全國咨詢熱線
0755-29872617
139-2748-7895
深圳三本智造科技有限公司
高端SMT整線一站式服務商
您好!歡迎您訪問深圳三本智造科技有限公司官網!
搜索
1
技術支持
                                                 AOI在SMT貼片加工線上的應用
       
眾所周知,SMT生產的大部分缺陷分別產生于錫膏印刷和回流焊兩道工序,根據使用設備不同各家比例也不一樣。
       開始的時侯,AOI檢測技術是為了取代的人工檢測的不穩定而產生的。隨著AOI檢測技術的快速發展,現今先進的AOI系統不僅對缺陷進檢測,并提供了對缺陷趨勢的早期判斷,形成了做出正確工藝選擇所需的關鍵數據。對AOI系統產生的數據加以充分利用,解決生產過程中的問題,可以幫助大批量SMT貼片加工生產線大大降低故障率、提升產品合格率并削減返修成本,降低生產成本。
       正常情況下,很多SMT貼片加工廠將AOI放置在SMT生產過程中的2個位置,即:回流焊前和回流焊后。
       在爐前放置AOI也是非常必要的,雖然過回流焊時融化的錫膏的表面張力可以將貼片機貼裝元件時有輕微的坐標及角度偏移的元件拉回原位。在爐前放置AOI,可以準確定位此種錯誤,改善制程,在這位置可以將元件的偏移信息提供貼裝設備編程系統校準的貼片設備的生產程序;在此位置還可以及早地發現元件的錯漏反,即時糾正工藝錯誤;而且在此位置發現的錯誤的維修費用比在爐后發現的維修費用低很多。
       在爐后必需要放置AOI,它可以不僅從速度上,也從檢測能力上滿足檢測幾乎所有外觀缺陷的要求。通過AOI系統集成的強大的實時SPC功能,不僅可以檢測產品缺陷,而且可以通過SPC分析結果與產線工藝檢查節點的相互作用,不斷改善工藝水平,從而使生產達到一個較穩定的狀態。
技術支持
                                                SMT制程中SPI和AOI的區別是什么?

     
SMT制程中SPI和AOI的主要區別是:SPI是對于焊錫印刷的質量檢查,通過檢查數據對錫膏印刷工藝的調試、驗證和控制;而AOI分為爐前和爐后兩種,前者對器件貼裝進行檢測,于爐前檢驗貼件穩定度,后者對焊點進行檢測,于爐后檢驗焊接品質等。

       SPI(solder paste inspection,又名錫膏檢測)是對于焊錫印刷的質量檢查及對印刷工藝的調試、驗證和控制。它的基本的功能:

1、   及時發現印刷品質的缺限。SPI可以直觀的告訴使用者,哪些焊膏的印刷是好的,哪些是不良的,并且提供缺限種類提示。
2、   通過對一系列的焊點檢測,發現品質變化的趨勢。SPI就是通過對一系列的焊膏檢測,發現品質趨勢,在品質未超出范圍之前就找出造成這種趨勢的潛在因素,例如印刷機的調控參數,人為因素,錫膏變化因素等。然后及時的調整,控制趨勢的繼續蔓延。

      AOI(automatic optic inspection,又名自動光學檢查)是在SMT生產過程中會有各種各樣的貼裝和焊接不良,如缺件,墓碑,偏移,極反,空焊,短路,錯件等不良,現在的電子元件越來越小,靠人工目檢,速度慢,效率低,AOI檢查貼裝和焊接不良,運用的是影像對比,在不同的燈光照射下,不良會呈現不同的畫面,通過好的畫面與不好的畫面對比,即可找出不良點,從而進行維修,速度快,效率高。
技術支持
                             全新技術在三維錫膏檢測系統(SPI)的應用
   
