電子制造業(yè)經(jīng)常交換使用周期和吞吐量兩個術(shù)語，事實(shí)上，它們在機(jī)器性能的量度工作中是兩種不同的因素。雖然機(jī)器周期是指示機(jī)器性能的一個重要指標(biāo)，但在評估工藝設(shè)備時將總吞吐量作為主要的度量標(biāo)準(zhǔn)仍然非常重要。 
 

    影響一條 SMT 生產(chǎn)線產(chǎn)量的因素是多種多樣的，經(jīng)常提到的一個因素是錫膏印刷設(shè)備的周期。過去，“機(jī)器周期”用作主要設(shè)備生產(chǎn)吞吐量的一個重要指標(biāo)，但對一臺模板印刷機(jī)或其它電子制造設(shè)備來說，它僅僅是量度真實(shí)產(chǎn)量的一個因素。電子制造業(yè)經(jīng)常交換使用周期和吞吐量兩個術(shù)語，事實(shí)上，它們在機(jī)器性能的量度工作中是兩種不同的因素。

    周期
    周期的定義是機(jī)器可以完成的電路板的裝卸、對位等基本功能任務(wù)的速度。一般包含以下內(nèi)容：電路板進(jìn)出機(jī)器的運(yùn)動、電路板按已定目標(biāo)（模板基準(zhǔn)標(biāo)記）進(jìn)行校正、電路板運(yùn)動到其必須的位置，以及電路板傳送到下道工序的時間。機(jī)器主要功能的實(shí)際完成（在本例中是錫膏的實(shí)際印刷）一般要依賴于定義機(jī)器周期的各個公認(rèn)元素。大多數(shù)情況下，錫膏印刷設(shè)備的供應(yīng)商只把機(jī)器的周期定義為印刷電路板送進(jìn)、送出機(jī)器，以及印刷電路板按已定目標(biāo)（模板基準(zhǔn)標(biāo)記）校正的過程。

    很多時候真正的印刷動作并不包括在錫膏印刷機(jī)的周期內(nèi)。印刷動作在很大程度上依賴于使用的錫膏和生產(chǎn)的基板尺寸。大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備刮板的的運(yùn)動速度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于實(shí)際錫膏印刷的要求。許多客戶仍在使用那些必須緩慢印制的錫膏，這經(jīng)常成為錫膏印刷工藝周期的一個主要時間因素。正是由于材料會產(chǎn)生很多影響變量，設(shè)備制造商便將周期的定義內(nèi)容縮減為自己可控的那些項(xiàng)目。

　　我們應(yīng)該把機(jī)器周期定義考慮得更寬泛一些，以使更好地理解機(jī)器吞吐量與設(shè)備利用率。更寬泛的定義除了包括上述所有功能，還需加上機(jī)器執(zhí)行的所有“間接”(overhead)功能。“間接”功能定義是：不直接包括在電路板傳送和準(zhǔn)確印刷錫膏的實(shí)際操作中的所有其它機(jī)器功能。大多數(shù)的現(xiàn)代錫膏印刷機(jī)都可以執(zhí)行許多“間接”功能，如模板清洗、二維(2D)印后檢驗(yàn)、模板上錫膏的涂覆等，有些更先進(jìn)的系統(tǒng)甚至提供對錫膏印刷的三維(3D)印后檢驗(yàn)、慢速脫離(snap-off)、定位支撐針的安裝，以及對統(tǒng)計(jì)過程控制和其它管理與質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集功能，作為機(jī)器的附加功能。

　　當(dāng)采用機(jī)器周期的這種擴(kuò)展定義時，很難對錫膏印刷機(jī)設(shè)備作出比較，因?yàn)橐话闱闆r下這些功能代替了手工和離線的保證工藝質(zhì)量功能。必須花時間來徹底理解每個“間接”功能如何完成自己的任務(wù)，才能夠?qū)C(jī)器的性能作出正確的評估。在證明某項(xiàng)功能的價(jià)值時，機(jī)器執(zhí)行間接任務(wù)的速度當(dāng)然是主要考慮因素，同時，還必須考慮機(jī)器將以怎樣的精確度和可重復(fù)性執(zhí)行間接操作。許多印刷設(shè)備能夠并行地執(zhí)行幾個“間接”功能，這樣不會由于增加功能造成吞吐量的實(shí)際損失。如果機(jī)器可以并行地執(zhí)行兩、三個“間接”功能，并且仍能提供“最佳”的精確度和可重復(fù)性，則該機(jī)器（按照上述擴(kuò)展定義方法）就具有最快的機(jī)器周期。

