁来我国，助推了我国的电子制造业跨入了世界大国的位置。中国真正成为了世界上最大的电子加工工厂。
③我国电子装联技术的发展之路：以SMT为例，在亚洲地区的发展有以下几种与国内发展不同的模式，可大致归纳如下：
㈠日本采取的是引进技术，然后投入巨资从基础研究做起，对包括元器件、设备、材料、工艺、管理等在内的所有方面进行了全面开发，形成了一个完整的电子制造工艺体系。
㈡ 韩国受当时经济发展水平和国力的限制，采取从日本引进智力，有选择地自主开发模式，经过多年的努力，使得其电子信息产品制造业获得了高速发展，最具代表的是韩国三星公司。
㈢台湾地区采取的是吸引留学生和在美、日等国相关企业就职的人才回台创业，在工艺技术的引进、消化、吸收和再开发方面不惜血本，利用为跨国OEM企业代工的契机，成长了一批像富士康等全球电子信息产品代工业的佼佼者。
上述情况的背后，更应引起我们关注的是：超过90%的外商投资企业，都是在其本土设备和人员配备精良，专门从事新技术、新产品及关键工艺技术研发的母公司生产线上，完成其产品制造工艺和流程的制定的。这里的关键技术研发过程都未传递到位于本国之外的子公司去，甚至你去了他们的母公司也不一定能让你看得到的。在中国工厂的本地工程师只是这些工艺流程的依葫芦画瓢的执行者，我们从中并没有学到什么核心的工艺技术，这些工厂只不过是它们制造链在境外的延伸而已。
3.2 如何定义中国式的智能SMT生产线
历史是一面镜子，我们应该从我国现代电子装联工艺技术的发展历程中，吸取些什么有益的东西呢？
3.2.1 在现有基础上创新发展
经过近十余年来电子制造业的蓬勃发展，我国的现代电子制造装联工艺技术已自行体系。
特别是在一些大公司（如中兴、华为等）承担PCBA组装生产任务的SMT、THT生产线，均已实现半自动化，部分关键组线设置也已具备了初步智能化的能力。我们仅需要对这些已运行多年的半自动化生产线的运行经验和积累的大数据，组线设备的智能控制理念等，按照预期的智能化适应性要求和我国国情，对其进行一次系统融合。按照优胜劣汰、去伪存真、去粗存精、质量、效率、敏捷、精益、可靠的原则，先虚拟一条有中国特色的示范智能SMT生产线的仿真方案。再经过深入的技术分析和论证后使其实体化。这样就有可能使我国由电子制造大国向电子制造强国的奋斗中，实现跨越发展，弯道超车，少走甚至不走弯路的效果。
3.2.2 组线方案
目前PCBA表面组装生产线的组线，按照所生产产品的复杂程度的不同，在电子制造业界存在下述三种主要的组线形式。
① 简昜型：主体组线设备为：焊膏印刷机、中速（或多功能）貼片机、再流焊接炉、AOI(配装在焊膏印刷机之后)等，如图2所示。
图2简昜型SMT线
② 普通型：主体组线设备有：焊膏印刷机、高速貼片机、多功能貼片机、再流焊接炉、２台AOI(AOI1配装在焊膏印刷机之后、AOI2配装在再流焊接炉之后)，如图3所示。
图3普通型SMT线
③ 标准型：主体组线设备有：焊膏印刷机、高速貼片机、多功能貼片机、再流焊接炉、3台AOI (AOI1配装在焊膏印刷机之后、AOI2配装在高速貼片机之后、AOI3配装在再流焊接炉之后)，如图4所示。
图4 标准型SMT线
3.2.3 线体运行的物理环境要求
正常气象环境是指：气温为15～25?℃，气湿为45～75%RH，气压为860～1060毫巴时的大气环境。然而对大量使用微电子器件和高速、高精度运行的工艺装备来说，保持“正常气象条件”未必就能完全满足要求。在现代电子产品的生产中，不但要求气温、气湿和气压保持在较小的范围内波动，而且还要求环境空气洁净、噪音小、静电管理措施完备。否则任何一项工作环境因素的异常，圴会对智能控制造成严重干扰，甚至导致生产线停线。因此，为了彻底消除环境因素对智能SMT生产线的干扰，首先必须确定智能SMT生产线工作场地的物理环境要求：
