Hệ thống kiểm tra quang học tự động AOI được ứng dụng như thế nào trong sản xuất mạch in?

Hệ thống kiểm tra quang học tự động AOI được áp dụng như thế nào trong sản xuất mạch in

Sau gần 112 năm nỗ lực, hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI) cuối cùng đã được áp dụng thành công cho dây chuyền sản xuất bảng mạch in (PCB).Số lượng nhà cung cấp AOI đã tăng mạnh, và các công nghệ AOI khác nhau cũng đã đạt được tiến bộ đáng kể.Nhiều nhà cung cấp gần như đã có thể cung cấp thiết bị AOI có thể được áp dụng cho tất cả các dây chuyền sản xuất tự động.

Trong thập kỷ qua, hiệu suất của máy in đệm hàn và máy đặt SMT đã được cải thiện, làm tăng tốc độ, độ chính xác và độ tin cậy của việc lắp ráp sản phẩm.Do đó, tỷ lệ năng suất của các nhà sản xuất lớn đã được cải thiệnSố lượng ngày càng tăng của các thành phần đóng gói SMT được cung cấp bởi các nhà sản xuất thành phần cũng đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa trong các dây chuyền lắp ráp bảng mạch in.Việc tự động đặt các thành phần SMT có thể loại bỏ gần như hoàn toàn các lỗi có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp bằng tay trên dây chuyền sản xuất.

Trong ngành sản xuất PCB, việc thu nhỏ và biến chất của các thành phần luôn là xu hướng phát triển.Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất lắp đặt thiết bị AOI trên dây chuyền sản xuất của họBởi vì không còn có thể thực hiện phát hiện đáng tin cậy và nhất quán của các thành phần phân tán mật độ và giữ hồ sơ phát hiện chính xác bằng cách dựa vào lao động thủ công.mặt khác, có thể thực hiện kiểm tra lặp đi lặp lại và chính xác, và việc lưu trữ và phát hành kết quả kiểm tra cũng có thể được số hóa.

Trong nhiều trường hợp, the inspection and adjustment of the solder paste printer and assembly process by process engineers can ensure that the solder paste contamination rate (spatter rate) on the production line is only a few parts per million (ppm)Đối với một dây chuyền sản xuất sản lượng cao / pha trộn thấp, tỷ lệ ô nhiễm bột hàn bình thường là từ 20 phần triệu đến 150 phần triệu.Kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng rất khó để phát hiện sự ô nhiễm của tất cả các loại bột hàn chỉ bằng cách lấy mẫu và kiểm tra các mẫu bảng mạch inChỉ bằng cách thực hiện 100% kiểm tra trên tất cả các bảng mạch, một phạm vi kiểm tra lớn hơn có thể được đảm bảo, do đó đạt được kiểm soát quy trình thống kê (SPC).

Ở một mức độ lớn, chỉ có một phần rất nhỏ các loại nhiễm trùng mạ hàn cụ thể thực sự tồn tại,và việc tạo ra các chất gây ô nhiễm bột hàn này có thể liên quan đến một số thiết bị sản xuất cụ thểTrong nhiều trường hợp, bạn cũng có thể quy cho sự xuất hiện của một nhiễm trùng mạ hàn đến một thiết bị cụ thể.chẳng hạn như dịch chuyển thành phần (do hiệu ứng tự điều chỉnh trong quá trình dòng chảy lại)Vì vậy, để phát hiện tất cả các nhiễm trùng mạ hàn,cần phải thực hiện kiểm tra 100% tại mỗi bước sản xuất trên dây chuyền sản xuấtTuy nhiên, trong thực tế, do các cân nhắc về kinh tế, các nhà sản xuất PCB không thể kiểm tra mỗi bảng mạch sau khi hoàn thành mỗi quy trình.kỹ sư quy trình và quản lý kiểm soát chất lượng phải xem xét cẩn thận làm thế nào để đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa đầu tư vào kiểm tra và lợi ích mang lại bởi sản xuất tăng.

Nói chung, như được hiển thị trong hình 1, bạn có thể áp dụng hiệu quả AOI sau bất kỳ một trong bốn bước sản xuất trong một dây chuyền sản xuất.Các đoạn sau sẽ lần lượt giới thiệu việc áp dụng AOI sau bốn bước sản xuất khác nhau trên dây chuyền sản xuất PCB SMT.Chúng ta có thể chia AOI thành hai loại: phòng ngừa vấn đề và phát hiện vấn đề.(bề mặt gắn) vị trí thiết bị và vị trí thành phần có thể được phân loại là phòng ngừa vấn đề, trong khi bước cuối cùng - kiểm tra sau khi hàn lại - có thể được phân loại là phát hiện sự cố, bởi vì kiểm tra ở bước này không thể ngăn ngừa sự xuất hiện của các khiếm khuyết.

◆ Sau khi in mạ hàn: Trong một mức độ lớn, việc hàn sai xuất phát từ việc in mạ hàn sai.bạn có thể dễ dàng và kinh tế loại bỏ các khiếm khuyết hàn trên PCBHầu hết các hệ thống phát hiện 2D có thể theo dõi sự dịch chuyển và nghiêng của mốt hàn, các khu vực mốt hàn không đủ, cũng như các vết phun và mạch ngắn của mốt hàn.Hệ thống 3D cũng có thể đo lượng hàn.

Sau khi đặt các thiết bị (chip): Khám phá ở giai đoạn này có thể phát hiện các thành phần bị thiếu, dịch chuyển, nghiêng của các thiết bị (chip) và lỗi hướng của các thiết bị (chip).Hệ thống phát hiện này cũng có thể kiểm tra mảng hàn trên các miếng đệm được sử dụng để kết nối gần và các thành phần lưới bóng (BGA).
◆ Sau khi gắn các thành phần: Sau khi thiết bị gắn các thành phần lên PCB, hệ thống phát hiện có thể kiểm tra các thành phần bị thiếu, trượt và nghiêng trên PCB,và cũng phát hiện các lỗi trong tính cực của thành phần.

