Kluczowa Rola i Inteligentne Zastosowanie Technologii 3D SPI w Produkcji SMT: Ostateczne Rozwiązanie dla Poprawy Wydajności SMT
Streszczenie
W przemyśle produkcji elektroniki, w miarę jak produkty zmierzają w kierunku wysokiej gęstości i miniaturyzacji, jakość druku pasty lutowniczej w SMT (Surface Mount Technology) bezpośrednio determinuje niezawodność produktu końcowego. Technologia 3D SPI (Trójwymiarowa Inspekcja Pasty Lutowniczej), dzięki swoim wysokiej precyzji możliwościom detekcji, stała się niezbędną metodą kontroli jakości w procesie SMT. Artykuł ten zagłębi się w zasady techniczne, kluczowe funkcje, inteligentne zastosowania 3D SPI, a także jego interakcję z procesami poprzedzającymi i następującymi, pomagając uzyskać kompleksowe zrozumienie, jak zwiększyć wydajność produkcji i zredukować koszty przeróbek dzięki 3D SPI. Spojrzy również w przyszły trend rozwoju integracji AI i Przemysłu 4.0.
1. Technologia 3D SPI: Strażnik Jakości w Produkcji SMT
W procesie produkcji SMT, 74% defektów pochodzi z problemów z drukiem pasty lutowniczej. Tradycyjne 2D SPI może wykrywać tylko defekty płaskie, podczas gdy 3D SPI, dzięki technologii obrazowania trójwymiarowego, może dokładnie mierzyć kluczowe parametry, takie jak objętość, wysokość i kształt pasty lutowniczej, znacząco poprawiając wskaźnik wykrywania defektów.
1.1 Metoda triangulacji laserowej
Wczesne 3D SPI wykorzystywało metodę triangulacji laserowej. Poprzez rzutowanie lasera na powierzchnię pasty lutowniczej i użycie kamery CCD do przechwytywania odbitego punktu światła, wysokość była obliczana w połączeniu z trójkątnym związkiem geometrycznym. Metoda ta może mierzyć tylko wysokość pojedynczego punktu i ma stosunkowo niską wydajność.
Na podstawie punktu obrazowania A i punktu odniesienia O oświetlonego na obiekcie, oblicz odległość 2D L od każdego punktu na obiekcie do tego punktu odniesienia. Zgodnie z zasadą trygonometrii, przelicz wysokość H obiektu za pomocą odległości 2D L.
1.2 Technologia skanowania laserowego wieloliniowego
Aby zwiększyć prędkość detekcji, przemysł wprowadził technologię skanowania laserowego wieloliniowego, która może jednocześnie mierzyć wysokość wielu punktów. Jednak nadal ma ona następujące ograniczenia:
- Można precyzyjnie zmierzyć tylko punkt napromieniowania laserem, podczas gdy reszta obszaru musi być dopasowana i oszacowana, co wpływa na dokładność.
- Ze względu na odbicie na powierzchni obiektu, PCB musi być piaskowane (co nie jest wykonalne w rzeczywistej produkcji).
1.3 Technologia 3D ALeader Structured Light (PMP) firmy Shenzhou Vision
Obecnie, główny nurt 3D SPI wykorzystuje Phase Measurement Profilometry (PMP), czyli technologię światła strukturalnego 3D. Zasada działania jest następująca:
- Siatka projekcyjna (sinusoidalna siatka) oświetla powierzchnię PCB, tworząc naprzemienne pasma optyczne światła i ciemności.
- Kamera przechwytuje zdeformowane pasma i oblicza informacje o wysokości poprzez zmiany fazy.
- Zastosowano technologię podwójnej siatki projekcyjnej, aby wyeliminować błąd w obszarze cienia i poprawić dokładność pomiaru.
(Pojedyncza projekcja z cieniem vs podwójna projekcja może się uzupełniać)
W porównaniu ze skanowaniem laserowym, technologia PMP ma następujące zalety:
- ✔ Pełne pokrycie pola, brak martwego punktu detekcji
- ✔ Odporność na zakłócenia koloru i odbicia PCB
- ✔ Odpowiednie dla wysokiej gęstości, mikro padów (takich jak komponenty 01005)
2. Kluczowe Funkcje i Zastosowania ALeader 3D SPI
2.1 Możliwość detekcji o wysokiej precyzji
- Pomiar objętości, powierzchni i wysokości: objętość, powierzchnia, wysokość, przesunięcie, niewystarczająca ilość cyny, nadmierna ilość cyny, ciągła cyna, końcówka cyny, złoty palec, zanieczyszczenia, proces czerwonego kleju i inne defekty wyglądu
- Zdolność antyinterferencyjna: Automatycznie kompensuje wypaczenia PCB i DOSTOSOWUJE się do PCB o różnych kolorach (zielony, czerwony, czarny itp.).