· 温度：23±3℃；
· 湿度：50±10%RH［同时兼顾MSD及SSD等器件的安全性要求）；
· 气压：场地内部封闭，对外部保持正压，出入口应设置25米静止空气廊道；
· 空气洁净度：ISO?：8级(100K)；
· 噪音：≤60db；
· 照明：工作面的光强度至少应有1077勒克斯，光照柔和；
· 静电强度：＜100V；
· 电磁环境：工作场地应避免有大功率辐射源的电磁场、强磁场。
3.2.4 组线设备的选择
目前SMT用设备：如焊膏印刷机、贴片机、再流焊接炉、AOI等均不同程度地具备一定的智能控制功能。因此，选择作为智能SMT组线设备时，要特别关注下述事项：
① 要选择那些智能控制功能非常完备的设备，这样组线就可以简化额外的硬、软件的配置数量，节约成本，增加运行的可靠性；
② 必须选择技术成熟，运行可靠，MTBF ＞20000H的设备。运行不可靠，故障不断，效率低下，产品质量问题多，这就完全丧失了智能化的意义。
③ 设备应自备有强大的SPC控制功能，单台设备均应有完备的互联网数据链传递及远程控制功能。笔者在2003年为公司导入ELECTRATM智能无铅波峰焊接设备的调研中，在深圳IBM生产计算机主板的工厂调研时，现场一台我们正在关注的设备突然停机，使我们吃了一惊。此时，一位工程师赶来，看了一下配置在焊接机后面的AOI显示的图表后说，这是美国总部管理部门发出的停机指令。只见他消除了AOI图表上的异常趋势后，焊接机便又自动恢复了正常运行。这些停机和重启指令均是由美国总部通过卫星发来的，当时我们感觉真科幻。
3.2.5 无人车间和无人生产线
目前常听到一些议论话题如：要模仿国外建无人智能SMT生产线及无人智能SMT车间，我们认为这不符合目前我国国情，在技术和控制上都还不大成熟的情况下，建设无人智能SMT生产线等，将面临下列严重挑战：
① 多尺度、多时空及其不确定性；SMT生产线是一个很复杂的系统工程过程，从焊膏印刷、贴片到再流焊接，每一个工序都是由若干个子系统过程组成。即使是单动作也是由多级控制动作嵌套而成，都存在多时间和多时空的不同尺度问题。例如贴片工序：将由成百上千单个元器件及部件，快速而准确地贴装到PCB的相应互连图形上，就是一个典型的多时间、多时空的不同尺度问题。
当将成百上千个元器件和组件，通过再流焊接互连在PCB焊盘上时，又遇到一个极为复杂的三维温度场的控制问题。一个搭载了元器件的PCB经过再流焊接区时，要求整块PCB上的温度场分布均匀一致。因此，又形成了一个时空和三维热量分布的空间关系问题。
在组装互连形成一个复杂的大组裝件（PCBA）过程中，由于对组装互连质量的在线检测很困难，甚至是不可能（如BGA、CSP等），这就导致了互连质量存在着很大的不确定性，所以往往需要人的干预。由于上述原因，显然在我国建无人智能ＳＭＴ生产线以及无人智能SMT车间，都是不合适的，也是不符合我国当前国情的。
② 智能制造的挑战：由于企业、制造业的复杂性和多样性，无法标准化，所以智能化应该如何实现智能感知、智能控制和智能决策，这是应该充分考虑的。
任何一个工业工程都有动态系统，对于动态系统传统做法是先介入，然后消除不确定性再进行控制。在大的不确定性情况下，控制方程的主体就很难得到，从而就只能用学习的方法去获得被控对象的模型。
智能制造中最基本的工作就是：传感、建模、学习。传感、建模及学习的最终目的是消除不确定性(随机性)。不确定性有：数值不确定性、随机不确定性和空间不确定性。当主要数学模型丢失的时候，就只能以随机不确定性的随机分布形式来做判断。
不同的目标，建立的模型也会不同。制造中智能主要就是解决不确定性问题，人工智能是一种方法和工具，人工智能关注的是敏捷性而非精确性。
