Πώς εφαρμόζεται το σύστημα αυτόματης οπτικής επιθεώρησης AOI στην παραγωγή κυκλωμάτων εκτύπωσης

Μετά από σχεδόν 112 χρόνια προσπαθειών, το αυτόματο σύστημα οπτικής επιθεώρησης (AOI) επιτέλους εφαρμόστηκε με επιτυχία στην γραμμή παραγωγής πλακών κυκλωμάτων (PCB).Ο αριθμός των προμηθευτών της AOI αυξήθηκε σημαντικά, και διάφορες τεχνολογίες AOI έχουν επίσης σημειώσει σημαντική πρόοδο.Πολλοί προμηθευτές είναι σχεδόν σε θέση να παρέχουν εξοπλισμό AOI που μπορεί να εφαρμοστεί σε όλες τις αυτόματες γραμμές παραγωγής..

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, βελτιώθηκε η απόδοση των εκτυπωτών πάστες συγκόλλησης και των μηχανών τοποθέτησης SMT, γεγονός που έχει βελτιώσει την ταχύτητα, την ακρίβεια και την αξιοπιστία της συναρμολόγησης των προϊόντων.Το ποσοστό απόδοσης των μεγάλων κατασκευαστών βελτιώθηκεΟ αυξανόμενος αριθμός των συσκευασμένων με SMT εξαρτημάτων που παρέχονται από τους κατασκευαστές εξαρτημάτων έχει επίσης οδηγήσει στην ανάπτυξη της αυτοματοποίησης στις γραμμές συναρμολόγησης κυκλωμάτων.Η αυτόματη τοποθέτηση των εξαρτημάτων SMT μπορεί να εξαλείψει σχεδόν πλήρως τα λάθη που μπορεί να προκύψουν κατά τη διάρκεια της χειροκίνητης συναρμολόγησης στη γραμμή παραγωγής.

Στην βιομηχανία παραγωγής PCB, η μικροποίηση και η αποφυσιοποίηση των εξαρτημάτων ήταν πάντα η τάση ανάπτυξης.Αυτό ώθησε τους κατασκευαστές να εγκαταστήσουν εξοπλισμό AOI στις γραμμές παραγωγής τους.. Επειδή δεν είναι πλέον δυνατό να διεξαχθεί αξιόπιστη και συνεπής ανίχνευση πυκνοκατανεμημένων εξαρτημάτων και να τηρούνται ακριβή αρχεία ανίχνευσης με εξάρτηση από χειροκίνητη εργασία.από την άλλη πλευρά, μπορεί να διενεργεί επαναλαμβανόμενες και ακριβείς επιθεωρήσεις και η αποθήκευση και η απελευθέρωση των αποτελεσμάτων των επιθεωρήσεων μπορούν επίσης να ψηφιοποιηθούν.

Σε πολλές περιπτώσεις, 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)Για μια γραμμή παραγωγής υψηλής απόδοσης/χαμηλής ανάμειξης, το τυπικό ποσοστό μόλυνσης από την πάστα συγκόλλησης είναι μεταξύ 20 και 150 μερών ανά εκατομμύριο.Η πρακτική εμπειρία έχει δείξει ότι είναι δύσκολο να διαπιστωθεί η μόλυνση κάθε είδους πάστα συγκόλλησης μόνο με τη λήψη δειγμάτων και τη δοκιμή δειγμάτων κυκλωμάτωνΜόνο με τη διενέργεια 100% επιθεώρησης σε όλες τις πλακέτες κυκλωμάτων μπορεί να εξασφαλιστεί μεγαλύτερη κάλυψη επιθεώρησης, επιτυγχάνοντας έτσι στατιστικό έλεγχο διαδικασίας (SPC).

Σε μεγάλο βαθμό, μόνο ένα πολύ μικρό μέρος των ειδικών τύπων μόλυνσης από πάστα συγκόλλησης υπάρχουν στην πραγματικότητα,και η παραγωγή αυτών των ρύπων από την πάστα συγκόλλησης μπορεί να συνδέεται με ορισμένους ειδικούς εξοπλισμούς παραγωγήςΣε πολλές περιπτώσεις, μπορείτε επίσης να αποδώσετε την εμφάνιση μόλυνσης από πάστα συγκόλλησης σε μια συγκεκριμένη συσκευή.όπως η μετατόπιση των συστατικών (λόγω της επίδρασης αυτοδιόρθωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επανεξέτασης)Για να ανιχνευθεί κάθε μόλυνση από την πάστα συγκόλλησης, πρέπει ναείναι απαραίτητο να διενεργείται 100% επιθεώρηση σε κάθε στάδιο παραγωγής στη γραμμή παραγωγήςΩστόσο, στην πραγματικότητα, λόγω οικονομικών λόγων, οι κατασκευαστές PCB δεν μπορούν να δοκιμάσουν κάθε πλακέτο κυκλώματος μετά την ολοκλήρωση κάθε διαδικασίας.Οι μηχανικοί διαδικασίας και οι διαχειριστές ελέγχου ποιότητας πρέπει να εξετάσουν προσεκτικά πώς να επιτύχουν την καλύτερη ισορροπία μεταξύ των επενδύσεων στην επιθεώρηση και των οφελών που φέρνει η αυξημένη παραγωγή.