　　吞吐量

　　吞吐量定義為：在給定的時間周期內(nèi)，可以生產(chǎn)出多少合格的印刷電路板。雖然機(jī)器周期是指示機(jī)器性能的一個重要指標(biāo)，但在評估工藝設(shè)備時將總吞吐量作為主要的度量標(biāo)準(zhǔn)仍然非常重要。對任何電子制造廠而言，重要的度量標(biāo)準(zhǔn)之一是“今天制造的電路板中有多少是可發(fā)運(yùn)給客戶的？”一條優(yōu)秀的印刷電路板裝配線應(yīng)該是100％的組裝一次通過所有板級和功能級的測試，而無需任何補(bǔ)充或修理，即100％的FPY（直通率）。

　　如果一臺印刷機(jī)的能力超出了一條制造生產(chǎn)線的吞吐量需求時，使用一些額外的印刷功能將對產(chǎn)量施加正面的影響，如增加模板的刮擦頻率、降低脫離速度，或者增加關(guān)鍵元件的檢驗(yàn)等。電子制造工作是靠制造優(yōu)質(zhì)電路板來獲得效益，而不是依賴某臺機(jī)器的運(yùn)行速度。當(dāng)考慮吞吐量指標(biāo)時，我們必須考慮許多影響因素，然后才是基本的機(jī)器周期。

