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AOI技術在SMT生產上的實施技巧與策略

攻略神州視覺2015年01月23日次瀏覽

  隨著印刷電路裝配變得更小和更密,自動光學檢查(AOI)設備正被越來越多地用來監視和保證電路板組件的品質。目前用于PCB裝配檢測的自動光學檢測設備比起若干年前已經有了很大的改善。先進的光學鏡片、創新的光線設計方案、增加了的放大倍數以及復雜的算法已經能夠實現在較高生產率的情況下,獲得較高的缺陷捕獲率。

  AOI已成為有效的過程控制工具,它可以幫助制造商提高在線測試(ICT)或功能測試的通過率、降低目檢和ICT的人工成本、避免ICT成為產能瓶頸、縮短新產品產能提升周期以及通過統計過程控制(SPC)改善成品率。

  作為對傳統測試方法經濟、可靠的補充,AOI被用做測量印刷機或組件貼裝機性能的過程監測工具,其優點包括:

  1)檢查和糾正PCB缺陷,在過程監測期間進行的成本遠遠低于在最終測試和檢查之后進行的成本。

  2)能盡早發現重復性錯誤,如貼裝位移或不正確的料盤安裝等。

  3) 為工藝技術人員提供SPC資料。AOI技術的統計分析功能與SPC工藝管理技術的結合為SMT生產工藝的適時完善提供了有力的武器,PCB裝配的成品率進而得到明顯的提高。隨著現代制造業規模的擴大,生產的受控越來越重要,對SPC資料的需求也不斷增長。AOI系統的應用將越發顯出其重要性。

  4)能適應PCB組裝密度進一步提高的要求。隨著電子產品組裝密度的大幅提高,傳統的一些測試技術,如ICT等,已不能適應SMT技術的發展要求,0402片式組件的出現已經使ICT無法檢測,而AOI則不會受這些因素的影響。

  5)測試程序的生成十分迅速。AOI設備的測試程序可直接由CAD資料生成,十分快捷。與ICT相比,由于無需制作專門的夾具,其測試成本也大幅降低。

  6)能跟上SMT生產線的生產節拍。目前許多工廠在生產過程中對PCB組件進行檢驗主要依靠人工目檢,但是隨著PCB尺寸的加大和組件數的增多,這種檢測方式已經不堪重負。而AOI測試目前能做到0.1秒/幅的速度,可以滿足在線檢測的要求。

  7)檢測的可靠性較高。檢測的要素是精確性和可靠性,人工目檢始終有其局限性,而AOI測試則避免了這方面的不利因素,能保持較好的精確性和可靠性。

  應用策略與技巧

  檢測設備所放置的位置可以實現或阻礙檢查目標,不同的位置可產生相應不同的程控信息。一般說來,實施AOI的目標是要改進全面的最終品質,所以把設備放在過程的前面可能沒有放在后面的價值大。把設備放在前面是因為在過程的早期維修缺陷的成本大大低于發貨前的維修成本?墒,許多缺陷是在生產的后期出現的,意味著不管前面發現多少缺陷,發貨前還是需要全面的視覺檢查。

  與其它測試技術相比,AOI技術十分方便靈活,可用于生產線上的多個位置,其中有三個檢查位置是主要的:

  1)錫膏印刷之后。檢查在錫膏印刷之后進行,可發現印刷過程的缺陷,從而將因為錫膏印刷不良產生的焊接缺陷降低到最低。典型的印刷缺陷包括以下幾點:焊盤上焊錫不足或過多;印刷偏移;焊盤之間存在焊錫橋。在這個階段可生成一些定量程控資料,如印刷偏移和焊錫量信息,而有關印刷焊錫的定性信息也會產生,供生產工藝人員分析使用。

  2)回流焊前。檢查是在組件貼放在板上錫膏內之后和PCB被送入回流爐之前完成的。這是一個典型的檢查位置,因為這里可發現來自錫膏印刷以及機器貼放的大多數缺陷。在這位置可以產生定量程控信息,提供貼裝設備校準的信息,該信息可用來修改組件貼放或表明貼片機需要校準。

  3)回流焊后。采用這種方案最大的好處是所有制程中的不良都能夠在這一階段檢出,因此不會有缺陷流到最終客戶手中。對多種類/小批量產品生產而言,在回焊焊后放置AOI可能是更有效的一種策略。

  引進AOI設備的意義

  引進AOI設備的意義首先在于克服人工目檢的局限性。目前在產品生產過程檢測上主要依靠人工目檢,由于人工檢驗的主觀性,其檢驗結果并不十分令人信服,而且對于高密度復雜的表面貼裝電路板,人工目檢即不可靠也不經濟,而對微小的組件,如0603、0402等,人工目檢實際上已失去了意義。

  另外,引進AOI設備可以改變先進生產設備與落后檢測方式的不協調。目前許多PCB組裝生產企業斥巨資引進了先進的SMT生產線,但是與之不相協調的是,在全自動的生產線上仍有一排排的檢測工人的身影,并制約著工廠產品質量的進一步提升。引進AOI設備,勢必會在這方面有大幅改善,進而提高工廠的企業形象。

  盡管AOI技術目前還存在著諸多問題,但其發展前景十分看好,各種設備紛紛被推出,許多先進的制造廠家都引進了這一檢測技術,如中興、華為等,并在實際使用過程中獲得了許多有益的經驗。引進這一新技術,將會促進工藝技術人員盡快接觸熟悉這一新技術,從而能有效利用這一新技術去改善目前生產品質。

  避免AOI測試的局限性

  由于AOI技術是一項新技術,還有一些不完善的地方,因此在引進上不能盲目。對于正在考慮引進這一新技術的企業,建議在對各種型號AOI設備進行仔細調研的基礎上,先引進一臺適合的AOI設備離線使用,主要用于工廠所有SMT生產線產品的抽檢工作,另外若生產線出現特別的問題,也可根據情況對某條線特別的位置(如回流焊后等)進行全檢,這樣既兼顧了設備的利用率,同時又考慮了對工廠所有SMT生產線進行監控的要求,并節約了生產投資。若使用情況良好,可考慮再引進幾臺AOI設備在線使用,以改變目前主要依靠人工目測的現狀,提高工廠的自動化生產水平。

  任何事物都不可能是十全十美,AOI技術也存在其不足之處:如,AOI系統不能檢測電路錯誤;對不可見焊點(如BGA)的檢測也無能為力;AOI檢測設備的可靠性、準確性不能令人完全信任;SPC應用不夠成熟等。需要指出的是,由于上述局限性的存在,AOI還不能完全取代ICT、X射線測試等其它技術,應通過與其它技術一起使用來達到最佳的測試效果。

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