Σε γενικές γραμμές, όπως φαίνεται στο σχήμα 1, μπορείτε να εφαρμόσετε αποτελεσματικά το AOI μετά από οποιοδήποτε από τα τέσσερα στάδια παραγωγής σε μια γραμμή παραγωγής.Οι ακόλουθες παραγράφοι θα εισάγουν αντίστοιχα την εφαρμογή του AOI μετά από τέσσερα διαφορετικά στάδια παραγωγής στη γραμμή παραγωγής SMT PCB.Στην παρακάτω περιγραφή, η επιθεώρηση μετά την εκτύπωση με πάστα συγκόλλησης,(επιφανειακή τοποθέτηση) τοποθέτηση της συσκευής και τοποθέτηση των εξαρτημάτων μπορεί να ταξινομηθεί ως πρόληψη προβλημάτωνΤο τελευταίο στάδιο - η επιθεώρηση μετά την επανειλημμένη συγκόλληση - μπορεί να χαρακτηριστεί ως ανίχνευση προβλημάτων, διότι η επιθεώρηση σε αυτό το στάδιο δεν μπορεί να αποτρέψει την εμφάνιση ελαττωμάτων.

• Μετά την εκτύπωση με πάστα συγκόλλησης:
  Σε μεγάλο βαθμό, η ελαττωματική συγκόλληση οφείλεται σε ελαττωματική εκτύπωση πάστα συγκόλλησης.Τα περισσότερα συστήματα ανίχνευσης 2D μπορούν να παρακολουθούν την απόκλιση και την κλίση της πάστας συγκόλλησηςΤο 3D σύστημα μπορεί επίσης να μετρήσει την ποσότητα της συγκόλλησης.
• Μετά την τοποθέτηση των συσκευών (τσιπ):
  Η ανίχνευση σε αυτό το στάδιο μπορεί να ανιχνεύσει ελλείποντα εξαρτήματα, μετατόπιση, κλίση των συσκευών (τσιπ) και κατεύθυνση σφαλμάτων των συσκευών (τσιπ).Αυτό το σύστημα ανίχνευσης μπορεί επίσης να ελέγξει την πάστα συγκόλλησης στα πλαίσια που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση κοντινών και μπάλα συστοιχία πλέγμα (BGA) συστατικά.
• Μετά την τοποθέτηση του εξαρτήματος:
  Μετά την τοποθέτηση των εξαρτημάτων στο PCB, το σύστημα ανίχνευσης μπορεί να ελέγξει αν υπάρχουν ελλείποντα, εκτοπισμένα και παραμορφωμένα εξαρτήματα στο PCB και επίσης να ανιχνεύσει σφάλματα στην πολικότητα των εξαρτημάτων.
• Μετά από συγκόλληση με επανεξέταση:
  Στο τέλος της γραμμής παραγωγής, το σύστημα ανίχνευσης μπορεί να ελέγξει αν υπάρχουν ελλείψεις, αντιστροφές και παρακλίσεις συστατικών, καθώς και ελαττώματα σε όλες τις πτυχές της πολικότητας.Το σύστημα πρέπει επίσης να ανιχνεύει την ορθότητα των αρθρώσεων συγκόλλησης καθώς και ελαττώματα όπως ανεπαρκής πάστα συγκόλλησης, βραχυκυκλώματα κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης και ανυψωμένα πόδια.

Εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε επίσης να προσθέσετε τις μεθόδους οπτικής αναγνώρισης χαρακτήρων (OCR) και οπτικής επαλήθευσης χαρακτήρων (OCV) για την ανίχνευση στα βήματα 2, 3 και 4.

Οι συζητήσεις των μηχανικών και των κατασκευαστών σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων μεθόδων ανίχνευσης είναι πάντα ατελείωτες.τα κύρια κριτήρια επιλογής θα πρέπει να επικεντρώνονται στον τύπο των εξαρτημάτων και των διαδικασιών, το φάσμα σφάλματος και οι απαιτήσεις για την αξιοπιστία του προϊόντος.το σύστημα ανίχνευσης πρέπει να εφαρμοστεί στο πρώτο και στο δεύτερο βήμα για να μεγιστοποιήσει την αποτελεσματικότητά τουΕπιπλέον, η διενέργεια επιθεωρήσεων μετά το τέταρτο στάδιο μπορεί να εντοπίσει αποτελεσματικά ελαττώματα σε καταναλωτικά αγαθά χαμηλού επιπέδου.λόγω των εξαιρετικά αυστηρών απαιτήσεων ποιότηταςΓια τον τύπο αυτό των PCB, μπορεί να επιλεγούν ακτίνες Χ για επιθεώρηση.