③智能的形成：感知让我们获得信息，经过逻辑决策再行动。机器自身的自适性，可以通过大量的运算实现。有了数据后，就可以提取知识，建立控制模型。模型有两类：一类是数据模型，确定了就可以让机器去执行；还有一类遈不那么确定，比较模糊（信息获取不完整）的语言规则，就用于决策。设计是控制的最低级，决策判断的逻辑控制是最高层。
总之，智能制造系统是多尺度的问题，因此智能制造是多尺度的集合，是多学科的交叉和集成。对其研究只能专注于某个方面，不可能涵盖智能制造的所有领域。
3.3 组线工序智能化的解决方案
3.3.1 智能焊膏印刷
① 影响焊膏印刷质量的变量 ：焊膏印刷工艺是整个SMT工艺流程中的关键工序。据统计SMA组装过程中的缺陷现象，约有70%是源自此工序。归纳起来影响焊膏印刷工艺质量的变量是：
㈠ 印刷设备：包括过程能力系数（Cp/Cpk）、自动光学对准系统的准确性和可靠性、对位精度、印刷的重复精度、上、下料控制的准确性、离板机构的稳定性、SPC控制功能、钢网的自动清洁能力、印刷支撑系统等；
㈡ 金属模板：如材质、厚度、开口形状、开口尺寸、开孔壁形状、宽厚比、开孔与焊盘的比例、制造工艺及孔壁的光洁度、释放焊膏的能力、模板开孔与PCB之间的定位精度等；
㈢ 刮刀：如类型、材质、形状、硬度、尺寸、安装角度等；
㈣ 焊膏：如类型、化学成分、颗粒大小和形状、黏度、滚动性、脱膜性、触变性、存贮温度和期限、回温条件及搅拌方式及其控制、钢网寿命、车间寿命等；
㈤ PCB基板：如尺寸精度、变形、阻焊层的平面度、元器件的共面性、表面洁净处理等；
㈥ 印刷工艺参数：如印刷压力、速度、厚度、刮刀角度、刮刀宽度、刮刀空行程距离、焊膏滾动高度、分离速度、基板支撑机构、基准点识别模式、印刷闲置或印刷时间、擦网方式及要求等；
㈦ 操作环境：空气温度、湿度、空气洁净度、大气气压等。
② 焊膏印刷中常见的不良现象：焊膏印刷常见的不良现象可归纳，如图5所示。
图5 焊膏印刷常见的不良现象
③ 印刷大数据的获得：就焊膏印刷本身来说，如此众多的不确定性因素，要靠设置大量的传感器来感知，这几乎是不可能的。经研究分析，还是要依靠技术创新，先尽力减少不确定性因素，使智能制造过程得到简化。例如：
㈠ 采用室温稳定型的新型焊膏取代传统焊膏：由于这种新型焊膏不需冷藏，没有回温过程，属拿来就用。消除了传统焊膏的存贮温度和期限、回温条件、搅拌速度及其控制、钢网寿命、车间寿命等不确定性因素。此类新型焊膏材料，德国汉高公司和国内唯特偶均有产品供应。
㈡ 利用焊膏印刷机自身的3D SPI和数据处理功能在线进行：最新型的焊膏印刷机上，为减少工艺缺陷和改善整体的工艺产出，设计配置了包括：3D－SPI (联机检查)系统、模板擦拭和真空清洗系统，自动基板支撑放置系统，以及基板与模板间的对位系统。它可实现各个级别(从抽样到100%)的检查。
通过焊膏印刷机制造商提供的嵌入式焊膏3D SPI系统，能在线、自动完成印刷焊膏高度、体积和面积的测量。
3D SPI检测方法是使用激光测量印刷焊膏的高度，但三维俯视PCB板摄像机只能取得沿焊膏铺展单轴向的一组数据，无法表示印刷焊膏的全部实际高度。但它却可以反映出印刷焊膏的立体形貌变化，整个印刷焊膏铺展面呈不均匀状态，如图6所示。
图6 3D SPI检测焊膏印刷的立体形貌
最近深圳锝煊智能科技有限公司，创新的3D SPI PMP（正弦光投影）技术及BMB（正弦条纹投影）技术，成功地解决了3D SPI激光测量的不足。
④ 焊膏印刷智能化 ─ AOI 3D SPI网络远程闭环实时监控独特的AOI 3D SPI焊膏检测系统的激光扫描机构，能检测焊膏铺展面及精确定义焊膏的体积或重量，如图7所示。AOI检查出来的数据和图像信息首先要通过局域网，输出汇总到服务器的数据库中；然后相应的维修站，通过查询服务器数据库，得到测试仪输出的数据和图像信息，并对相应的图像信息再次人工确认，将真的不良件和误报的不良件区分，同时这些人工确认后的信息也返回服务器数据库内，供以后的数据统计分析使用。