目前,三維錫膏檢測系統(Solder Paste Inspection)在SMT產業中的應用已經越來越普及了。特別是在智能手機,平板,汽車電子,LED等高密度大產量的精密電裝領域中,SPI已經是一種對印刷工藝制成進行實時檢測的必要工具。
眾所周知,SPI從光源性質上分為激光和結構光柵兩種,從檢測方式上分為掃描和步進式兩種。這些傳統技術都有各自的優缺點。下面就簡單的做個綜述;
【激光技術利用單個或雙激光束對焊膏掃描成像,利用三角測量法進行高度檢測】
1) 投射光為激光,一般的激光束精度為5~10um。
2) 對于極小型元件會有檢測精度達不到的情況產生。
3) 檢測方式為掃描(Scan)。對機械驅動的精度要求很高,對環境中的震動較為敏感。
4) 對被測物體進行一次采樣,所測數據的準確性不高。
5) 激光束為紅色,對于某些顏色的線路板檢測有局限。
6) 桌面型的設備不可以做到自動檢測。

【結構光柵(俗稱白光)是目前所有的結構光柵檢測 都是基于相位調制輪廓測量技術(Phase Measurement Profilometry 簡稱PMP),是一種基于正弦結構光柵投影,離散相移獲取多幅變形光場圖像,再根據多步相移法計算出相位分布,最后利用三角測量等幾何方法得到高精度的體積測量結果。】
1) 投射光為白色結構光柵,檢測精度可達0.37um
2) 形成結構光柵的方式又分為兩種,一是采用在玻璃片上通過摩爾(Moire)效應產生,另一種是采用可編程光柵(PLSM)產生。
2.1)Moire光柵玻璃通過壓電陶瓷馬達(PZT)進行驅動,機械傳動的方式會隨著設備使用的時間而產生損耗。
2.2)PLSM完全采用軟件編制結構光柵并軟件驅動,無機械傳動部分。使用壽命長。
3) 檢測方式分為掃描(Scan)和步進(Step)兩種
3.1)掃描方式速度快,對機械驅動的精度要求高,對環境中的震動較為敏感。
3.2)步進方式(又稱Stop & Catch),穩定,精度高,對震動不敏感
4)對被測物體進行3次以上的采樣,所測數據的準確性高。
5)對顏色不敏感。
6)桌面型設備可以和在線型設備一樣通過導入JOB,進行自動全板檢測。
目前,激光技術由于精度和掃描檢測的特性已經不能滿足對錫膏印刷進行高速高精度檢測的要求了,所以逐步的在推出高端SPI的舞臺。取而代之的是結構光柵型技術,當今絕大多數的高端SPI均以采用這種技術了。
但現在市場上的SPI對常規的錫膏印刷檢測能力都沒有太大的問題,但對一些特殊工藝制成,卻有些不足的地方;對一些細微的缺陷能力檢測也有些不太為人知的弱點。下面就幾個具體的方面進行探討。
1. 常規的SPI采用的白光光源對PCB的顏色是不會產生影響的,但對于黑色(Dark PCB)和高亮度的PCB板(陶瓷PCB),由于這兩種PCB對結構光柵的反射程度與普通的PCB不一樣,所以成像時會顯示較暗的圖像。數據精度受影響,檢測誤報會大幅度增加。
       
思泰克光電采用專利授權的D-Lighting技術是建立在高端工業相機提供的特別功能,在采樣的8張照片中,以4張為一組,分別用高曝光模式和低曝光模式,在設置軟件中可選擇黑色,普通,高亮度的選項,并且可以獨立對曝光模式進行調整,從而可以保證對于不同亮度的PCB板都能取得明亮清晰的照片,完美進行圖像處理工作。
2. 目前SPI遇到的誤判主要有以下幾個方面:
1) 助焊劑或白線的高度造成橋接誤判。
由于SPI的檢測是建立在高度基礎之上的,對于橋接通常都是以相鄰的焊膏之間的高度連通量分析來判斷的。但由于不同產品的實際線路分布以及PCB板制造的工藝。白線的現實高度雖然很低,但也會被檢測到;助焊劑的溢出也會產生高度,但卻不是實際的橋接。這對于SPI判斷會造成不小的影響。
2) 由于目前所有的SPI在對低于30~45um的實際橋接都是用無法檢測出來。
因為SPI在檢測時,都會設置一個閥值,一般為30~45um。軟件會自動的將閥值以下的高度不列入計算范圍。如果某橋接高度小于這個閥值,就不會被檢測出來。
3) 焊膏周邊雜質的高度造成相對零平面上升導致的少錫誤判以及把助焊劑當場錫膏面積偏大誤判。
SPI在對每個焊點進行相對零平面計算的時候會自動擴大檢測范圍,將頻度圖中的低位點作為相對零平面來處理。但實際生產中,有可能在焊點周圍會有雜質的干擾,造成軟件無法確定究竟選取哪一個低位峰值作為相對零平面,從而對檢測精度造成影響。
(如下圖,沒有干擾時)
   
