pcb测试工艺技术doc72)-工艺技术(编辑修改稿)

pcb测试工艺技术doc72)-工艺技术(编辑修改稿)内容摘要：

脱机检测设备还不能立即查出缺陷。 内置于印刷机中的自动检测系统 几家印刷机制造厂推出了内置式二维和三维焊膏检测系统或故障查找系统。 然而，内置于印刷机中的检测系统与丝网印刷机共享硬件，由于丝印机必须在暂停的状态下才能进行检测，所以降低了印刷速度。 大多数内置式检测系统都使用摄相视觉技术来评价焊膏 面积、覆盖率和校准。 除了检测印记外，还可用这个摄相机检查丝网，查看模板开口是否阻塞和焊膏过多。 一些印刷机制造厂家给印刷机增设了体积测量功能，其方法是将激光束高度测量与视觉系统相结合，这样，将面积乘以一个中等焊盘高度测量值，即可计算出体积。 这种方法可重复性差，有时可监测到可能会产生在焊盘末端的焊盘缺陷，但不能识别砖形焊料的不规则性。 2． 4 自动三维在线样品检测设备 与内置在印刷机中的检测系统相比，自动在线样品检测设备有两个主要优点。 首先，由于这种设备是独立的系统，所以可以不利用印刷 机的硬件，不需要停机就可进行检测。 其次，样品检测设备的测量性能使你能够获得精确的、可重 大量管理资料下载 复的测量结果。 而印刷后的在线检测设备不能测量每块印制板上的每个焊盘，为收集 SPC数据，这种设备应用有效的统计技术可检测出很多板子上的现场操作出现的关键问题。 由 IBM 公司的一名工艺开发工程师进行的一项研究证明将样品检测设备用于 BGA 焊盘是绰绰有余的。 但仍然存在有偶然发生缺陷的可能性，实际上，缺陷率比末经检测的缺陷率低得多。 印刷后常用的样品检测设备是在线上设计，安装在传送带上，紧接在丝网印刷机后面， 连续检测印刷工艺中用户要求检测的样品 (通常为细间隙或 BGA)。 检测设备可将实际的焊盘测量值与预置的参数进行比较，并通知操作人员焊膏印记何时偏离预先规定的范围。 样品检测设备不同于激光台式和整块印制板扫描设备，其使用了配置有探测器的光敏器件，能连续拍摄目标焊膏印记的快印图片。 该图像可建立检测区域的高分辨率外观图。 先求出所有高度数据的总和，并乘以己知的图像面积即可计算出焊膏体积。 与整块印制板扫描设备比较，样品检测设备有几个优点。 首先，能够在几分钟之内对其进行预置并编程，而整块印制板扫描 设备可能需要几个小时进行预置。 设置后，经培训的人员就能监测样品检测设备，不需具备工程技能。 收集的数据自动显示在监视器上供操作人员观看，并以标准格式存储起来以便进一步的分析。 其次，可根据检测速度与生产线速度的匹配情况调节检测样品的数量，这样在检测中就不会花费太多的时间。 最后，配置的灯技术可对有缺陷倾向的位置进行精确的测量。 其缺点是：由于样品检测设备不能检测每块印制板上的每个位置，缺陷漏检的机会高。 在规则的图形中不会出现定义的偶然缺陷；当使用样品检测技术时，仍然有可能存在漏检的现象。 2． 5 自动 在线整块印制板检测设备 高速整块印制板检测设备是这一领域的最高档设备，其能评估每块印制板上的每个检测点。 这种设备成本高，不过速度非常快、并且能够检测在生产线上运行的整块印制板。 整块印制板检测设备利用激光束进行逐条生产线上的整块印制板的扫描，收集每个焊盘的所有测量数据，并将实际测量值与须置的合格极限值进行比较。 这种设备可检验各种不同类型的印记，包括偶然出现的缺陷，如；由模板开口堵塞引起的焊盘漏印。 全扫描还可显示出焊膏沉积图形的印记，包括坍塌、凹陷和焊料隆起。 整块印制板检 测设备的主要优点是：实际上能够指出每个印刷缺陷的位置，并能够收集板上每个焊盘的实际高度、面积和体积数据。 对于潜在成本较高的缺陷或是单元成本高的情况，整块印制板检测是比较适用的。 应用于汽车、军事或航空领域的印制电路板必须满足高可靠性技术要求，常常需要 100％的检测。 自动光学检测 (AOI)设备 自动光学检测设备是目前唯一的一种能够与组装生产线保持同步速度并行操作检测焊膏沉积质量的设备。 其每小时可检测 100000 多个元件，也就是说在线 AOI 设备可对板上的沉积点进行 100％的检测。 这种设备采 用了图像分析软件、测量元件、确认其值及极性和保证贴装精度的边缘视觉技术。 应用了标准的 大量管理资料下载 CAD 和 Gerber file 编程。 还应用了统计工艺控制 (SPC)软件工具，并建立了数据库，而且与返修工作站建立了网络联系。 