Εάν πρόκειται να αξιολογηθεί η AOI που χρησιμοποιείται στη γραμμή παραγωγής, είναι αναγκαίο να γίνει διάκριση μεταξύ συστημάτων που μπορούν να εκτελούν μόνο ανίχνευση και συστημάτων που μπορούν να εκτελούν μέτρηση.

Τα συστήματα ανίχνευσης τα οποία μπορούν να αναζητούν μόνο ελαττώματα, όπως ελλείψει συστατικών και λανθασμένη τοποθέτηση, δεν μπορούν να παρέχουν εργαλεία για τον έλεγχο της διαδικασίας,Επομένως, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής PCBS.Οι μηχανικοί εξακολουθούν να προσαρμόζουν χειροκίνητα τη διαδικασία παραγωγής, ωστόσο αυτά τα συστήματα ανίχνευσης είναι ταχύτατα και φθηνά.

Από την άλλη πλευρά, το σύστημα μέτρησης μπορεί να παρέχει ακριβή δεδομένα για κάθε συστατικό, γεγονός που έχει μεγάλη σημασία για τη μέτρηση των παραμέτρων της διαδικασίας παραγωγής.Αυτά τα συστήματα είναι πιο ακριβά από τα συστήματα ανίχνευσης, αλλά όταν τα ενσωματώνετε με το λογισμικό SPC, το σύστημα μέτρησης μπορεί να παρέχει τις απαραίτητες πληροφορίες για τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής.

Συνολικά, δεν είναι ολοκληρωμένο για τους ανθρώπους να αξιολογούν την ποιότητα ενός συστήματος ανίχνευσης με βάση απλώς το ποσοστό ακρίβειας της αναφοράς σφαλμάτων, δηλαδή,το ποσοστό πραγματικών σφαλμάτων (ακριβής αναφορά σφαλμάτων) σε σχέση με ψευδείς συναγερμούς (ψευδείς αναφορές σφαλμάτων)Εάν πρόκειται να αξιολογηθεί ένα σύστημα μέτρησης, είναι επίσης απαραίτητο να βασίζεται στα αποτελέσματα της αξιολόγησης της ακρίβειας του συστήματος μέτρησης εντός μικρότερου εύρους ανοχής.Στατιστικός έλεγχος διαδικασιών

• Ακριβή δεδομένα μέτρησης
• Αναπαραγόμενη και επαναληπτή μέτρηση
• Κοντά στη μέτρηση των γεγονότων στο χρόνο και το χώρο
• Επίσης, η διαδικασία μέτρησης σε πραγματικό χρόνο και όλες οι πληροφορίες που σχετίζονται με τη διαδικασία παραγωγής

Η εγκατάσταση συστήματος AOI κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκτύπωσης ή τοποθέτησης μπορεί να σας βοηθήσει να εξαλείψετε άλλες μεταβλητές της διαδικασίας που συσσωρεύονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής.Υποθέτοντας ότι μπορείτε να μετρήσει αν τα συστατικά έχουν μετακινηθεί θέσεις μετά την επανεξέταση συγκόλληση, τα δεδομένα που συλλέγετε δεν μπορούν να αντικατοπτρίζουν την ακρίβεια της διαδικασίας τοποθέτησης.Αλλά αυτές οι πληροφορίες είναι σχεδόν άχρηστες για τον έλεγχο της τοποθέτησης της συσκευήςΔεδομένης της τάσης της ανάπτυξης της παρακολούθησης, η εγκατάσταση ενός συστήματος AOI κοντά στη διαδικασία που πρέπει να παρακολουθήσετε μπορεί να διορθώσει γρήγορα μια παράμετρο που πρόκειται να εισέλθει στο επόμενο βήμα.Η ανίχνευση από κοντινή απόσταση μπορεί επίσης να μειώσει τον αριθμό των μη συμβατών PCBS πριν από τη διαδικασία ανίχνευσης..

Παρόλο που οι περισσότεροι χρήστες AOI στη βιομηχανία ηλεκτρονικών εξακολουθούν να επικεντρώνονται μόνο στην επιθεώρηση μετά τη συγκόλληση,Η μελλοντική τάση μικροποίησης των εξαρτημάτων και των PCBS απαιτεί αποτελεσματικότερο έλεγχο διαδικασιών κλειστού κυκλώματοςΤα συστήματα AOI που μπορούν να παρέχουν αποτελεσματικές λύσεις ανίχνευσης και μέτρησης θα προσελκύσουν όλο και περισσότερους χρήστες και οι μηχανικοί θα θεωρήσουν επίσης ότι η επένδυση σε τέτοια συστήματα αξίζει περισσότερο.Για όλους τους πελάτες, η AOI θα συνεχίσει να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση των γραμμών παραγωγής προϊόντων και στην αύξηση της απόδοσης των τελικών προϊόντων.