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再流焊前线上三维检测技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-14  浏览次数:750
核心提示: 摘 要:在SMT组装过程中,线上检测有利于保证质量,降低返工报废的成本之目的。随着器件尺寸缩小,印制板尺寸减小,组装密度
         要:在SMT组装过程中,线上检测有利于保证质量,降低返工报废的成本之目的。随着器件尺寸缩小,印制板尺寸减小,组装密度增加,贴装速度提高,组装时间缩短,线上检测技术的应用也更为普遍。本文着重阐述再流焊前器件贴装的自动检测技术。

(关键词:线上自动检测,焊前检测。

  1、

先进电子产品制造商都认识到他们必须同时满足生产具有竞争力低价产品,以及不断地符合或超过用户的需要,这两点是十分重要的。在SMT组装过程中,线上检测有利于保证质量,降低返工报废的成本之目的。

通常,线上检测最有价值的是在用于检测缺陷暴露缺陷源时,可实现快速检测,纠正与增强过程控制能力。线上检测主要有三个方面:焊膏印刷位置与焊膏量是焊点形成的关键,焊膏印刷后,应即刻进行焊膏印后检测;再流焊前与再流焊后,器件贴装与包括焊点缺陷的焊接检测。本文着重阐述再流焊前器件贴装的自动检测技术。

随着器件尺寸缩小,印制板尺寸减小,组装密度增加,贴装速度提高,组装时间缩短,线上检测技术的应用也更为普遍。例如再流焊后发现的全部缺陷,究其原因器件漏贴,器件误贴或角度转动将占其一半以上。再流前这些类型缺陷检测的好处可以更低的返工成本,更好的过程控制,以及为进一步减少缺陷率改进贴装工艺的能力。

检测时间是线上应用的重要因素。自动检测系统的快速检测速度必须在允许的时间范围内。产品的寿命周期正在缩短,许多不同类型的产品经常在一条SMT生产线上加工,减少编程时间与转换时间对检测系统也是重要的。

  2、线上检测的正确配置

SMT制造过程中发生的许多缺陷,究其原因可以追朔到不良的焊膏印刷,及不良的器件贴装。要达到最佳解决方法关键是在缺陷潜在原因之前,尽快进行检测。如果印制板焊接问题的主要原因是不良焊膏印刷所致,印后检测可鉴别缺陷发生的原因,省去SMT过程后续返工的成本。如果器件漏贴,误贴是造成问题的原因,那未在器件贴装后与再流焊工序前,线上检测系统在这些缺陷容易固定时,能及时发现缺陷源。

SMT表面组装过程中,线上检测技术是提供预防缺陷数据最有效的方法。再流焊工序前,纠正偏位器件到其正确位置,如器件漏贴,将器件补上也是容易。但是在再流焊后返工操作就需要专用工具与人员培训,有时印制板或器件会存在损坏的危险。在返工时形成的焊点,或修理要比原始再流焊形成的焊点,有可能导致降低产品的可靠性。另外在关键工序后,直接检测缩短工艺反馈,使得SMT工程师和操作者能即刻纠正问题。

对比之下,SMT生产线终端的再流焊后检测系统或在线测试(ICT)可用于检查最终产品质量,但是在焊后寻找缺陷困难,返修成本也高。在焊后检测检验到缺陷问题前,器件贴装误差或焊膏印刷问题能产生许多组装缺陷印制板。由于造成缺陷的工序与缺陷检测间存在一个时间滞后,因此焊后检测对实时工艺控制并不实用,隔离缺陷源难度也很大。

  3、器件检测能力

线上检测系统最重要的是检测的可靠性。如果检测数据太多错误,线上操作者不得不对系统数据经常性检查,而且也会丧失对数据的信任。检测器件贴装的不良可靠性大多数是由器件或印制板的变量造成的。检测系统对印制板的颜色与表面光洁度敏感,并完全取决于采用的光照技术,当印制板的颜色与表面光洁度或光照发生变化,系统就可能产生问题。

