Ο βασικός ρόλος και η έξυπνη εφαρμογή της τεχνολογίας 3D SPI στην κατασκευή SMT: Η τελική λύση για τη βελτίωση

Στη βιομηχανία κατασκευής ηλεκτρονικών, καθώς τα προϊόντα κινούνται προς την υψηλή πυκνότητα και τη μικρογραφία, η ποιότητα της εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης στο SMT (Surface Mount Technology) καθορίζει άμεσα την αξιοπιστία του τελικού προϊόντος. Η τεχνολογία 3D SPI (Three-dimensional Solder Paste Inspection), με την ικανότητα ανίχνευσης υψηλής ακρίβειας, έχει γίνει μια απαραίτητη μέθοδος ποιοτικού ελέγχου στη διαδικασία SMT. Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στις τεχνικές αρχές, τις βασικές λειτουργίες, τις έξυπνες εφαρμογές του 3D SPI, καθώς και την αλληλεπίδρασή του με τις προηγούμενες και τις επόμενες διαδικασίες, βοηθώντας σας να αποκτήσετε μια ολοκληρωμένη κατανόηση του τρόπου βελτίωσης της αποδοτικότητας της παραγωγής και μείωσης του κόστους επανεπεξεργασίας μέσω του 3D SPI. Επίσης, αναμένει την μελλοντική αναπτυξιακή τάση της ενσωμάτωσης της Τεχνητής Νοημοσύνης και της Βιομηχανίας 4.0.

Στη διαδικασία παραγωγής SMT, το 74% των ελαττωμάτων προέρχονται από προβλήματα εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης. Το παραδοσιακό 2D SPI μπορεί να ανιχνεύσει μόνο επίπεδα ελαττώματα, ενώ το 3D SPI, μέσω της τρισδιάστατης τεχνολογίας απεικόνισης, μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια βασικές παραμέτρους όπως ο όγκος, το ύψος και το σχήμα της πάστας συγκόλλησης, βελτιώνοντας σημαντικά το ποσοστό ανίχνευσης ελαττωμάτων.

Το πρώιμο 3D SPI υιοθέτησε τη μέθοδο τριγωνισμού λέιζερ. Με την προβολή ενός λέιζερ στην επιφάνεια της πάστας συγκόλλησης και τη χρήση μιας κάμερας CCD για την καταγραφή του ανακλώμενου φωτεινού σημείου, το ύψος υπολογίστηκε σε συνδυασμό με τη γεωμετρική σχέση του τριγώνου. Αυτή η μέθοδος μπορεί να μετρήσει μόνο το ύψος ενός μόνο σημείου και έχει σχετικά χαμηλή απόδοση.

Με βάση το σημείο απεικόνισης Α και το σημείο αναφοράς Ο που φωτίζονται στο αντικείμενο, υπολογίστε την απόσταση 2D εικόνας L από κάθε σημείο στο αντικείμενο σε αυτό το σημείο αναφοράς. Σύμφωνα με την αρχή της τριγωνομετρίας, μετατρέψτε το ύψος Η του αντικειμένου χρησιμοποιώντας την απόσταση 2D εικόνας L.

Για να βελτιωθεί η ταχύτητα ανίχνευσης, η βιομηχανία έχει εισαγάγει την τεχνολογία σάρωσης πολλαπλών γραμμών λέιζερ, η οποία μπορεί να μετρήσει ταυτόχρονα το ύψος πολλαπλών σημείων. Ωστόσο, εξακολουθεί να έχει τους ακόλουθους περιορισμούς:

• Μόνο το σημείο ακτινοβολίας λέιζερ μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια, ενώ η υπόλοιπη περιοχή πρέπει να προσαρμοστεί και να εκτιμηθεί, γεγονός που επηρεάζει την ακρίβεια.
• Λόγω της αντανάκλασης στην επιφάνεια του αντικειμένου, το PCB πρέπει να υποβληθεί σε αμμοβολή (η οποία δεν είναι εφικτή στην πραγματική παραγωγή).

Επί του παρόντος, το κύριο 3D SPI υιοθετεί τη Phase Measurement Profilometry (PMP), δηλαδή την τεχνολογία 3D structured light. Η αρχή είναι η εξής:

• Το πλέγμα προβολής (ημιτονοειδές πλέγμα) φωτίζει την επιφάνεια του PCB, σχηματίζοντας εναλλασσόμενες οπτικές ρίγες φωτός και σκοταδιού.
• Η κάμερα καταγράφει τις παραμορφωμένες ρίγες και υπολογίζει τις πληροφορίες ύψους μέσω αλλαγών φάσης.
• Η τεχνολογία διπλής προβολής πλέγματος υιοθετείται για την εξάλειψη του σφάλματος στην περιοχή σκιάς και τη βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης.

(Μονή προβολή με σκιά έναντι διπλής προβολής μπορεί να αλληλοσυμπληρώνονται)

Σε σύγκριση με τη σάρωση λέιζερ, η τεχνολογία PMP έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• ✔ Πλήρης κάλυψη πεδίου, ανίχνευση χωρίς τυφλά σημεία
• ✔ Ανθεκτικό στις παρεμβολές χρώματος και αντανάκλασης PCB
• ✔ Κατάλληλο για εξαρτήματα υψηλής πυκνότητας, μικροϋποδοχών (όπως εξαρτήματα 01005)

• Μέτρηση όγκου, περιοχής και ύψους: όγκος, περιοχή, ύψος, μετατόπιση, ανεπαρκές κασσίτερος, υπερβολικός κασσίτερος, συνεχής κασσίτερος, άκρη κασσίτερου, χρυσό δάχτυλο, μόλυνση, διαδικασία κόκκινης κόλλας και άλλα ελαττώματα εμφάνισης
• Ικανότητα κατά των παρεμβολών: Αυτόματα αντισταθμίζει την παραμόρφωση του PCB και προσαρμόζεται σε PCB διαφορετικών χρωμάτων (πράσινο, κόκκινο, μαύρο κ.λπ.).