(如下圖,有干擾時)
   
思泰克光電的另一項專利技術就是利用二維RGB光源,對PCB板上的顏色進行過濾,只選取相應的有用的部分,過濾掉雜質干擾。通俗上講,是結合了AOI檢測的二維特性和SPI檢測的三維特性于一體。
 
★ 對應助焊劑或白線的高度造成橋接誤判及低于30~45um閥值以下的極低橋接。
思泰克設備先通過3D高度計算偵測在相鄰的兩個焊盤間是否有高度聯通量 。再通過2D RGB過濾算法計算高度聯通量的顏色是否和焊膏顏色一致。當兩個條件同時滿足時,才判斷為橋接。
★ 對應焊點周邊雜質的高度對相對零平面的影響。
首先通過2D光源對顏色進行過濾,將干擾的顏色過濾掉。只保留一個和基板顏色相同的相對零平面。 再通過3D的方法測得該相對零平面和焊膏高度之間的相對高度值。
3. 可編程結構光柵(PLSM)
采用的是德國尖端技術的核心部件。
1)通過軟件調制光柵周期。可以提供不同的結構光柵周期。
2)通過軟件控制結構光柵的相位變化,無任何的機械傳動部件。無損耗。
3)可以在不增加任何部件的情況下,調整有效檢測高度。(400um到1200um軟件可調)
4)可編程結構光柵因為其正弦光柵是通過軟件編程實現的,所以其在相移時也是通過軟件來實現,通過此種技術可以使相移誤差趨向于“0”,提高了量測精度。
(PLSM可編程結構光柵和Moiré紋玻璃光柵的實際圖像比較)
思泰克光電采用了多項常規SPI沒有的新技術,無論在設備檢測能力,抗干擾能力等方面都創造了一個新的發展空間。思泰克光電在軟件應用方面也有很大程度的創新,自主研發的Gerber轉換軟件,無論是274或CAD的導入,對拼板的自動處理功能可以真正支持到五分鐘編程。過程控制軟件(SPC)全面強大的分析工具為SPI的實際使用提供了工藝支撐。
思泰克光電的SPI產品在過去的歲月里,得到了廣大客戶的信任和支持。我也代表公司同
仁在這里對大家表示深深的謝意。同時,我們會更加努力的將產品做的很強大。繼續引領新的發展。
技術文章
                                                                             三維焊膏檢測系統的新發展

很長時間以來,各類的SMT制造和使用者都在致力于改進設備和制造工藝,以求達到更高的設備精度和產品一次通過率。元器件制造商推出的模塊越來越精密,客戶產品的功能越來越多,體積也越來越小。隨之而來的就是項目經理越來越多的煩惱,客戶的器件更小了,元件密度又高了,焊膏要用無鉛的了。。我的SMT可以做的到么?不良率能被有效的控制么?。。。這張訂單能接么??
所以近些年來,SMT的使用者正在加大對SMT的工藝質量監控手段,如在爐前爐后(特別是爐后)通過AOI來確定貼片和焊接的狀況已近被絕大多數的工程師和質量管理者所接受,但對焊膏檢測(SPI)所帶來的質量管理效益還存在疑問。總所周知的是,焊膏的印刷缺陷占到整個SMT工藝缺陷的70%以上,如2000年SMTA就公布的圖表所示:

