O Papel Crucial e a Aplicação Inteligente da Tecnologia SPI 3D na Fabricação SMT: A Solução Definitiva para Melhorar

Na indústria de fabricação eletrônica, à medida que os produtos avançam para alta densidade e miniaturização, a qualidade da impressão da pasta de solda em SMT (Tecnologia de Montagem em Superfície) determina diretamente a confiabilidade do produto final. A tecnologia 3D SPI (Inspeção Tridimensional da Pasta de Solda), com sua capacidade de detecção de alta precisão, tornou-se um método de controle de qualidade indispensável no processo SMT. Este artigo irá aprofundar os princípios técnicos, as funções principais, as aplicações inteligentes do 3D SPI, bem como sua interação com os processos anteriores e subsequentes, ajudando você a obter uma compreensão abrangente de como aprimorar a eficiência da produção e reduzir os custos de retrabalho por meio do 3D SPI. Também analisa a tendência de desenvolvimento futuro da integração de IA e Indústria 4.0.

No processo de produção SMT, 74% dos defeitos se originam de problemas de impressão da pasta de solda. O 2D SPI tradicional só pode detectar defeitos planares, enquanto o 3D SPI, por meio da tecnologia de imagem tridimensional, pode medir com precisão parâmetros-chave como o volume, a altura e a forma da pasta de solda, melhorando significativamente a taxa de detecção de defeitos.

O 3D SPI inicial adotou o método de triangulação a laser. Ao projetar um laser na superfície da pasta de solda e usar uma câmera CCD para capturar o ponto de luz refletida, a altura foi calculada em combinação com a relação geométrica triangular. Este método só pode medir a altura de um único ponto e tem eficiência relativamente baixa.

Com base no ponto de imagem A e no ponto de referência O iluminado no objeto, calcule a distância da imagem 2D L de cada ponto no objeto a este ponto de referência. De acordo com o princípio da trigonometria, converta a altura H do objeto usando a distância da imagem 2D L.

Para aumentar a velocidade de detecção, a indústria introduziu a tecnologia de varredura a laser multi-linha, que pode medir simultaneamente a altura de vários pontos. No entanto, ainda possui as seguintes limitações:

• Apenas o ponto de irradiação do laser pode ser medido com precisão, enquanto o restante da área precisa ser ajustado e estimado, o que afeta a precisão.
• Devido à reflexão na superfície do objeto, a PCB precisa ser jateada (o que não é viável na produção real).

Atualmente, o 3D SPI principal adota a Phase Measurement Profilometry (PMP), ou seja, a tecnologia 3D de luz estruturada. O princípio é o seguinte:

• A grade de projeção (grade senoidal) ilumina a superfície da PCB, formando faixas ópticas alternadas de luz e escuridão.
• A câmera captura as faixas deformadas e calcula as informações de altura por meio de mudanças de fase.
• A tecnologia de grade de dupla projeção é adotada para eliminar o erro na área de sombra e melhorar a precisão da medição.

(Projeção única com sombra vs projeção dupla pode se complementar)

Comparada com a varredura a laser, a tecnologia PMP tem as seguintes vantagens:

• ✔ Cobertura total do campo, sem detecção de pontos cegos
• ✔ Resistente à interferência de cor e reflexão da PCB
• ✔ Adequado para pads de alta densidade e micro (como componentes 01005)

• Medição de volume, área e altura: volume, área, altura, deslocamento, estanho insuficiente, estanho excessivo, estanho contínuo, ponta de estanho, dedo de ouro, contaminação, processo de cola vermelha e outros defeitos de aparência
• Capacidade anti-interferência: Compensa automaticamente a deformação da PCB e se ADAPTA a PCBs de diferentes cores (verde, vermelho, preto, etc.).

O 3D SPI deve ter a função de compensar automaticamente a flexão da placa sem qualquer operação adicional

O 3D SPI deve garantir o mesmo nível de desempenho em PCBs de qualquer cor

• Reconhecimento de múltiplos pontos MARK: Suporta posicionamento de pontos MARK não padronizados, como circulares, em forma de cruz e retangulares.

• Mapa de distribuição de altura: Visualize a distribuição de altura da pasta de solda e localize rapidamente áreas defeituosas (como pressão desigual do raspador, problemas na tela de aço, etc.).
• Monitoramento da tendência Cpk: Controle estatístico de processo (SPC) em tempo real, analisando a estabilidade da impressão.
• Função de alerta precoce: Alarme automático quando defeitos críticos ocorrem continuamente e ajuste os parâmetros do processo com antecedência. Quando os pontos de controle aparecem continuamente no mesmo lado da faixa de valor definido, pode-se considerar que defeitos na impressão da pasta de solda estão prestes a ocorrer. Neste ponto, o 3D SPI deve começar a avisar e alertar.

• Importação Gerber/CAD: A programação automática é concluída em 5 minutos, reduzindo a dependência de operadores.
• Inspeção da tela de aço por etapas: Suporta configurações de parâmetros independentes para pads especiais (como BGA).

• Quando a impressão perdida ou o excesso de estanho são detectados, ele retorna automaticamente para a máquina de impressão para ajustar a pressão do raspador ou limpar a tela de aço.
• Identifique a placa Bad Mark, notifique a máquina de tecnologia de montagem em superfície (SMT) para pular as posições da placa defeituosa e melhorar a eficiência da produção.

• Os dados críticos do 3D SPI podem ser transmitidos para o AOI antes ou depois do forno para obter uma reinspeção chave.
• A função de alinhamento de três pontos (3D SPI + AOI pré-forno + AOI pós-forno) ajuda a rastrear a causa raiz dos defeitos.

O sistema SPC integrado pode integrar os dados e imagens detectados nos três estágios, facilitando a comunicação com os engenheiros para determinar qual estágio deu errado e o que causou o problema.

Com base no protocolo de comunicação IPC-CFX, a inter-comunicação de dados entre os dispositivos é alcançada, facilitando a construção de fábricas inteligentes.

• Detecção inteligente orientada por IA: Combinando aprendizado profundo para otimizar a classificação de defeitos e reduzir as taxas de alarme falso.
• Ajuste adaptativo em tempo real: Forma um controle de circuito fechado dinâmico com a máquina de impressão e a soldagem por refluxo.
• 5G + Internet Industrial: Habilitando o monitoramento remoto e a análise de big data e aprimorando os recursos de manutenção preditiva.

A tecnologia 3D SPI tornou-se um elo central na fabricação inteligente SMT. A ALeader da Shenzhou Vision melhorou significativamente o rendimento e a eficiência da produção com seus algoritmos de detecção de alta precisão, análise inteligente de dados e recursos de interconexão de equipamentos. No futuro, com a profunda integração de IA e Indústria 4.0, o 3D SPI impulsionará ainda mais a fabricação eletrônica em direção à meta de "zero defeito" e ajudará as empresas a alcançar atualizações inteligentes.