图7 AOI 3D SPI网络远程闭环实时监控
AOI 功能软件模块包括:维修站、离线编程系统等软件、启动数据库网络等。各个模块可以工作在不同的电脑上或者同一台电脑上。
IAT 信息分析终端：包含SPC功能,实时统计检查分析的结果不仅可以用于数据的获取,方便程序调整，也可以用于工艺制程的分析。
理想的系统将在过程失控之前，就能自动地改正任何印刷问题，其结果是实时的、闭环的、能够运行于印刷机上检查焊膏印刷，分析结果和按要求改正过程。它将提供三个不同级别的印刷过程控制。
· 首先：是内部检查开环过程，印刷机使用内部2D面积检查来捕捉焊膏图形；
· 其后：将测量数据放入一个SPC包，作实时监测；
· 然后：SPC数据从印刷机传入个人计算机，通过这里的专家软件分析数据、提供有关过程和机器性能的建议给工程师或操作员，作出推荐的改进行动。
控制的第二级别是内部检查的闭环过程，专家系统决定作什么改变，并发出遥感命令给印刷机，印刷机自动响应作出调整。
控制的第三个级别使用外部的焊膏检查系统(具有3D能力)，测量焊膏高度，面积、体积和质量。因为3D系统是外部的，通常在线装配，它有更多时间用于检查过程，可以在下一块PCB印刷的同时进行。
外部检查系统收集的大量数据，通过SPC软件包处理和分析。由于其使用了3D能力，趋势很快被认同。这种实时分析帮助预测和在造成生产停线的缺陷趋势之前，就让印刷机作出调整。
3.3.2 智能贴片
① 影响贴片质量的变量 ：
㈠ 设备选件及备件：如贴片吸嘴、切刀、橡胶带、密封圈、传感器、元器件送料器；
㈡ 对准与支撑：如贴装头与PCB板对准能力、PCB板的支撑类型和尺寸；
㈢ 元器件包装规格、尺寸、间距，送料器选用；
㈣ 贴装设备：如Cpk、吸嘴形状、吸着高度精度、贴装高度精度、贴装精度、对元器件的识别能力、贴装压力及其自调节能力等；
㈤ 吸嘴对所贴装的元器件尺寸、质量、贴装速度、贴装精度的适应能力：
㈥ 贴装过程中的受力：贴装头的移位和吸嘴所受到的力的作用，如图8所示；
图8 贴装过程贴装头吸嘴的受力
㈦ 工艺参数：贴装高度、贴装压力、真空吸力、吹气、贴装速度等；
㈧ PCB弯曲变形；
㈨ 有关的操作人员技术水平。
② 贴装工序中常见的不良现象：在SMT贴装工序中常见的不良现象，归纳起来大致如下：
㈠ 偏位：这是贴片中发生率最高的一类缺陷现象。偏位定义及其要求，如图9所示。
图9 贴装偏移(图中：A ≤ 25%W；Ｂ＝０)
㈡ 侧立：贴片中出现侧立现象是不允许的。
㈢ 元器件损伤：贴片中元器件损伤的是不允许的。
㈣ 贴装抛料率：贴装SMC/SMD过程中抛料率应 ＜ 5ppm。
③ 贴片大数据的获得：理想的贴装平台优势是建筑在能够为大批量，高复杂性电路组装提供高柔性与可扩展性。其核心是可扩展、多功能贴装模块，每个贴装头均应智能化。
㈠ 离线测评及控制：
· 人工测评及控制：人工测评及控制是小型电子组装企业生产中常采用的方法。
· AOI 测评及控制：它是由人工取样，在离线的AOI上进行，测试的数据经AOI上的SPC软件处理后分别输出均值与极差两个控制图，再由人工根据两个控制图所反映的趋势对工艺条件作出调整。
㈡ 在线测评及控制
· AOI测评及控制：此方法与上述介绍的离线AOI测评及控制方式完全相同，唯一的不同，就在于后者是在线的，如图10所示。
图10 在线AOI测评及控制
· AOI测评及闭环控制：AOI测评及闭环控制，如图11所示。此时AOI的SPC处理和控制功能，不仅要输出均值和极差两个控制图，而且还要形成“偏移”的修正量，并反馈到贴装机相对应元器件贴装位置的数据库进行修正，以减小偏离量，实现闭环控制目的。
