Как применяется система автоматического оптического контроля (AOI) в производстве печатных плат
После почти 112 лет усилий система автоматического оптического контроля (AOI) наконец-то успешно применена на производственной линии печатных плат (PCB). За этот период количество поставщиков AOI резко возросло, а различные технологии AOI также достигли значительного прогресса. В настоящее время, от простых камерных систем до сложных 3-D рентгеновских систем контроля, многие поставщики практически способны предоставить оборудование AOI, которое может быть применено ко всем автоматическим производственным линиям.
За последнее десятилетие производительность принтеров для нанесения паяльной пасты и автоматов установки компонентов SMT была улучшена, что повысило скорость, точность и надежность сборки изделий. Таким образом, была повышена производительность крупных производителей. Увеличение количества компонентов в SMT-корпусах, предоставляемых производителями компонентов, также стимулировало развитие автоматизации на линиях сборки печатных плат. Автоматическая установка компонентов SMT практически полностью исключает ошибки, которые могут возникнуть при ручной сборке на производственной линии.
В индустрии производства печатных плат миниатюризация и денатурация компонентов всегда были тенденцией развития. Это побудило производителей устанавливать оборудование AOI на своих производственных линиях. Потому что больше невозможно проводить надежное и последовательное обнаружение плотно расположенных компонентов и вести точные записи обнаружения, полагаясь на ручной труд. AOI, с другой стороны, может проводить повторные и точные проверки, а хранение и выпуск результатов проверки также могут быть оцифрованы.
Во многих случаях проверка и регулировка принтера для нанесения паяльной пасты и процесса сборки инженерами-технологами могут гарантировать, что уровень загрязнения паяльной пасты (разбрызгивание) на производственной линии составляет всего несколько частей на миллион (ppm). Для производственной линии с высокой производительностью/низким смешиванием типичный уровень загрязнения паяльной пасты составляет от 20 частей на миллион до 150 частей на миллион. Практический опыт показал, что трудно обнаружить загрязнение каждого типа паяльной пасты только путем отбора проб и тестирования образцов печатных плат. Только проводя 100% контроль всех печатных плат, можно гарантировать больший охват контроля, тем самым достигая статистического управления процессом (SPC).
В значительной степени существует лишь очень небольшая часть конкретных типов загрязнений паяльной пасты, и возникновение этих загрязнителей паяльной пасты может быть связано с определенным производственным оборудованием. Во многих случаях вы также можете приписать возникновение загрязнения паяльной пасты конкретному устройству. Однако для некоторых переменных, таких как смещение компонентов (из-за эффекта самокоррекции в процессе оплавления), невозможно проследить до конкретного производственного этапа. Поэтому, чтобы обнаружить все загрязнения паяльной пасты, необходимо проводить 100% контроль на каждом производственном этапе на производственной линии. Однако в реальности, из-за экономических соображений, производители печатных плат не могут тестировать каждую печатную плату после завершения каждого процесса. Поэтому инженеры-технологи и менеджеры по контролю качества должны тщательно учитывать, как найти наилучший баланс между инвестициями в контроль и выгодами, приносимыми увеличением производства.
Вообще говоря, как показано на рисунке 1, вы можете эффективно применять AOI после любого из четырех производственных этапов на производственной линии. В следующих абзацах будут представлены применения AOI после четырех различных производственных этапов на производственной линии SMT PCB. Мы можем условно разделить AOI на две категории: предотвращение проблем и обнаружение проблем. В следующем описании контроль после нанесения паяльной пасты, установки (поверхностного монтажа) устройств и установки компонентов можно классифицировать как предотвращение проблем, в то время как последний этап - контроль после оплавления - можно классифицировать как обнаружение проблем, потому что контроль на этом этапе не может предотвратить возникновение дефектов.
◆ После нанесения паяльной пасты: В значительной степени дефектная пайка происходит из-за дефектной печати паяльной пастой. На этом этапе вы можете легко и экономично удалить дефекты пайки на печатной плате. Большинство 2-D систем обнаружения могут контролировать смещение и перекос паяльной пасты, недостаточные области паяльной пасты, а также брызги припоя и короткие замыкания. 3-D система также может измерять количество припоя.
После установки (чип) устройств: Обнаружение на этом этапе может обнаружить отсутствующие компоненты, смещение, перекос (чип) устройств и направленные дефекты (чип) устройств. Эта система обнаружения также может проверять паяльную пасту на площадках, используемых для подключения компонентов с малым шагом и матрицей шариковых выводов (BGA).