3D SPI powinno mieć funkcję automatycznej kompensacji zgięcia płytki bez żadnej dodatkowej operacji
3D SPI powinno zapewniać ten sam poziom wydajności na PCB dowolnego koloru
- Rozpoznawanie wielu punktów MARK: Obsługuje niestandardowe pozycjonowanie punktów MARK, takie jak okrągłe, krzyżowe i prostokątne.
2.2 Inteligentna Analiza Danych i Optymalizacja Procesu
- Mapa rozkładu wysokości: Wizualizacja rozkładu wysokości pasty lutowniczej i szybkie lokalizowanie obszarów wadliwych (takich jak nierównomierne ciśnienie zgarniacza, problemy z siatką stalową itp.).
- Monitorowanie trendu Cpk: Kontrola statystyczna procesu (SPC) w czasie rzeczywistym, analiza stabilności druku.
- Funkcja wczesnego ostrzegania: Automatyczny alarm w przypadku wystąpienia krytycznych defektów i wcześniejsze dostosowanie parametrów procesu. Gdy punkty kontrolne stale pojawiają się po tej samej stronie ustawionego zakresu wartości, można uznać, że defekty w druku pasty lutowniczej mają wkrótce wystąpić. W tym momencie 3D SPI powinno rozpocząć monitowanie i ostrzeganie.
2.3 Zautomatyzowane programowanie i szybka zmiana linii
- Import Gerber/CAD: Automatyczne programowanie jest zakończone w ciągu 5 minut, zmniejszając zależność od operatorów.
- Inspekcja siatki stalowej krok po kroku: Obsługuje niezależne ustawienia parametrów dla specjalnych padów (takich jak BGA).
3. Powiązanie Danych między ALeasder 3D SPI a inteligentną produkcją
3.1 Sprzężenie zwrotne w pętli zamkniętej z prasą drukarską
- Po wykryciu braku druku lub nadmiernej ilości cyny, automatycznie przekazuje informację zwrotną do maszyny drukarskiej w celu dostosowania nacisku zgarniacza lub czyszczenia siatki stalowej.
- Identyfikuje płytę Bad Mark, powiadamia maszynę do montażu powierzchniowego (SMT) o pominięciu wadliwych pozycji na płycie i poprawia wydajność produkcji.
3.2 Współpraca w detekcji z AOI
- Krytyczne dane 3D SPI mogą być przesyłane do AOI przed lub po piecu w celu ponownej inspekcji.
- Funkcja wyrównywania trójpunktowego (3D SPI + AOI przed piecem + AOI po piecu) pomaga prześledzić przyczynę defektów.
Wbudowany system SPC może integrować dane i obrazy wykryte na trzech etapach, ułatwiając komunikację z inżynierami w celu ustalenia, który etap poszedł źle i co spowodowało problem.
3.3 Zgodność ze standardami IPC-CFX
W oparciu o protokół komunikacyjny IPC-CFX, osiąga się wzajemną komunikację danych między urządzeniami, ułatwiając budowę inteligentnych fabryk.
4. Przyszłe trendy rozwoju
- Inteligentna detekcja oparta na AI: Łączenie głębokiego uczenia się w celu optymalizacji klasyfikacji defektów i zmniejszenia wskaźników fałszywych alarmów.
- Regulacja adaptacyjna w czasie rzeczywistym: Tworzy dynamiczną kontrolę w pętli zamkniętej z maszyną drukarską i lutowaniem rozpływowym.
- 5G + Przemysłowy Internet Rzeczy: Umożliwia zdalne monitorowanie i analizę dużych zbiorów danych oraz zwiększa możliwości konserwacji predykcyjnej.
Wnioski
Technologia 3D SPI stała się kluczowym ogniwem w inteligentnej produkcji SMT. ALeader z Shenzhou Vision znacznie poprawił wydajność produkcji dzięki swoim precyzyjnym algorytmom detekcji, inteligentnej analizie danych i możliwościom wzajemnego połączenia urządzeń. W przyszłości, wraz z głęboką integracją AI i Przemysłu 4.0, 3D SPI będzie dalej napędzać produkcję elektroniczną w kierunku celu "zero defektów" i pomagać przedsiębiorstwom w osiąganiu inteligentnych ulepszeń.
