Global Soul Limited liyi@gs-smt.com 86-755-27962186
Sau gần 112 năm nỗ lực, hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI) cuối cùng đã được ứng dụng thành công vào dây chuyền sản xuất bảng mạch in (PCB). Trong giai đoạn này, số lượng nhà cung cấp AOI đã tăng lên nhanh chóng, và các công nghệ AOI khác nhau cũng đã đạt được những tiến bộ đáng kể. Hiện tại, từ các hệ thống camera đơn giản đến các hệ thống kiểm tra 3-D X-quang phức tạp, 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 keo hàn và máy đặt linh kiện SMT đã được cải thiện, điều này đã nâng cao tốc độ, độ chính xác và độ tin cậy của việc lắp ráp sản phẩm. Do đó, tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn của các nhà sản xuất lớn đã được cải thiện. Số lượng linh kiện đóng gói SMT ngày càng tăng do các nhà sản xuất linh kiện cung cấp cũng đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa trong dây chuyền lắp ráp bảng mạch in. Việc đặt linh kiện SMT tự động gần như có thể loại bỏ hoàn toàn các lỗi có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp thủ công trên dây chuyền sản xuất.
Trong ngành sản xuất PCB, việc thu nhỏ và biến tính các linh kiện 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 họ. Bởi vì không còn có thể tiến hành phát hiện đáng tin cậy và nhất quán các linh kiện được phân bố dày đặc và giữ các bản ghi phát hiện chính xác bằng cách dựa vào lao động thủ công. Mặt khác, AOI có thể tiến hành 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, việc kiểm tra và điều chỉnh máy in keo hàn và quy trình lắp ráp của các kỹ sư quy trình có thể đảm bảo rằng tỷ lệ nhiễm keo hàn (tỷ lệ bắn tung tóe) trên dây chuyền sản xuất chỉ là một vài phần triệu (ppm). Đối với dây chuyền sản xuất sản lượng cao/trộn thấp, tỷ lệ nhiễm keo hàn điển hình nằm trong khoảng từ 20 phần triệu đến 150 phần triệu. Kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng rất khó để phát hiện sự nhiễm bẩn của từng loại keo hàn chỉ bằng cách lấy mẫu và thử nghiệm các mẫu bảng mạch in. Chỉ bằng cách tiến hành kiểm tra 100% trên tất cả các bảng mạch, có thể đảm bảo phạm vi kiểm tra lớn hơn, từ đó đạt được kiểm soát quy trình thống kê (SPC).
Ở một mức độ lớn, chỉ một phần rất nhỏ của các loại nhiễm bẩn keo hàn cụ thể thực sự tồn tại, và sự hình thành của các chất gây ô nhiễm keo hàn này có thể được liên kết với một số thiết bị sản xuất cụ thể. Trong nhiều trường hợp, bạn cũng có thể quy cho sự xuất hiện của sự nhiễm bẩn keo hàn cho một thiết bị cụ thể. Tuy nhiên, đối với một số biến số, chẳng hạn như độ lệch của linh kiện (do hiệu ứng tự hiệu chỉnh trong quá trình reflow), không thể truy ngược lại một bước sản xuất cụ thể. Do đó, để phát hiện tất cả các chất gây ô nhiễm keo hàn, cần phải tiến hành kiểm tra 100% trên mỗi bước sản xuất trên dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên, trên thực tế, do các cân nhắc về kinh tế, các nhà sản xuất PCB không thể kiểm tra từng bảng mạch sau khi mỗi quy trình hoàn thành. Do đó, các kỹ sư quy trình và người quản lý kiểm soát chất lượng phải xem xét cẩn thận cách đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa đầu tư vào kiểm tra và lợi ích do việc tăng sản xuất mang lại.
Nói chung, như được hiển thị trong Hình 1, bạn có thể áp dụng AOI một cách hiệu quả sau bất kỳ một trong bốn bước sản xuất trong một dây chuyền sản xuất. Các đoạn sau sẽ lần lượt giới thiệu việc ứng 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 sự cố và phát hiện sự cố. Trong phần mô tả sau đây, việc kiểm tra sau khi in keo hàn, đặt thiết bị (gắn bề mặt) và đặt linh kiện có thể được phân loại là phòng ngừa sự cố, trong khi bước cuối cùng - kiểm tra sau khi hàn reflow - có thể được phân loại là phát hiện sự cố, vì việc kiểm tra ở bước này không thể ngăn chặn sự xuất hiện của các khuyết tật.