　　有效評估印刷機(jī)的實(shí)際吞吐量

　　為了有效評估一臺印刷機(jī)的實(shí)際吞吐量，必須考慮以下變量：
　　● 周期，及測量電路板上板、定位、送至印刷高度、回到傳送高度、下板的過程。但不包括實(shí)際的印刷動作。
　　● 印刷參數(shù)，包括：施加的力量、刮板運(yùn)動及速度參數(shù)等。這些參數(shù)受電路板尺寸、元件密度、元件間距以及錫膏構(gòu)成(由于不同的流變學(xué)特性，大型元件一般意味著不同的速度)的影響。
　　錫膏印刷周期的優(yōu)化需要使用可以快速印刷的錫膏。電路路尺寸越大，實(shí)際印刷動作對周期長短的影響就越重要。如果我們的錫膏每秒只能印刷 2 英寸，用它加工一塊 12 英寸電路板的過程要耗時 6 秒種。如果換用一臺每秒印刷 8 英寸的錫膏，則印刷時間可以降低為 1.5 秒。
　　● 是否使用刮板或封閉印刷頭。
　　封閉印刷頭節(jié)省了將錫膏涂覆在模板上的時間。即使使用了自動錫膏涂覆系統(tǒng)，機(jī)器也要花時間將新的錫膏涂在模板上。當(dāng)要從一種電路板轉(zhuǎn)換到另一種電路板時，封閉印刷頭更顯示出獨(dú)有的優(yōu)勢。因?yàn)樗械腻a膏都已經(jīng)裝在封閉印刷頭中。在清潔模板前，只需從模板上刮去很少量的錫膏。并且由于下一種產(chǎn)品的錫膏已經(jīng)裝在印刷頭中了，錫膏的浪費(fèi)量也很少。
　　● 錫膏涂覆：在使用刮板時，如何向模板涂覆錫膏。影響它的因素包括涂覆方法（人工或自動涂覆），以及開孔密度和 PCB 的尺寸，這些將決定錫膏補(bǔ)充的頻率。
　　● 操作軟件的“易用性”
　　軟件必須易于使用。所有可控功能的操作都必須易于理解。軟件界面必須盡可能直觀以簡化操作。這有助于機(jī)器的組裝、轉(zhuǎn)換以及正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)長期生產(chǎn)的產(chǎn)量有很大影響。
　　● 模板清洗頻率與方法。
　　所有的錫膏印刷工藝都需要按某種頻度來清潔模板。模板擦拭的頻度是多種變量的函數(shù)，包括模板設(shè)計(jì)、印刷電路板的最后表面處理（熱風(fēng)整平 HASL、浸銀、浸鎳/金、有機(jī)可焊性保護(hù)層 OSP，等）、印刷過程中電路板的支持，等。即使是最優(yōu)設(shè)計(jì)的錫膏印刷工藝也必須進(jìn)行模板清潔，所以我們必須對某臺機(jī)器如何完成這一功能作出評估。所有的現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備均提供模板清洗功能。必須清楚是否需要在執(zhí)行模板清潔功能時使用真空或溶劑來協(xié)助清洗工作。
　　● 模板至電路板的慢速脫離距離與速度。所有系統(tǒng)都各不相同，由于密度越來越高，有些 PCB 板需要更慢的分離速度，以改善模板與沉積錫膏的分離。
　　● 印后檢驗(yàn)
　　大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設(shè)備都提供二維(2D)印后檢驗(yàn)功能，有些還可以為關(guān)鍵設(shè)備的錫膏沉積提供三維(3D)印后檢驗(yàn)功能。所有的 2D 和 3D 印后檢驗(yàn)系統(tǒng)的工作各不相同，所以，要了解可測量的各個變量、方法，以及懂得如何使用結(jié)果數(shù)據(jù)，這對評估附加工作的價(jià)值非常重要。
　　● 裝配與轉(zhuǎn)換方案，包括相關(guān)的 MTTA。
　　當(dāng)從一種產(chǎn)品變更為另一種產(chǎn)品時，需要進(jìn)行大量的錫膏印刷設(shè)備的轉(zhuǎn)換工作。許多錫膏印刷流程在一天里要進(jìn)行數(shù)次轉(zhuǎn)換。必須清楚你的設(shè)備要花多少時間才能從一種產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到另一種產(chǎn)品。哪些產(chǎn)品轉(zhuǎn)換變量對機(jī)器的優(yōu)化運(yùn)行特別重要？
　　● 工藝統(tǒng)計(jì)控制策略（SPC）
　　如上所述，吞吐量是在給定時間周期內(nèi)裝配完成的合格電路板數(shù)量。工藝質(zhì)量對實(shí)現(xiàn)最高吞吐量至關(guān)重要，因此必須盡可能“實(shí)時”地了解工藝運(yùn)行的情況。我們不能在生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)束后才通過發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)救式的優(yōu)化工作。我們必須提倡一種“前瞻”式的生產(chǎn)，防止形成一種只被用來發(fā)現(xiàn)缺陷的“反應(yīng)”式生產(chǎn)。
　　“前瞻”式生產(chǎn)的關(guān)鍵是一個設(shè)計(jì)良好且成功執(zhí)行的工藝統(tǒng)計(jì)控制(SPC)程序。那么，錫膏印刷設(shè)備的哪些功能有助于 SPC 程序的實(shí)現(xiàn)呢？
　　a. 操作人員培訓(xùn)與紀(jì)律