◆ После монтажа компонентов: После того, как оборудование установит компоненты на печатную плату, система обнаружения может проверить наличие отсутствующих, смещенных и перекошенных компонентов на печатной плате, а также обнаружить ошибки в полярности компонентов.
После оплавления: В конце производственной линии система обнаружения может проверить наличие отсутствующих, смещенных и перекошенных компонентов, а также дефекты во всех аспектах полярности. Система также должна обнаруживать правильность паяных соединений, а также дефекты, такие как недостаточная паяльная паста, короткие замыкания во время пайки и поднятые выводы.
При необходимости вы также можете добавить методы оптического распознавания символов (OCR) и оптической проверки символов (OCV) для обнаружения на этапах 2, 3 и 4.
Дискуссии инженеров и производителей о плюсах и минусах различных методов обнаружения всегда бесконечны. Фактически, основными критериями выбора должны быть тип компонентов и процессов, спектр дефектов и требования к надежности продукта. Если используется много BGA, корпусов с чип-масштабом (CSP) или компонентов с перевернутым чипом, система обнаружения должна применяться на первом и втором этапах, чтобы максимизировать ее эффективность. Кроме того, проведение контроля после четвертого этапа может эффективно выявлять дефекты в недорогих потребительских товарах. Для печатных плат, используемых в аэрокосмической, медицинской и безопасной продукции (автомобильные подушки безопасности), из-за чрезвычайно строгих требований к качеству может потребоваться проведение контроля во многих местах на производственной линии, особенно после второго и четвертого этапов. Для этого типа печатных плат можно выбрать рентгеновские лучи для контроля.
Если необходимо оценить используемую на производственной линии AOI, необходимо различать системы, которые могут выполнять только обнаружение, и системы, которые могут выполнять измерения.
Системы обнаружения, которые могут только искать дефекты, такие как отсутствующие компоненты и неправильное размещение, не могут предоставить инструменты для управления процессом, поэтому они не могут быть использованы для улучшения производственного процесса печатных плат. Инженерам все равно придется настраивать производственный процесс вручную. Однако эти системы обнаружения и быстры, и недороги.
С другой стороны, измерительная система может предоставить точные данные для каждого компонента, что имеет большое значение для измерения параметров производственного процесса. Эти системы дороже, чем системы обнаружения, но при интеграции с программным обеспечением SPC измерительная система может предоставить информацию, необходимую для улучшения производственного процесса.
В целом, не является всеобъемлющим для людей оценивать качество системы обнаружения только на основе ее точности отчетности об ошибках, то есть отношения истинных ошибок (точная отчетность об ошибках) к ложным тревогам (ложная отчетность об ошибках). Если измерительную систему необходимо оценить, необходимо также полагаться на результаты оценки точности измерительной системы в меньшем диапазоне допусков. Статистическое управление процессом
Наконец, если вы хотите эффективно использовать данные из системы AOI, чтобы помочь вам контролировать производственный процесс, тем самым позволяя вашей компании достичь более высокой производительности и большей прибыли, вы должны владеть следующей информацией:
Точные данные измерений
Воспроизводимые и повторяемые измерения
◆ Близость к измерению событий во времени и пространстве
А также процесс измерения в реальном времени и вся информация, относящаяся к производственному процессу
Установка системы AOI во время процесса печати или монтажа может помочь вам устранить другие переменные процесса, накопленные в процессе производства. Предполагая, что вы измеряете, сместились ли компоненты после оплавления, собранные вами данные не могут отражать точность процесса монтажа. Вы должны измерять результаты как после монтажа, так и после оплавления. Но эта информация практически бесполезна для управления монтажом устройств. Учитывая тенденцию мониторинга развития, установка системы AOI рядом с процессом, который вы должны контролировать, может быстро исправить параметр, который вот-вот перейдет к следующему этапу. В то же время обнаружение на близком расстоянии также может уменьшить количество несоответствующих печатных плат до процесса обнаружения.
Хотя большинство пользователей AOI в электронной промышленности по-прежнему сосредоточены только на контроле после пайки, будущая тенденция миниатюризации компонентов и печатных плат потребует более эффективного управления процессом с обратной связью. Системы AOI, которые могут предоставить эффективные решения для обнаружения и измерения, будут привлекать все больше и больше пользователей, и инженеры также будут считать инвестиции в такие системы более стоящими. Для всех клиентов AOI будет продолжать играть важную роль в улучшении производственных линий продукции и увеличении выхода готовой продукции.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