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 ở 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 không có hồi kết. Trên thực tế, các tiêu chí chính để lựa chọn nên tập trung vào loại linh kiện và quy trình, phổ lỗi và các yêu cầu về độ tin cậy của sản phẩm. Nếu nhiều linh kiện BGA, đóng gói cấp chip (CSP) hoặc flip-chip được sử dụng, hệ thống phát hiện cần được áp dụng cho bước thứ nhất và thứ hai để tối đa hóa hiệu quả của nó. Ngoài ra, việc tiến hành kiểm tra sau giai đoạn thứ tư có thể xác định hiệu quả các khuyết tật trong hàng tiêu dùng cấp thấp. Đối với PCBS được sử dụng trong hàng không vũ trụ, y tế và các sản phẩm an toàn (túi khí ô tô), do các yêu cầu về chất lượng cực kỳ nghiêm ngặt, có thể cần phải tiến hành kiểm tra ở nhiều nơi trên dây chuyền sản xuất, đặc biệt là sau bước thứ hai và thứ tư. Đối với loại PCB này, tia X có thể được chọn để kiểm tra.
Nếu AOI được sử dụng trên dây chuyền sản xuất cần được đánh giá, cần phải phân biệt giữa các hệ thống chỉ có thể thực hiện phát hiện và các hệ thống có thể thực hiện đo lường.
Các hệ thống phát hiện chỉ có thể tìm kiếm các khuyết tật như linh kiện bị thiếu và đặt không chính xác không thể cung cấp các công cụ để kiểm soát quy trình, vì vậy chúng không thể được sử dụng để cải thiện quy trình sản xuất PCBS. Các kỹ sư vẫn phải điều chỉnh quy trình sản xuất theo cách thủ công. Tuy nhiên, các hệ thống phát hiện này vừa nhanh vừa rẻ tiền.
Mặt khác, hệ thống đo lường có thể cung cấp dữ liệu chính xác cho từng linh kiện, điều này có ý nghĩa rất lớn để đo lường các thông số quy trình sản xuất. Các hệ thống này đắt hơn các 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, việc đánh giá chất lượng của một hệ thống phát hiện chỉ dựa trên tỷ lệ báo cáo lỗi chính xác của nó, tức là tỷ lệ lỗi thực tế (báo cáo lỗi chính xác) trên báo động sai (báo cáo lỗi sai) là chưa đầy đủ. Nếu một hệ thống đo lường cần được đánh giá, cũng cần phải dựa vào kết quả đánh giá về độ chính xác của hệ thống đo lường trong một phạm vi dung sai nhỏ hơn. Kiểm soát quy trình thống kê
Việc cài đặt hệ thống AOI trong quá trình in hoặc lắp ráp có thể giúp bạn loại bỏ các biến số quy trình khác tích lũy trong quá trình sản xuất. Giả sử bạn đo xem các linh kiện có bị dịch chuyển vị trí sau khi hàn reflow hay không, dữ liệu bạn thu thập không thể phản ánh độ chính xác của quy trình lắp ráp. Bạn nên đo kết quả cả sau khi lắp ráp và sau khi hàn reflow. Nhưng thông tin này gần như vô dụng để kiểm soát việc lắp đặt thiết bị. Với xu hướng phát triển giám sát, việc cài đặt hệ thống AOI gần quy trình bạn phải theo dõi có thể nhanh chóng sửa một thông số sắp bước vào bước tiếp theo. Đồng thời, việc phát hiện tầm gần cũng có thể làm giảm số lượng PCBS không đạt yêu cầu trước khi quá trình phát hiện.
Mặc dù hầu hết người dùng AOI trong ngành điện tử vẫn chỉ tập trung vào kiểm tra sau khi hàn, xu hướng thu nhỏ linh kiện và PCBS trong tương lai sẽ yêu cầu kiểm soát quy trình khép kín hiệu quả hơn. Các 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 việc đầu tư vào các hệ thống như vậy là xứng đáng hơn. Đối với tất cả khách hàng, AOI sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện dây chuyền sản xuất sản phẩm và tăng sản lượng sản phẩm hoàn thành.