Το 3D SPI θα πρέπει να έχει τη λειτουργία αυτόματης αντιστάθμισης της κάμψης της πλακέτας χωρίς καμία πρόσθετη λειτουργία

Το 3D SPI θα πρέπει να εξασφαλίζει το ίδιο επίπεδο απόδοσης σε PCB οποιουδήποτε χρώματος

• Αναγνώριση πολλαπλών σημείων MARK: Υποστηρίζει μη τυπική τοποθέτηση σημείων MARK όπως κυκλικά, σταυροειδή και ορθογώνια.

• Χάρτης κατανομής ύψους: Οπτικοποιήστε την κατανομή ύψους της πάστας συγκόλλησης και εντοπίστε γρήγορα ελαττωματικές περιοχές (όπως ανομοιόμορφη πίεση ξύστρας, προβλήματα μεταλλικού πλέγματος κ.λπ.).
• Παρακολούθηση τάσης Cpk: Έλεγχος στατιστικής διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο (SPC), ανάλυση της σταθερότητας εκτύπωσης.
• Λειτουργία έγκαιρης προειδοποίησης: Αυτόματη ειδοποίηση όταν εμφανίζονται συνεχώς κρίσιμα ελαττώματα και προσαρμόστε τις παραμέτρους της διαδικασίας εκ των προτέρων. Όταν τα σημεία ελέγχου εμφανίζονται συνεχώς στην ίδια πλευρά του καθορισμένου εύρους τιμών, μπορεί να θεωρηθεί ότι πρόκειται να συμβούν ελαττώματα στην εκτύπωση πάστας συγκόλλησης. Σε αυτό το σημείο, το 3D SPI θα πρέπει να ξεκινήσει να προτρέπει και να προειδοποιεί.

• Εισαγωγή Gerber/CAD: Ο αυτόματος προγραμματισμός ολοκληρώνεται εντός 5 λεπτών, μειώνοντας την εξάρτηση από τους χειριστές.
• Έλεγχος μεταλλικού πλέγματος βήματος: Υποστηρίζει ανεξάρτητες ρυθμίσεις παραμέτρων για ειδικά pads (όπως BGA).

• Όταν ανιχνεύεται παράλειψη εκτύπωσης ή υπερβολικός κασσίτερος, τροφοδοτεί αυτόματα πίσω στο μηχάνημα εκτύπωσης για να ρυθμίσει την πίεση της ξύστρας ή να καθαρίσει το μεταλλικό πλέγμα.
• Προσδιορίστε την πλακέτα Bad Mark, ειδοποιήστε το μηχάνημα τεχνολογίας επιφανειακής τοποθέτησης (SMT) για να παραλείψει τις ελαττωματικές θέσεις της πλακέτας και να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής.

• Τα κρίσιμα δεδομένα του 3D SPI μπορούν να μεταδοθούν στο AOI πριν ή μετά τον φούρνο για να επιτευχθεί εκ νέου επιθεώρηση.
• Η λειτουργία ευθυγράμμισης τριών σημείων (3D SPI + AOI πριν τον φούρνο + AOI μετά τον φούρνο) βοηθά στον εντοπισμό της βασικής αιτίας των ελαττωμάτων.

Το ενσωματωμένο σύστημα SPC μπορεί να ενσωματώσει τα δεδομένα και τις εικόνες που ανιχνεύονται στα τρία στάδια, διευκολύνοντας την επικοινωνία με τους μηχανικούς για να καθοριστεί σε ποιο στάδιο έχει πάει κάτι στραβά και τι προκάλεσε το πρόβλημα.

Με βάση το πρωτόκολλο επικοινωνίας IPC-CFX, επιτυγχάνεται η διασύνδεση δεδομένων μεταξύ των συσκευών, διευκολύνοντας την κατασκευή έξυπνων εργοστασίων.

• Έξυπνη ανίχνευση με γνώμονα την Τεχνητή Νοημοσύνη: Συνδυάζοντας τη βαθιά μάθηση για τη βελτιστοποίηση της ταξινόμησης ελαττωμάτων και τη μείωση των ψευδών συναγερμών.
• Προσαρμοστική ρύθμιση σε πραγματικό χρόνο: Σχηματίζει έναν δυναμικό έλεγχο κλειστού βρόχου με το μηχάνημα εκτύπωσης και τη συγκόλληση επαναροής.
• 5G+ Industrial Internet: Ενεργοποίηση απομακρυσμένης παρακολούθησης και ανάλυσης μεγάλων δεδομένων και βελτίωση των δυνατοτήτων προγνωστικής συντήρησης.

Η τεχνολογία 3D SPI έχει γίνει ένας βασικός σύνδεσμος στην έξυπνη κατασκευή SMT. Η ALeader από την Shenzhou Vision έχει βελτιώσει σημαντικά την απόδοση και την αποδοτικότητα της παραγωγής με τους αλγορίθμους ανίχνευσης υψηλής ακρίβειας, την έξυπνη ανάλυση δεδομένων και τις δυνατότητες διασύνδεσης εξοπλισμού. Στο μέλλον, με τη βαθιά ενσωμάτωση της Τεχνητής Νοημοσύνης και της Βιομηχανίας 4.0, το 3D SPI θα οδηγήσει περαιτέρω την κατασκευή ηλεκτρονικών προς τον στόχο του «μηδενικού ελαττώματος» και θα βοηθήσει τις επιχειρήσεις να επιτύχουν έξυπνες αναβαθμίσεις.