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精明的工程师使用实体模型

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By Robert Rowland
　　本文介绍，模型元件(dummy component)与试验板是行业的无价工具，如果没有它们，工艺开发会更加费用昂贵。
　　模型元件 - 什么是模型元件？模型元件是生产上使用的、功能元件的、非功能的机械复制品。它们用于工艺开发、机器演示、设备评估、培训和鉴定。在多数情况中，它们与非功能的试验板一起使用。工艺开发是有关反复试验、成功与失败、和最终工艺改进。研究与开发(R&D)不可避免地产生缺陷、报废元件和报废板。在这种做法中，模型元件和试验板比功能元件和板更加节约成本。
　　大约在12年前，SMT就对模型元件产生了需求。SMT比插件安装技术更加复杂，因此要求更多的装配工艺评估和开发。工艺评估，如高速元件贴装，可能消耗大量的元件。工艺和制造工程师需要低成本的代替元件和板用于研究开发。功能元件和板通常浪费太高。模型元件和试验板可用于各种活动，包括：
· 锡膏评估
· 胶的评估
· 印刷能力的研究
· 贴装能力的研究
· 回流焊接温度曲线建模
· 波峰焊接温度曲线建模
· 返工能力与建模
· 清洗与清洁度评估
· 操作员培训与鉴定
· 元件标记与标识
· 统计过程控制的测量
· 设备维护与校准
· 机器评估与演示
　　大多数表面贴装和插件安装元件的结构与形式都有模型元件。从各供应商那里可以购买到一部分的模型元件，包括：
· 轴向与径向引脚元件
· 双排引脚封装(DIP)
· PGA(pin grid array)
· 连接器(插件安装)
· 表面贴装无源元件(0603, 0402, 等)
· 金属电极面(电阻、二极管)
· 小外型晶体管(SOT)
· 小外形元件(SOIC, SOLIC)
· 小外形J形引脚(SOJ)
· PLCC(plastic leaded chip carrier)
· QFP, TQFP(quad flat packs)
· 薄的小外形封装(TSOP)
· PBGA(plastic ball grid array)
· CBGA(ceramic ball grid array)
· CSP(chip scale package)
· 连接器(表面贴装)
试验组件(Test Kits)
　　现在可以买到各种设计和结构的试验板。如果现在没有理想的试验板，一些供应商可能愿意生产一种新的试验板。试验板和有关的模型元件可以成套地购买。一套包括许多板和安装板所需要的许多元件。组件也包括X-Y贴装数据和锡膏模板的图形。
　　常见的试验组件包括：
　　微型无源元件。这些组件评估最新工艺的无源元件，如0402和0201元件。试验板含有一行行这些元件的焊盘，允许贴装大量的零件用于统计，这样就可以计算和建立工艺能力(印刷、贴装)。
　　密间距(fine pitch)元件。这些组件用来评估密间距元件(<=0.65mm)如QFP和TSOP。试验板含有对专门密间距元件或元件混合的焊盘图形。这允许用户分析印刷和贴装性能，因此可以计算和建立工艺能力(Cp/Cpk)。
　　面积排列元件(area array)。这些组件用来评估BGA(1.00, 1.27, 1.50mm)和CSP (<=0.8mm)。试验板含有对专门面积排列元件或元件混合的焊盘图形。这允许用户分析印刷、贴装和回流的性能，因此可以计算和建立工艺能力(Cp/Cpk)。
　　混合技术(Mixed technology)。这些组件含有表面贴装和插件安装元件的混合。试验板含有对元件混合的焊盘图形和电镀通孔。这允许用户分析印刷、贴装、回流和波峰焊接的性能，因此可以计算和建立工艺能力(Cp/Cpk)。
　　典型地，装配完的板可以评估返工和清洁能力。操作员与工程师也可使用这些半来开发和提高返工技术。
使用模型零件(Using Dummy Components)
　　用于工程研究的表面贴装装配(SABER)板是使用模型元件(插件与贴装)的表面贴装试验板的一个早期例子。SABER试验板的开发是作为表面贴装技术协会(SMTA)Tri-Country(南加洲)分会主办的一个协作工程项目开始的，已设计出一个多用途的工艺评估PCB，整个分会都可以研究和学习。一个Tri-Country分会成员小组选择元件、设计板的布局和设计图形。原型板早在1992年即已生产。分会成员使用这些板来评估设备与装配工艺。SABER试验板最终受权给几个模型元件供应商，图形可以从SMTA得到。
　　我们已经使用模型元件和试验板有十年了，来评估密间距和面积排列的焊盘形式、板的表面涂层、锡膏与胶、模板设计与制造、和无数的机器评估。模型元件和试验板是行业的无价工具；如果没有这些东西，工艺开发会相当地昂贵。