Vai trò chính và ứng dụng thông minh của công nghệ SPI 3D trong sản xuất SMT: Giải pháp cuối cùng để cải thiện

Trong ngành sản xuất điện tử, khi sản phẩm hướng tới mật độ cao và thu nhỏ, chất lượng in keo hàn trong SMT (Công nghệ Gắn Bề mặt) quyết định trực tiếp độ tin cậy của sản phẩm cuối cùng. Công nghệ SPI 3D (Kiểm tra Keo hàn Ba chiều), với khả năng phát hiện độ chính xác cao, đã trở thành một phương pháp kiểm soát chất lượng không thể thiếu trong quy trình SMT. Bài viết này sẽ đi sâu vào các nguyên tắc kỹ thuật, chức năng cốt lõi, ứng dụng thông minh của SPI 3D, cũng như sự tương tác của nó với các quy trình trước và sau, giúp bạn hiểu toàn diện về cách nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí sửa chữa thông qua SPI 3D. Nó cũng hướng tới xu hướng phát triển trong tương lai của việc tích hợp AI và Công nghiệp 4.0.

Trong quy trình sản xuất SMT, 74% các khuyết tật bắt nguồn từ các vấn đề in keo hàn. SPI 2D truyền thống chỉ có thể phát hiện các khuyết tật phẳng, trong khi SPI 3D, thông qua công nghệ tạo ảnh ba chiều, có thể đo chính xác các thông số chính như thể tích, chiều cao và hình dạng của keo hàn, cải thiện đáng kể tỷ lệ phát hiện khuyết tật.

SPI 3D ban đầu áp dụng phương pháp tam giác laser. Bằng cách chiếu một tia laser lên bề mặt keo hàn và sử dụng camera CCD để chụp điểm sáng phản xạ, chiều cao được tính toán kết hợp với mối quan hệ hình học tam giác. Phương pháp này chỉ có thể đo chiều cao của một điểm duy nhất và có hiệu quả tương đối thấp.

Dựa trên điểm ảnh A và điểm tham chiếu O được chiếu trên vật thể, tính khoảng cách ảnh 2D L từ mỗi điểm trên vật thể đến điểm tham chiếu này. Theo nguyên tắc lượng giác, chuyển đổi chiều cao H của vật thể bằng cách sử dụng khoảng cách ảnh 2D L.

Để tăng cường tốc độ phát hiện, ngành đã giới thiệu công nghệ quét laser đa đường, có thể đo đồng thời chiều cao của nhiều điểm. Tuy nhiên, nó vẫn có những hạn chế sau:

• Chỉ có thể đo chính xác điểm chiếu laser, trong khi phần còn lại của khu vực cần được lắp và ước tính, điều này ảnh hưởng đến độ chính xác.
• Do sự phản xạ trên bề mặt của vật thể, PCB cần được phun cát (điều này không khả thi trong sản xuất thực tế).

Hiện tại, SPI 3D chủ đạo áp dụng Phép đo hình thái pha (PMP), tức là công nghệ ánh sáng cấu trúc 3D. Nguyên tắc như sau:

• Lưới chiếu (lưới hình sin) chiếu sáng bề mặt PCB, tạo thành các sọc quang học xen kẽ sáng và tối.
• Camera chụp các sọc bị biến dạng và tính toán thông tin chiều cao thông qua các thay đổi pha.
• Công nghệ lưới chiếu kép được áp dụng để loại bỏ lỗi trong vùng bóng và cải thiện độ chính xác đo.

(Chiếu đơn với bóng so với chiếu kép có thể bổ sung cho nhau)

So với quét laser, công nghệ PMP có những ưu điểm sau:

• ✔ Phạm vi bao phủ toàn diện, không có điểm mù phát hiện
• ✔ Kháng nhiễu màu và phản xạ PCB
• ✔ Thích hợp cho các miếng đệm mật độ cao, siêu nhỏ (chẳng hạn như linh kiện 01005)

• Đo thể tích, diện tích và chiều cao: thể tích, diện tích, chiều cao, độ lệch, thiếu thiếc, thừa thiếc, thiếc liên tục, đầu thiếc, ngón tay vàng, nhiễm bẩn, quy trình keo đỏ và các khuyết tật ngoại hình khác
• Khả năng chống nhiễu: Tự động bù cho độ cong vênh của PCB và THÍCH ỨNG với PCB có màu sắc khác nhau (xanh lá cây, đỏ, đen, v.v.).