图11 AOI测评及闭环控制
④ 贴片的智能控制
㈠ “自置传感系统”：对于激光“自置传感系统”对准技术，由于这种耐用贴装头的轻型机构，在运行中很少产生热量，故其对贴装精度影响极小。具备高的抗电磁干扰水平，转动速度柔性控制，软件新算法可扩展对各种器件封装形状（包括用户自定义封装）的复制。更宽广的封装形状与改进的精确度，使得在这种平台上可完成各种精细间距多引脚数IC器件的贴装，改进了SMT整线的平衡生产。
㈡ PCB对准技术：贴装系统在设备运行中都使用摄像装置来对准、识读PCB基准标志，当被搜索的PCB板通过设备传送时，事实上就已引入了不精确的因素。新型贴装头机械结构具有极高的一致性，可在少于二秒的时间内完成更换，以致更换新的贴装头可不需要重新校准，SMT生产线也不致于停机。
㈢ Z轴贴装力的控制：贴装系统每个模快的智能化与快速通讯能力的优越性，是提供重新获得Z轴贴装力控制的机会。由此，Z轴运动的气动调节装置，可通过伺服线性电机变换该系统能对Z轴高度、贴装力与接触力进行精密控制。可防止应力过大造成元器件的微裂纹，确保每个元器件的贴装力和高度，达到快速贴装和更高的产能。
㈣?无缺陷贴装：平行贴装系统的每一个贴装头有自己的元器件对准系统与控制装置。每个贴装头都可完成真空吸嘴编辑，操作者可以在不停机的状态下，进行真空吸嘴定位与质量检查和问题诊断。
平行贴装系统可建立数据报告，如生产日期，用户传动轴的运动与转动，为维护提供依据等。区域智能化也能提供对每个真空吸嘴气动控制系统的监测，在搜索后，检查卷带的位置，保证小型元器件被吸持在真空吸嘴下面的正确位置，并可靠吸持。真空吸嘴装置的过滤器可防止系统的污染。
㈤ 元器件贴装工艺：贴装过程包括：PCB送入→元器件吸持→移动元器件对准(CA)→识别→移动元器件到PCB上方→基准对准系统检查识读PCB基准标志→贴装元器件→贴装头返还送料区→PCB送出。在这九个工序中，唯一有效的是贴装元器件，其他工序仅仅是辅助，故尽可能并行完成。例如：一组批吸持元器件CA可与贴装头并行移动（飞行对中，飞行定向），吸持与贴装并行（双道贴装），这就提高了贴装速度，减少了贴装时间。为满足这个要求，还可使用一个"群体顾客化"战略。将特殊的产品对准不同的顾客。为了达到“群体顾客化”，可在同一或不同的时间段内使用同一条生产线，生产数十种或更多种不同的产品。这种生产方式的变化能确保对制造效率最大化和柔性化的需求。
⑤ 智能贴片控制应达到的工艺要术：
㈠ 不良品率和Cpk：在大批量生产中，贴装工序要求的不良品率应≤5ppm、故要求贴装工序实际的工艺能力系数应≥1.50才行。
㈡ 关键工艺参数：关键工艺参数是指能全面反映工序状态，又适合于数据釆集的工艺参数。正确通过对这些参数的Cpk分析和SPC评价，就能确定该工序的工艺水平。定量评价该工序是否处于统计控制状态，并在出现失控（或失控倾向）时帮助查找原因。在贴装工序中最能反映贴装质量水平的工艺过程控制参量的是“偏移”。
㈢ 贴装压力：贴装圧力是指在贴装过程中，当元器件接触焊膏后贴装头作用在元器件上的压力。贴装压力过大，元器件陷入焊膏中过深，焊膏被挤出印刷区外，造成再流焊接时产生钎料珠、桥连，甚至损伤元器件。而贴装压力过小时，元器件是浮游在焊膏的表面，再流焊接时易发生移位。元器件的贴装压力是随元器件大小和形状有关，一般元器件为1～3N,而对异形接插件为25～50N。
㈣ 真空吸力：通常贴装机对元器件进行吸着时，吸嘴内的真空压大均为-400～-600mmHg左右。元器件在贴装过程中的受力，除了元器件的重力外，贴装头和吸嘴在作旋转运动时还将发生离心力。重力和离心力是作用在吸嘴外部，而且有可能超过吸着力，从而导致抛片。