检测系统测量每个器件贴装的X,Y,θ位置,检查器件极性。每个器件的位置与计算机CAD数据比较,确认器件位置是否在允许的公差范围内。超差的器件被确认,使用统计过程控制(SPC)图表对测量数据进行处理。

  4、三维(3D/二维(2D)检测技术

通常使用两种技术实现器件的线上检测。器件贴装检测系统多数使用灰度级或彩色CCD摄像机。摄像机采集PCB图像,系统对图像进行分析,确认印制板各个部位是否存在确陷。CCD检测系统的检测速度快,但依赖PCB光的反射成像,其对于光照条件的变化,或材料的变化非常敏感。大多数CCD检测系统采集数据,通过对每个位置或器件的可编程光照来得到最佳图像。印制板复杂程度增加,对比度会发生问题或产生遮隐。当图像的复杂程度增加,图像处理更为困难,处理时间也延长。激光检测系统使用激光扫描器建立印制板的三维图像。三维图像是根据印制板平面与器件的高度建立的,对器件颜色变化不敏感。激光扫描系统还具有产生与CCD摄像机相同的二维图像的能力。此图像用于高度低反差的情况,如印制板基准标志或鉴别膏上的器件引脚。激光扫描器也能提供器件位置的准确测量。这些测量有利于减少数据错误,为优化工艺过程提供必需的数据。

  5、三维(3D)激光扫描技术

采用激光扫描器的线上检测系统检测器件,在检测时印制板置于静止不动状态。激光器向印制板发射低功率激光束,位置传感器测量激光束反射的位置。当激光束在印制板上移动,采集用于建立目标三维图像的高度测量数据。

 

1 三维高度数据图像,器件高度较大显示明亮,

较低的器件显示暗淡。

2 二维图像采用灰度级摄像机获得图1相同的高度数据。

1与图2是激光扫描器获得的印制板图像。图 1是三维图像,图2是二维图像,采用二维灰度级表示图1相同的高度数据。在图1中,较高的器件显示明亮。印制板与器件的颜色或反射率不会对图像产生影响。最高的目标器件,在图像中显示最明亮。铜焊盘与导线较灰暗,印制板材料相比之下是最暗黑的。从这些三维图像数据可很容易确定器件的贴装位置。

  6、线上检测的成本回报

线上器件贴装检测系统有几种途径得到成本回报。器件贴装后立即进行缺陷检测要比在再流焊后检测容易得多,成本也低得多。

在线工艺过程控制是连续质量改进的重要环节,其为降低生产成本提供最大的可能性。许多器件检测系统内置多种SPC工具。

对每块印制板正确鉴别确认缺陷是十分重要的,但工艺控制能力有利于帮助排除器件贴装缺陷原因,减少生产过程的缺陷率。如果焊膏印刷与器件贴装符合技术标准,那么再流焊工序产生的缺陷是非常少的。

SPC方法可用于追朔缺陷的根源,为采取预防措施提工依据。实时在系统发生偏移或贴装精度下降时,SPC图表显示器件的贴装位置。贴装器件在同一方向发生批此性偏移表明贴片机的传动系统或贴装机构存在问题。SPC工具如直方图,可显示发生某种缺陷的最大几率与器件的类型等信息。如多数缺陷发生在某个器件,可能是该器件送料器存在问题。

SMT工艺特征是操作者从器件贴装检测系统获得的另一个重要信息为扩展应用,测试贴片机的能力因数是新产品加工的重要部分,从检、测系统得到的数据,SMT自动贴装系统就能保证操作者能精确及所需相关数据确认有关设备与工艺的策划。有些制造商使用自动检测系统在贴片机维修后,对设备进行检验。

  7、

不要期望一旦SMT生产线上安装检测设备,就能自动改进组装工艺,这仅是一种期望。要达到最高的质量及最低的制造成本,制造商必须实行计划,人员,培训等措施,使用检测系统提供的数据,为其改进生产质量打好基础。SMT线上配置检测设备提供重要的缺陷检测能力,免除报废及返工的高成本。更为重要的是,线上检测设备为实施SPC计划提供正确的数据与工具,支持连续质量改进目标。

 
 
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