其与自动在线整块 PCB 检测设备有很多相似的功能。 它最显著的特点是用途广泛，不仅可以检测印刷质量，还可检测其它工序的质量，如：贴装机的精度等。 在 SMT 生产线中放置 AOI系统 By Ray P. Prasad 本文介绍几种检查方法，分析了如何选择在 SMT 生产线放置 AOI 系统的位置。 有各种 检查和测试方法使用在电子工业中。 视觉检查方法是最普通和低成本的，但非常依靠操作员的。 X 射线方法成本高、速度慢，能力有限。 自动光学检查 (AOI, automated optical inspection)速度较快但价格昂贵。 在线测试 (ICT, incircuit test)和功能测试有时也作检查工具使用，但其能力也是有限的。 本文，我将讨论视觉和 AOI 方法。 视觉检查 最普遍和广泛使用的检查方法是视觉检查，使用 2~10 倍的放大镜或显微镜。 JSTD001 要求对于引脚间距大于 的所有元件使用 2~4 倍的检查。 对于引脚间距 或以下的密间距元件要求 10 倍的放大系数。 更高的放大系数应该只用作参考。 视觉检查的主要问题是，决定于操作员，因此，是主管的。 例如，如果相同的装配给不同的检察员，他们将报告不同的品质水平。 对这个情况的一个普通反应是减少人为因素，转向众多的自动检查系统中的一种。 自动光学检查 (AOI) 由于电子工业元件进入到更密间距个球栅阵列 (BGA)元件，锡点的视觉检查已经变得或者很困难或者不可能。 还有，如前面所讨论的，甚至是在可行的时候，视觉检查也是非常取决于操作员。 因此，工业 已经转移到自动检查系统。 市场上有许多系统，价格范围很大。 新的机器不断介绍到市场。 在选择所需的机器时，你需要决定你想要 AOI 系统作什么。 例如，你想机器指出丢失的元件、元件的极性、贴装精度、锡膏印刷或焊点的品质吗。 重要的是记住，多数 AOI 机器当用来确认错误极性或丢失的元件时工作正常，但用来精确地确认焊锡点的品质可能是具挑战性的。 不管使用哪一种设备类型，一般的 AOI 系统的要求应该包括精度、可重复性、速度、计算机辅助设计 (CAD)兼容性、和误失效与误接收 (当使用机器作锡点品质检查时的一个非常普遍的问题 )。 有时，错误认为自动检查系统可用来过程控制，通过改变适当的变量来实时地纠正缺陷。 对于大多数系统，现在这可能是有希望的想法，因为许多需要防止问题的改变都要求人为的干预。 实时地控制焊接点品质的唯一方法是，假如焊接与检查系统集成在一起。 用这样一个集成系统，焊接点或者停止或者继续，取决于单个焊接点热量输入要求。 大量管理资料下载 在在传统的回流焊接工艺如对流中简直不可能。 现在，具有闭环检查特性的激光焊接系统可以买得到，来达到这一目标。 可是，没有真正可以指出一个给定缺陷和确认其原因的系统。 缺陷分析可能要求人为干预和工程判断。 例如，自动检查系统很大程度上依靠焊点的质量和密度 (少锡、多锡或无锡 )。 可是，有不止一个原因的缺陷可能永远不能只放入这三类中的一类，以满足自动检查系统的需要。 少锡可能由空洞、焊接圆角不足或锡膏不足所引起。 对这些缺陷的改进行动是不同的，需要人为的判断和干预。 检查主导思想 有两种检查主导思想：缺陷防止或缺陷发现。 适当的方法应该是缺陷的防止，因为其重点是在过程控制和通过实施改正行动来消除缺陷。 在这样一个方法中，AOI 机器或者放在 SMT 生产线的锡膏印刷机之后，或者放在元件贴装之后。 使用发现哲学的人把检 查机器放在 SMT 线的很后方 在回流焊接炉之后。 这是制造工艺中的最后步骤，以保证没有坏品逃出工厂。 从主导思想上说，许多人不认同检查的预防方法。 如果你同意这个思想，那么你应该在生产线哪里放置 AOI 系统呢。 第一个选择是将 AOI 系统放在锡膏印刷正后面。 因为许多缺陷与锡膏量和印刷品质有关，这是 AOI 系统的一个好位置。 这样一个系统应该监测什么呢。 只有锡膏的 XY 尺寸，包括误印或锡膏体积 (XYZ)。 锡膏体积测量将比 XY 测量慢，但提供更有用的数据。 这个在某些应用中比其它应用更为关键。 例如，对于陶瓷排列 包装，锡膏体积对达到所希望的焊点品质非常关键。 第二个选择是把 AOI 系统直接放在射片机之后。 这里，可检查误放或放错的小元件，包括电阻和电容，以及 BGA 和密间距元件的锡膏品质与体积，这些元件是用生产线内射片机之后的不同的贴片机贴装的。 