　　一個經(jīng)良好培訓(xùn)、遵守紀(jì)律的誠實(shí)操作人員是保證錫膏印刷工藝性能的重要因素。操作人員培訓(xùn)的內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出基本的機(jī)器操作。操作人員必須懂得與錫膏印刷工藝性能相關(guān)的所有因素，知道它們?nèi)绾斡绊懼圃爝\(yùn)行的整個過程，包括最終產(chǎn)品的質(zhì)量。培訓(xùn)非常重要，而遵守工藝紀(jì)律也同樣重要。操作人員必須在任何時刻、任何班次都以相同的方式完成自己的工作。管理人員和支持人員必須幫助并“指導(dǎo)”操作人員，確保他們理解并遵守操作步驟。電子制造是一個非常需要團(tuán)隊(duì)合作的過程，所有的人都必須積極參與進(jìn)來，將工作做到最好。
　　b. 工藝優(yōu)化（模板設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化等）
　　工藝優(yōu)化是工程師與操作人員用來理解、判斷和量化電路板錫膏實(shí)際印刷過程所有性能參數(shù)的手段，他們用這些知識來改善工藝過程。許多運(yùn)行參數(shù)都必須用統(tǒng)計(jì)方法（如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) DOE）進(jìn)行量化和優(yōu)化，包括模板速度、施加的力量、下降止動(down stop)、印刷行程長度，等。其它需要考慮的因素包括模板設(shè)計(jì)、印刷電路板設(shè)計(jì)與最終表面處理工藝、電路板支柱以及錫膏選擇等。印刷工藝經(jīng)常被認(rèn)定是生產(chǎn)線的主要故障來源，但必須記住，硬件本身只是整個方程的一個部分。如果沒有執(zhí)行正確的工藝或使用了不恰當(dāng)?shù)脑希词棺詈玫挠布O(shè)備也會出問題。
　　c.設(shè)備保養(yǎng)(PM)
　　影響吞吐量的一個非常重要的因素是機(jī)器的開機(jī)時間或停機(jī)時間，無論如何它們都會存在。如果一臺機(jī)器需要許多檢修工作，要花費(fèi)大量時間才能維持運(yùn)行，則它的周期再快也沒有價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器的最佳保養(yǎng)，設(shè)備所有者必須執(zhí)行一個嚴(yán)格的預(yù)防性保養(yǎng)(PM)計(jì)劃。必須制定每周/每月/每年的保養(yǎng)日程表來完成所需保養(yǎng)工作。
　　不幸的是，在我們的行業(yè)里這一點(diǎn)是最容易被忽視的。用戶一般都非常繁忙，設(shè)備日復(fù)一日不停地運(yùn)行。但他們忽視了一件首要工作，即 PM 程序。設(shè)備應(yīng)該有一個明確的文檔化的預(yù)防保養(yǎng)日程表，并應(yīng)該能在機(jī)器的普通 PM 區(qū)里方便地看到。必須毫不妥協(xié)地完成必需的預(yù)防性保養(yǎng)工作。設(shè)備所有者應(yīng)該監(jiān)控其設(shè)備在整個運(yùn)行過程中的性能數(shù)據(jù)，以確定 PM 日程表的任務(wù)增減。多次以后，我們就可以知道需要對供應(yīng)商推薦的 PM 程序作哪些調(diào)整，以適合某個特殊工藝或某種專門的 PCB 板。
　　優(yōu)化工藝的吞吐量
　　對任何人來說，獲得機(jī)器的周期性能是一件相對簡單的事情，所有的主要供應(yīng)商都會在機(jī)器規(guī)格中列出周期數(shù)值。然而，要找到吞吐量的信息則非常困難。控制錫膏印刷工藝吞吐量的很多變量都不是設(shè)備可以控制的。因此，要與供應(yīng)商一起找出關(guān)鍵屬性，以及優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，這一工作尤為重要。
　　為優(yōu)化工藝的吞吐量，必須從錫膏印刷設(shè)備開始，它提供了所有可控變量最優(yōu)大化的功能。然后，我們還必須與設(shè)備供應(yīng)商一同工作，他們具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠協(xié)助客戶優(yōu)化那些設(shè)備不可控的吞吐量變量。當(dāng)然，客戶不應(yīng)把一個錫膏印刷設(shè)備供應(yīng)商假定為錫膏印刷工藝的“專家”，設(shè)備供應(yīng)商可能是設(shè)備方面的專家，但他能了解并幫助優(yōu)化整個工藝嗎？客戶在選擇某款機(jī)器前，應(yīng)對供應(yīng)商對整個工藝的理解程度進(jìn)行評判。切記當(dāng)選擇一個設(shè)備供應(yīng)商時，你購買的不僅是設(shè)備，還有該公司的全部資源，包括服務(wù)、備件、工藝開發(fā)能力以及工藝優(yōu)化支持。
　　所有這些變量的結(jié)合決定了某個電路板設(shè)計(jì)的實(shí)際印刷吞吐量。正在選擇評估錫膏印刷設(shè)備的客戶必須了解比設(shè)備周期規(guī)格更多的內(nèi)容，要清楚設(shè)備以及設(shè)備供應(yīng)商的支持機(jī)構(gòu)可以協(xié)助優(yōu)化的所有吞吐量變量。客戶應(yīng)將設(shè)備的價(jià)值放在比設(shè)備成本更重要的地位。設(shè)備價(jià)值與設(shè)備成本的意義是不同的，正如設(shè)備周期與工藝吞吐量的差別一樣。因此，在長期應(yīng)用中，開發(fā)工藝所付出的努力將會為客戶回報(bào)一個更可預(yù)測和具備更高吞吐量的工藝過程。
 

    “前瞻”式生產(chǎn)的關(guān)鍵是一個設(shè)計(jì)良好且成功執(zhí)行工藝統(tǒng)計(jì)控制(SPC)程序。實(shí)現(xiàn)良好有效的SPC，需要求助于操作人員培訓(xùn)與紀(jì)律、工藝優(yōu)化、以及設(shè)備保養(yǎng)(PM)。