    而焊膏印刷處于SMT的制造前端,如我們能在貼片前就將這70%的缺陷剔除,這對整線的一次通過率的影響是巨大的。并可以極大的降低元器件的損耗和加工成本。隨著越來越多隱藏引腳器件的使用,如uBGA,CSP,QFN,LGA…,使得回流爐后AOI的焊點檢測變成無法完成的任務,焊點測試覆蓋率隨著PCBA變得復雜而越來越低。由于節拍的問題只能用XRay做抽檢來做為補充,效率大受影響。3維SPI提供了新的解決方案,通過測量焊盤上焊膏的體積來保證回流后焊點的可靠性。這在高端電子產品如汽車電子,醫療器械,工業控制等SM
T生產線中得到驗證。
SPI作為測量系統,在精確提供焊膏的面積,體積,高度,形狀偏差等數據的同時,更重要的是結合工藝過程控制軟件(SPC)來分析這些數據的趨勢,而趨勢是表現了某種潛在因素而導致的結果變化,從而改進相關參數消除不良的趨勢。
焊膏印刷工藝在很長的時間內都是困擾工藝人員的難題,這是因為焊膏印刷工藝中包含了大量的不確定參數,如焊膏類型,成分,使用環境(溫度,時間,攪拌狀況。。。),鋼網厚度,開口方式,大小,形狀),印刷頭,印刷速度,壓力,脫模方式,脫模速度,清洗等等。 而這些不確定參數又是相互影響的。
從這些相互影響的不確定參數中,如何找出問題,這就是SPI可以提供的能力,可以讓工藝人員明確的了解目前的印刷結果。在控制印刷工藝中,最重要的就是印刷轉移效率(TE)的百分比和焊膏沉積的標準差。實際體積(Measured Volume) 和目標體積(Target Volume)的百分比在大多數狀況下決定了印刷質量的好壞,雖然這個百分比的范圍較為寬闊,由21%至130%,但如何確認并保持又變的尤為重要了。