使用其视觉能力，它们通常对较大的包装有更好的精度。 第三个选择是将 AOI 系统放在密间距和 BGA 贴装机器后面 (回流之前 )，来检查误放的密脚、 BGA 和其它大元件。 这是一个好位置，因为大多数缺陷与密脚元件有关。 这些是对于预防哲学主张者的选择。 如果你集中在发现的方法，你有第 四个选择 将 AOI 系统放在回流焊接之后，查找品质差的焊点。 这对于那些想要保证不可接受的焊点在发货给最终用户之前发现到的公司是一个好方法。 第五个选择是结合使用预防和发现两者思想，将 AOI 系统放在每一个工艺步骤之后 锡膏印刷、射片机、 BGA 和密脚贴装、和回流焊接。 这个选择可能是供不起的。 多数人有有限的预算，必须决定在 SMT 线的哪里放置系统。 如果只购买一台 AOI 系统，你可能想要把它直接放在射片机之后，你可以检查两个主要问题 较小元件的误贴装或错误和 BGA 与密脚元件的锡膏品质与体积。 还有，这是决定整个品质的最关键的位置。 结论 锡点检查是一个事后的步骤。 一个更有效的方法是采取预防措施。 即，实施过程控制来保证问题不发生。 这是否意味着检查不必要呢。 完全不是。 检查将不得不继续完成缺陷收集的反馈，以监测工艺过程和实施改进行动，因此问题不会发生。 大量管理资料下载 AOI技术的新突破 By Bob Ries 本文介绍，自动光学检查 (AOI)，作为对在线测试(ICT)的一个有用补充，精确地确认和识别在印刷电路板 (PCB)上的元件可变性，因此改进整个系统的性能。 对于今天越来越复杂的 PCB 和固体元件，传统的ICT 与功能测试编程正变得费力和费时。 PCB 制造商发现，使用针床 (bedofnails)测试夹具很难获得对密、细间距板的测试探针的物理空间。 为复杂的板编写功能测试程序是一个令人敬畏的任务，这些板的测试夹具的制造也是昂贵和费时的。 为了克服这个障碍， AOI证明是对 ICT 和功能测试的一个有力的补充。 人力检察员还完成大部分的检查，但是越来越小的电路板特性已经使得手工检查不可靠、主观和容易产生与手工装配有关的成本和质量问题。 人力检查的可重复性水平低，特别是一个操作员不同于另一个，视觉疲劳不可避免地导致疏忽缺陷。 由于 这些原因， AOI 逐渐地在装配线上取代人为检查。 对于 PCB 装配， AOI 的优点 视觉检查的特征和板上的电子元件是直接了当的。 元件与其下面 PCB 的形状、尺寸、颜色和表面特征是轮廓分明的，元件可以在板的表面上可预见的位置找到。 由于这个简单性， PCB 装配的自动检查在 25 年前成为计算机化的图象分析技术的首例工业应用。 功能强度的 AOI 技术证明是对传统测试方法的经济、可靠的补充。 AOI 正成功地作为测量印刷机或元件贴装机性能的过程监测工具。 实际的优点包括： 检查和纠正 PCB 缺陷，在过程监测期间进行的成本远远低于 在最终测试和检查之后进行的成本，通常达到十几倍。 过程表现的趋势 贴装位移或不正确的料盘安装 可以在整个过程的较早时候发现和纠正。 没有早期检查，重复的太多有相同缺陷的板将在功能测试和最后检查期间被拒绝。 当 AOI 用于在元件贴放之后、回流之前的元件贴装检查时，较早地发现丢失、歪斜、无放的元件或极性错误的元件，减少成本高的回流后返修。 回流焊接后的 AOI 比用于焊点缺陷，如锡桥、破裂焊点、干焊点和其它缺陷，检查的 X 射线检查成本低。 可是，锡点检查无可争辩地是基于运算法则(Algorithmbased)的 AOI 系统的最困难的任务，因为可接受外表的变量范围广。 传统 AOI 系统的局限 基本上，所有 AOI 方法可描述为，通过一列摄像机或传感器获得一块板的照明图象并数字化，然后分析和与前面定义的“好”图象进行比较。 照明来自于一个范围的光源，如白光、发光二极管 (LED)和激光。 今天，有许多完善的图象分析技术，包括：模板比较 (templatematching)(或自动对比 autocorrelation)、边缘检查 (edgedetection)、特征提取 (feature extraction)、灰度模型 (gray modeling)、傅里叶分析 (Fourier analysis)、形状、光学特征识别 (OCR, 大量管理资料下载 optical。