SPI 3D phải có chức năng tự động bù cho độ uốn cong của bảng mà không cần bất kỳ thao tác bổ sung nào

SPI 3D phải đảm bảo cùng mức hiệu suất trên PCB có bất kỳ màu nào

• Nhận dạng điểm MARK đa dạng: Hỗ trợ định vị điểm MARK không chuẩn như hình tròn, hình chữ thập và hình chữ nhật.

• Bản đồ phân bố chiều cao: Trực quan hóa sự phân bố chiều cao của keo hàn và nhanh chóng xác định các khu vực bị lỗi (chẳng hạn như áp suất gạt không đều, các vấn đề về lưới thép, v.v.).
• Giám sát xu hướng Cpk: Kiểm soát quy trình thống kê (SPC) theo thời gian thực, phân tích độ ổn định in.
• Chức năng cảnh báo sớm: Tự động báo động khi các khuyết tật nghiêm trọng xảy ra liên tục và điều chỉnh các thông số quy trình trước. Khi các điểm kiểm soát liên tục xuất hiện ở cùng một phía của phạm vi giá trị đặt trước, có thể coi là các khuyết tật trong việc in keo hàn sắp xảy ra. Tại thời điểm này, SPI 3D nên bắt đầu nhắc nhở và cảnh báo.

• Nhập Gerber/CAD: Lập trình tự động được hoàn thành trong vòng 5 phút, giảm sự phụ thuộc vào người vận hành.
• Kiểm tra lưới thép bước: Hỗ trợ Cài đặt thông số độc lập cho các miếng đệm đặc biệt (chẳng hạn như BGA).

• Khi phát hiện in thiếu hoặc thừa thiếc, nó sẽ tự động phản hồi cho máy in để điều chỉnh áp suất của gạt hoặc làm sạch lưới thép.
• Xác định bảng Bad Mark, thông báo cho máy công nghệ gắn bề mặt (SMT) bỏ qua các vị trí bảng bị lỗi và cải thiện hiệu quả sản xuất.

• Dữ liệu quan trọng của SPI 3D có thể được truyền đến AOI trước hoặc sau lò để đạt được việc kiểm tra lại quan trọng.
• Chức năng căn chỉnh ba điểm (SPI 3D + AOI trước lò + AOI sau lò) giúp truy tìm nguyên nhân gốc rễ của các khuyết tật.

Hệ thống SPC tích hợp có thể tích hợp dữ liệu và hình ảnh được phát hiện trong ba giai đoạn, tạo điều kiện cho việc liên lạc với các kỹ sư để xác định giai đoạn nào đã sai và điều gì đã gây ra sự cố.

Dựa trên giao thức truyền thông IPC-CFX, sự tương tác dữ liệu giữa các thiết bị được thực hiện, tạo điều kiện cho việc xây dựng các nhà máy thông minh.

• Phát hiện thông minh do Ai điều khiển: Kết hợp học sâu để tối ưu hóa phân loại khuyết tật và giảm tỷ lệ báo động sai.
• Điều chỉnh thích ứng theo thời gian thực: Hình thành một vòng điều khiển khép kín động với máy in và hàn lại.
• 5G+ Internet công nghiệp: Cho phép giám sát từ xa và phân tích dữ liệu lớn, đồng thời tăng cường khả năng bảo trì dự đoán.

Công nghệ SPI 3D đã trở thành một liên kết cốt lõi trong sản xuất thông minh SMT. ALeader từ Shenzhou Vision đã cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả sản xuất với các thuật toán phát hiện độ chính xác cao, phân tích dữ liệu thông minh và khả năng kết nối thiết bị. Trong tương lai, với sự tích hợp sâu sắc của AI và Công nghiệp 4.0, SPI 3D sẽ thúc đẩy hơn nữa sản xuất điện tử hướng tới mục tiêu "không có khuyết tật" và giúp các doanh nghiệp đạt được các nâng cấp thông minh.