為保證當今電子產品的品質以及降低生產廠商的廢品和返修成本,SMT組裝過程中的在線檢查正在成為一種需要。在SMT組裝過程中主要有三種檢查:元件貼放前的錫膏檢查、回焊前的貼片檢查以及回焊后檢查,回焊后檢查通常都包括了一些焊點的檢查。
隨著元件尺寸不斷縮小,板子變得更小更密,元件貼放速度更快以及生產周期更短,元件貼放的線上檢查也變得更加普遍。象元件對位不準、漏件及元件角度不正確等錯誤造成的缺陷通常會占到焊后所出現缺陷的一半以上。
作為這樣的做法,檢查過程花費的時間對于在線式應用而言是很重要的。用人工檢查每塊板的組裝情況已經落伍,在線式自動系統在規定時間內應該能夠足以完成這項工作。很多人都不愿意增加總體制造時間來做檢查。因為產品的生命周期變得越來越短,而且一條SMT生產線上要生產多個不同的產品,所以更短的編程時間和產品換線時間都是很重要的。
元件檢查能力
對任何檢查系統來講一個重要的方面是系統的檢查能力。如今的線路通常在一塊板上有上千個元件,如果檢查的結果報告了很多錯誤,線上操作員就不得不要經常地對系統的結果作第二次檢查,造成時間耽誤。元件貼放檢查能力不夠通常是由于板子或元件的變化造成的。那些對PCB的顏色或鍍層變化敏感或者嚴重依賴特殊光照技術的系統,都可能在顏色或光線發生改變時出問題。
一個檢查系統至少應該能測量出每個元件的XY位置及θ角度,并能檢查器件的極性。每個器件的位置應該再和CAD數據相對比,以判斷元件位置是否在容許的范圍內。檢查結果在容許誤差范圍之外的元件應該標識出來,并且將測量值收集匯總以便更新SPC圖。
亞洲(包括日本)制造廠商的發展方向一直都是朝向在板子焊接完后才使用的焊點檢查工具。最近,許多生產商也認識到在回焊前檢查每塊板并發現問題的成本要更低一些。這些廠商開始采用焊錫膏和元件貼放檢查系統。
檢查技術
目前,有兩類技術可以用來作在線式元件貼放檢查。
攝像機系統
攝像機可以拍取PCB的影像,然后進行分析以判斷在各區域是否存在缺陷。攝像機系統運行動作很快,但是由于它要依賴PCB反射光線的亮度,因此這種系統對光照情況的變化或材料改變比較敏感。
大多數采用攝像機影像拍攝的系統都有可編程光照功能,可以對每個位置或元件生成最佳影像。隨著板子復雜程度增加,光線反差或陰影帶來的問題也會增多。由于每個圖像變得更加復雜,圖像處理也變得更為困難,而且過程時間也會延長。
激光元件檢查系統
這種檢查系統采用一個激光掃描器生成一幅PCB三維立體圖像。這幅三維圖像是根據PCB表面及元件的高度作出的,對元件顏色的改變沒有那么敏感。這種掃描系統還可產生類似于CCD攝像機產生的那種二維灰度圖像,可以用來識別一些幾乎沒有高度差別的物體,比如板子的基準點,或者用來鑒別錫膏內的元件引腳。
激光掃描可以提供非常準確的元件位置測量值,這些測量值非常重要,有助于減少出錯報告的數量,而且還可以為最佳過程控制提供所需的信息。
降低成本
在線式元件貼放檢查系統的作用表現在幾個方面。在元件貼放后立刻檢查出來的缺陷比回焊后再發現的同樣缺陷更容易修復,且修復成本也更低。在回焊之前很容易將元件移動到正確位置上,或者添加一個遺漏的元件。而在焊錫膏回焊以后進行返修則需要特殊的工具和訓練,在某些情況下還會有損壞PCB和元器件的危險。
能夠正確地標識出每塊PCB上的缺陷是很重要的,但是工藝控制能力有助于消除元件貼放發生缺陷的成因,以及減少實際產生的缺陷數量。如果焊錫膏的涂敷和元件貼放都符合規范的話,在回焊爐內就只會產生很少的缺陷。實時SPC圖可以顯示出貼放的位置,指示出系統何時發生漂移,或者貼放變得不很準確。
目前,SMT板子要求高速高精度的元件貼放。在線式元件貼放檢查系統需要能夠在缺陷發生時就將其發現,減少高成本的焊后返修。在線式檢查工具還能加強對貼片工藝的認識以及提高SMT生產率。有了對焊錫膏和元件缺陷的探測就可以無需再用到昂貴的焊后檢查系統。
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