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在SMT生产线中放置AOI系统
2003-12-21    Ray P. Prasad       点击: 10088
在SMT生产线中放置AOI系统

  本文介绍几种检查方法,分析了如何选择在SMT生产线放置AOI系统的位置。

  有各种检查和测试方法使用在电子工业中。视觉检查方法是最普通和低成本的,但非常依靠操作员的。X射线方法成本高、速度慢,能力有限。自动光学检查(AOI, automated optical inspection)速度较快但价格昂贵。在线测试(ICT, in-circuit test)和功能测试有时也作检查工具使用,但其能力也是有限的。本文,我将讨论视觉和AOI方法。

视觉检查
  最普遍和广泛使用的检查方法是视觉检查,使用2~10倍的放大镜或显微镜。J-STD-001要求对于引脚间距大于0.020"的所有元件使用2~4倍的检查。对于引脚间距0.020"或以下的密间距元件要求10倍的放大系数。更高的放大系数应该只用作参考。

  视觉检查的主要问题是,决定于操作员,因此,是主管的。例如,如果相同的装配给不同的检察员,他们将报告不同的品质水平。对这个情况的一个普通反应是减少人为因素,转向众多的自动检查系统中的一种。

自动光学检查(AOI)
  由于电子工业元件进入到更密间距个球栅阵列(BGA)元件,锡点的视觉检查已经变得或者很困难或者不可能。还有,如前面所讨论的,甚至是在可行的时候,视觉检查也是非常取决于操作员。因此,工业已经转移到自动检查系统。市场上有许多系统,价格范围很大。新的机器不断介绍到市场。

  在选择所需的机器时,你需要决定你想要AOI系统作什么。例如,你想机器指出丢失的元件、元件的极性、贴装精度、锡膏印刷或焊点的品质吗?重要的是记住,多数AOI机器当用来确认错误极性或丢失的元件时工作正常,但用来精确地确认焊锡点的品质可能是具挑战性的。

  不管使用哪一种设备类型,一般的AOI系统的要求应该包括精度、可重复性、速度、计算机辅助设计(CAD)兼容性、和误失效与误接收(当使用机器作锡点品质检查时的一个非常普遍的问题)。

  有时,错误认为自动检查系统可用来过程控制,通过改变适当的变量来实时地纠正缺陷。对于大多数系统,现在这可能是有希望的想法,因为许多需要防止问题的改变都要求人为的干预。

  实时地控制焊接点品质的唯一方法是,假如焊接与检查系统集成在一起。用这样一个集成系统,焊接点或者停止或者继续,取决于单个焊接点热量输入要求。在在传统的回流焊接工艺如对流中简直不可能。现在,具有闭环检查特性的激光焊接系统可以买得到,来达到这一目标。

  可是,没有真正可以指出一个给定缺陷和确认其原因的系统。缺陷分析可能要求人为干预和工程判断。例如,自动检查系统很大程度上依靠焊点的质量和密度(少锡、多锡或无锡)。可是,有不止一个原因的缺陷可能永远不能只放入这三类中的一类,以满足自动检查系统的需要。少锡可能由空洞、焊接圆角不足或锡膏不足所引起。对这些缺陷的改进行动是不同的,需要人为的判断和干预。

检查主导思想
  有两种检查主导思想:缺陷防止或缺陷发现。适当的方法应该是缺陷的防止,因为其重点是在过程控制和通过实施改正行动来消除缺陷。在这样一个方法中,AOI机器或者放在SMT生产线的锡膏印刷机之后,或者放在元件贴装之后。

  使用发现哲学的人把检查机器放在SMT线的很后方 - 在回流焊接炉之后。这是制造工艺中的最后步骤,以保证没有坏品逃出工厂。

  从主导思想上说,许多人不认同检查的预防方法。如果你同意这个思想,那么你应该在生产线哪里放置AOI系统呢?

  第一个选择是将AOI系统放在锡膏印刷正后面。因为许多缺陷与锡膏量和印刷品质有关,这是AOI系统的一个好位置。这样一个系统应该监测什么呢?只有锡膏的X-Y尺寸,包括误印或锡膏体积(X-Y-Z)?锡膏体积测量将比X-Y测量慢,但提供更有用的数据。这个在某些应用中比其它应用更为关键。例如,对于陶瓷排列包装,锡膏体积对达到所希望的焊点品质非常关键。

  第二个选择是把AOI系统直接放在射片机之后。这里,可检查误放或放错的小元件,包括电阻和电容,以及BGA和密间距元件的锡膏品质与体积,这些元件是用生产线内射片机之后的不同的贴片机贴装的。使用其视觉能力,它们通常对较大的包装有更好的精度。

  第三个选择是将AOI系统放在密间距和BGA贴装机器后面(回流之前),来检查误放的密脚、BGA和其它大元件。这是一个好位置,因为大多数缺陷与密脚元件有关。这些是对于预防哲学主张者的选择。

  如果你集中在发现的方法,你有第四个选择 - 将AOI系统放在回流焊接之后,查找品质差的焊点。这对于那些想要保证不可接受的焊点在发货给最终用户之前发现到的公司是一个好方法。

  第五个选择是结合使用预防和发现两者思想,将AOI系统放在每一个工艺步骤之后 - 锡膏印刷、射片机、BGA和密脚贴装、和回流焊接。这个选择可能是供不起的。

  多数人有有限的预算,必须决定在SMT线的哪里放置系统。如果只购买一台AOI系统,你可能想要把它直接放在射片机之后,你可以检查两个主要问题 - 较小元件的误贴装或错误和BGA与密脚元件的锡膏品质与体积。还有,这是决定整个品质的最关键的位置。

结论
  锡点检查是一个事后的步骤。一个更有效的方法是采取预防措施。即,实施过程控制来保证问题不发生。这是否意味着检查不必要呢?完全不是。检查将不得不继续完成缺陷收集的反馈,以监测工艺过程和实施改进行动,因此问题不会发生。

  RAY P. PRASAD is an SMT Editorial Advisory Board member and author of the textbook Surface Mount Technology: Principles and Practice. Additionally, he is president of BeamWorks Inc. (www.beamworks.com), a supplier of selective automated assembly systems, located in Portland, OR and founder of the Ray Prasad Consultancy Group, which specializes in helping companies establish strong internal SMT infrastructure. Contact him at P.O. Box 219179, Portland, OR 97225; (503) 297-5898 or (503) 646-3224; Fax (503) 297-0330; Web site: www.rayprasad.com

责任编辑: skylee
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