另外,焊膏的形狀,偏移等因素也在一定程度上會造成不良品的產生。一般來說矩形的鋼網開口的轉移效率要好于圓形和正方形,但在連續兩片板子的印刷過程中,前后刮刀也會影響到焊膏的轉移效率,而轉移效率降低而了,標準差就增加了,在連續生產中造成的趨勢就是體積制程能力的降低。
SPI的技術發展
SPI在過去的十年里,從最初的焊膏測厚儀到今天的三維檢測,經歷了不斷發展和變革的過程。所有目前SPI所采用的數學模型的核心都是三角測高法,通過一側成一定角度的投射光在焊膏表面形成畸變,由設置在頂部的垂直相機捕捉畸變,根據三角測高法測出高度,乘以焊膏面積,從而得到被測焊膏的體積。
SPI的分類
從光源性質上分為激光和結構光柵兩種,從檢測方式上分為掃描和步進式兩種。下面就這些技術來討論各自的優缺點。
激光
1) 投射光為激光,一般的激光束精度為40um。
2) 對于極小型元件會有檢測精度達不到的情況產生。無法有效測量01005(英制)器件焊盤
3) 檢測方式為掃描(Scan)。對機械驅動的精度要求很高,對環境中的震動較為敏感。
4) 對被測物體進行一次采樣,所測數據的準確性不高。
5) 激光束為紅色,對于某些顏色的線路板檢測有局限。當線路板由于不同供應商或不同批次發現色差時,測量波動非常大
6) 桌面型的設備不可以做到自動檢測。
結構光柵
目前所有的結構光柵檢測 都是基于相位調制輪廓測量技術(Phase Measurement Profilometry 簡稱PMP),是一種基于正弦結構光柵投影,離散相移獲取多幅變形光場圖像,再根據多步相移法計算出相位分布,最后利用三角測量等幾何方法得到高精度的體積測量結果
1) 投射光為白光,檢測精度可達0.39um
2) 形成結構光柵的方式又分為兩種,一種是采用在玻璃片上通過摩爾(Moire)效應產生,另一種是采用可編程光柵(PSLM)產生。
2.1)Moire光柵玻璃通過壓電陶瓷馬達(PZT)進行驅動,機械傳動的方式會隨著設備使用的時間而產生損耗。
2.2)PSLM完全采用軟件編制結構光柵并軟件驅動,無機械傳動部分。使用壽命長且使用靈活。
3) 檢測方式分為掃描(Scan)和步進(Step)兩種
3.1)掃描方式速度快,對機械驅動的精度要求高,對環境中的震動較為敏感。
3.2)步進方式(又稱Stop & Catch),穩定,精度高,對震動不敏感
4)對被測物體進行3次以上的采樣,所測數據的準確性高。
5)對顏色不敏感。
6)桌面型設備可以和在線型設備一樣通過導入Geber和CAD,進行自動全板檢測。
陰影的影響
目前所有的SPI都采用三角測高法,在物體的一側設置光源,由于被測物體的形狀,在相對于光源的另一側都會產生陰影效應,從而對實際測量結果產生影響。據計算,由于陰影效應的影響,測量誤差可能達到40%以上。如何消除這么巨大的誤差,目前有兩種不同的方式來解決:
1. 雙投影技術(FAHP),就是在被測物體的相對兩側各設置一個投影裝置,類似醫院中使用的無影燈,交替對被測物體進行測量。從而消除陰影效應。
2. 同步漫反射(Diffuser lighting),在我們現實環境中,陰影的部分固然存在,但不是觀察
不到,如我們在大樹下,雖然沒有陽光直接照射,但我們還是看得到樹下的物體。一來周圍環境會提供漫反射的光源,二來我們的眼睛可以根據物體的亮度自動的調節。同步漫反射解決陰影效應的影響就是軟件會自動控制照相機的曝光來處理陰影部分,對亮的部分拍暗的照片,對暗的部分拍亮的照片,再進過圖像處理得到完全的數據。
以上兩種方式都可以解決陰影效應所帶來的問題,但FAHP在測量時是左右交替進行的(如果同時測量會光柵干涉,造成無法測量),對于檢測時間有影響。而Diffuser lighting方式就可以降低檢測時間。
以上綜述了SPI的結構原理及分類,但如何將SPI運用到實際生產中去?目前大多數的SMT用
戶是依靠經驗豐富的工藝工程師來調節印刷工藝的,雖然有傳統的工藝指導書,但往往還是會帶來這樣那樣的問題。關鍵問題是在對當前的印刷狀況不清楚,很多問題要通過貼片后的檢測來推斷是否是由于印刷品質造成的。所以實時的了解印刷狀況是必不可少的。并結合過程控制軟件,對印刷品質進行實時的分析,通過Xbar-S; Xbar-R; Histogram Chart; CP; CPK; Gage Repeatability等數據了解目前的生產狀況并分析潛在的工藝趨勢,最終針對性的調節印刷工藝。
隨著SMT的不斷發展,先進制造技術要求先進的工藝控制。越來越多的工藝工程師和質量管理者已經開始運用軟件工具從工藝控制的角度上來管理生產線。SPI不是用來控制印刷機的,而是用來幫助印刷機找到最佳的工藝窗口,實現長期的在線印刷工藝管控。SPI必將和印刷機聯系在一起,形成全閉環(Closed Loop)控制;和貼片機的通訊連接,處理Badmark和共享元件位置等功能,將大大的提高工作效率,降低生產成本。SPI將成為SMT工藝中的一個標準裝備。
思泰克智能科技股份有限公司已經于2010年研發并推出了中國第一臺三維結構光柵焊膏檢測系統,目前已經有全系列的桌面型T系列,在線型InSPIre系列,Ultra系列,F系列,S系列等三維錫膏檢測系統,均采用最先進的PSLM PMP技術和同步漫反射技術,速度和精度可以精密測量極小元件(03015)的錫膏印刷狀況,可以覆蓋從50x50mm至1200x550mm的PCB尺寸,準確應對各種不同顏色的基板,具有自主知識產權,已獲得多項專利授權。結合SPC過程控制軟件,提供給使用者可靠,便捷的使用。

高端SMT整線一站式供應商
三本智造
聯系我們
13927487895