Sau khi hàn lại: Vào cuối dây chuyền sản xuất, hệ thống phát hiện có thể kiểm tra các thành phần bị thiếu, dịch chuyển và nghiêng, cũng như các khiếm khuyết trong tất cả các khía cạnh cực.Hệ thống cũng phải phát hiện sự chính xác của các khớp hàn cũng như các khiếm khuyết như không đủ pha hàn, mạch ngắn trong quá trình hàn và nâng chân.

Nếu cần thiết, bạn cũng có thể thêm các phương pháp nhận dạng ký tự quang học (OCR) và xác minh ký tự quang học (OCV) để phát hiện trong các bước 2, 3 và 4.

Các cuộc thảo luận của các kỹ sư và nhà sản xuất về ưu và nhược điểm của các phương pháp phát hiện khác nhau luôn vô tận.Các tiêu chí chính để lựa chọn nên tập trung vào loại thành phần và quy trình, phổ lỗi và các yêu cầu về độ tin cậy của sản phẩm. Nếu sử dụng nhiều BGA, bao bì quy mô chip (CSP) hoặc các thành phần flip chip,hệ thống phát hiện cần được áp dụng cho các bước đầu tiên và thứ hai để tối đa hóa hiệu quả của nóNgoài ra, thực hiện kiểm tra sau giai đoạn thứ tư có thể xác định hiệu quả các khiếm khuyết trong hàng tiêu dùng cấp thấp.do các yêu cầu chất lượng cực kỳ nghiêm ngặtĐối với loại PCB này, tia X có thể được chọn để kiểm tra.

Nếu AOI được sử dụng trên dây chuyền sản xuất được đánh giá, cần phải phân biệt giữa các hệ thống chỉ có thể thực hiện phát hiện và những hệ thống có thể thực hiện đo lường.

Các hệ thống phát hiện chỉ có thể tìm kiếm các khiếm khuyết như các thành phần bị thiếu và vị trí không chính xác không thể cung cấp các công cụ để kiểm soát quy trình,do đó chúng không thể được sử dụng để cải thiện quy trình sản xuất PCBSCác kỹ sư vẫn phải điều chỉnh quy trình sản xuất bằng tay. Tuy nhiên, các hệ thống phát hiện này vừa nhanh vừa rẻ.

Mặt khác, hệ thống đo lường có thể cung cấp dữ liệu chính xác cho mỗi thành phần, điều này rất quan trọng cho việc đo lường các thông số quy trình sản xuất.Những hệ thống này đắt hơn so với hệ thống phát hiện, nhưng khi bạn tích hợp chúng với phần mềm SPC, hệ thống đo lường có thể cung cấp thông tin cần thiết để cải thiện quy trình sản xuất.

Nhìn chung, nó không toàn diện cho mọi người đánh giá chất lượng của một hệ thống phát hiện chỉ dựa trên tỷ lệ chính xác của báo cáo lỗi, tức là,Tỷ lệ lỗi thực sự (báo cáo lỗi chính xác) so với báo động sai (báo cáo lỗi sai)Nếu một hệ thống đo được đánh giá, nó cũng cần phải dựa vào kết quả đánh giá độ chính xác của hệ thống đo trong phạm vi dung sai nhỏ hơn.Kiểm soát quy trình thống kê
Cuối cùng, nếu bạn muốn sử dụng hiệu quả dữ liệu từ hệ thống AOI để giúp bạn kiểm soát quy trình sản xuất, do đó cho phép công ty của bạn đạt được sản lượng cao hơn và lợi nhuận cao hơn,bạn phải nắm vững những thông tin sau:
Dữ liệu đo chính xác
Đo lường có thể tái tạo và lặp lại
◆ Gần như đo lường các sự kiện trong thời gian và không gian
Cũng như quá trình đo lường thời gian thực và tất cả các thông tin liên quan đến quá trình sản xuất
Lắp đặt hệ thống AOI trong quá trình in hoặc lắp ráp có thể giúp bạn loại bỏ các biến quá trình khác tích lũy trong quá trình sản xuất.Giả sử rằng bạn đo xem các thành phần đã di chuyển vị trí sau khi hàn reflow, dữ liệu bạn thu thập không thể phản ánh độ chính xác của quá trình lắp đặt. Bạn nên đo kết quả cả sau khi lắp đặt và sau khi hàn lại.Nhưng thông tin này là hầu như vô dụng để kiểm soát thiết bị gắnVới xu hướng phát triển giám sát, lắp đặt một hệ thống AOI gần quá trình bạn phải giám sát có thể nhanh chóng sửa một tham số sắp bước tiếp theo.phát hiện từ gần cũng có thể làm giảm số lượng PCBS không phù hợp trước quá trình phát hiện.
Mặc dù hầu hết người dùng AOI trong ngành công nghiệp điện tử vẫn chỉ tập trung vào kiểm tra sau hàn,xu hướng tương lai của việc thu nhỏ các thành phần và PCBS sẽ yêu cầu kiểm soát quy trình vòng kín hiệu quả hơnCác hệ thống AOI có thể cung cấp các giải pháp phát hiện và đo lường hiệu quả sẽ thu hút ngày càng nhiều người dùng, và các kỹ sư cũng sẽ coi đầu tư vào các hệ thống như vậy là đáng giá hơn.Đối với tất cả khách hàng, AOI sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện các dây chuyền sản xuất sản phẩm và tăng năng suất của các sản phẩm hoàn thiện.