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[转载文章] 自动光学检查AOI在无铅中的应用

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发表于 2008-1-3 13:03:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
USB-6009数据采集卡首发
对无缺陷生产来讲,自动光学检查(AOI)是必不可少的。在转到使用无铅工艺时,制造商将面临新的挑战,在生产中会出现其他的问题,引起了人们的关注。本文分析转到无铅工艺的整个过程,特别是在大规模生产中引进了0402无铅元件。 ( h1 y  V. R8 T, [7 [+ _) w

, s; Y: M0 |) @' l; o8 O- s. n由于缺乏无铅元件,转到使用无铅元件是分阶段进行的。在2004年,由于要求电子产品的体积越来越小,迫使制造商广泛地用0402元件来取代0603元件和0805元件。 3 d/ d6 j( \* A! B, G

4 U8 e: p* ?$ X工艺条件 ; A7 ^9 [; x" G" n7 J; @
除了普遍使用的0402元件,印刷电路板的第一次合格率(FPY)必须达到95%,而且必须根据印刷电路协会(IPC)的2级标准来检测缺陷。例如,在有608个焊点的168元件的情况下,相当于要求误报率是百万分之65。为了达到FPY的要求,在检测缺陷时必须考虑以下条件:元件长度的公差、元件供应商、贴片公差、在25 个AOI系统上的全球检测数据库、有80个独特产品的全球检测数据库、无铅焊料、不同的电路板供应商以及检测质量要达到IPC的2级标准(图1)。
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图1 在缺陷检测中应考虑的工艺条件。
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* Y. S6 H) C. C8 S无铅焊接带来的变化 . k2 `! d: w$ Q2 V( p/ n! J
可以从三个方面看到无铅的影响:灰度值提高、流程的改变和有效的助焊剂。无铅焊点的亮度平均值高了2.5%。这相当于亮度提高了五级。焊点看上去粗糙,而且表面呈粗大的颗粒状。这可以利用特性萃取方法来消除或者过滤掉(图2和图3)。流动性稍微差一些,特别是对于那些较轻的元件,会防碍元件在熔化焊膏中浸没或者浮起。这表示元件自动对正的程度较差。由于效果差,意味着轻轻的0402元件沿着纵向翘起的倾向会增强,结果是不能完全看到元件的顶部。

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图2 标准的低熔点 Sn62Pb36Ag2焊膏。2 o' c8 `# V6 @7 I2 @
在回熔温度较高以及使用侵蚀性更强的助焊剂时,也会导致与助焊剂直接接触的较薄的元件受到侵蚀,元件顶部不能够反射光线。流动性的改变和侵蚀性助焊剂,对R0402型元件的影响比C0402型元件大,因为R0402型元件更轻也更薄。在使用R0603元件时,这也不常见。 ! s; c6 V) z# l

) t4 S( |; V/ r( i! b# I检查库
5 |9 O. r1 l- a0 a围绕工艺的环境产生消极影响,必须通过几个途径降低到最小,以满足 头工作的要求。
/ {4 u; g- Z( K9 Q9 V2 ^● AOI全球检查库──对部分AOI制造商的标定工具进行调整是极为重要的,所以,这些变化能够传递到照相机和照明模块上。
4 B5 u3 N: U- T7 o7 E● 对于不同产品的AOI全球检查库,有可能在当地进行调整──这是AOI软件必备的特性。 4 f! h& G0 M7 ^0 a4 z+ _' S
● 贴片公差——进料器常规的维护和校准。 $ z8 }% K; B8 G7 K* J
● 确定检查质量:IPC标准2级——必须允许使用朝下的电阻器。组件趐起和共面性的检测必须可靠。
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& d" m( i6 L; Z8 {6 ^) t: j图3 无铅(SAC)焊膏。 图片由W.C.Heraeus Gmb 公司提供。
& k/ k' g% R5 j4 E1 `关于元件长度公差,不同的组件供应商、电路板和无铅焊料的供应商都不可能没有任何直接的影响。优良的AOI程序应该能够应付这些这影响。如果这些个别点的变化可以保持不变,那么就能够相当大地简化AOI编程。经研究得到的结论是,由于无铅产生的影响,图形对照系统无法得到适合的检查结果,这是因为合格的样品变化太大。更加可行的方法是,取出确定每道工艺和元件变化的特性。这些变化可以分成不同的等级。如果在现在使用的工艺中,出现了一个新的变化,就要增加一个级别,来保证检查的精确性。所有认识到的和已知的缺陷都储存起来,他们的类型和图片可以用于AOI系统和全球数据库里的检查程序。我们没有必要把一块不同缺陷的电路板保存起来用于详细的检查。 5 m4 @9 t2 v; T7 t
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用AOI软件核实真正的缺陷 ) f9 h' v5 a7 I, [( Y4 s
AOI软件中有一个综合性的验证功能,它能减少检查的误报,保证检测程序无缺陷。它可以检查储存起来的有缺陷的样品,例如,修理站存放的样品,以及印刷了焊膏的空白印刷电路板。在优化阶段,在这方面花时间的原因是为了不让任何缺陷溜过去。所有已知的缺陷都必须检查,同时要把允许出现的误报数量做到最小。在针对减少误报而对任何程序进行调整时,要检查一下,看看以前检查出来的直正缺陷,是否得到维修站的证实。通过综合的核实,保证检查程序的质量,用于专门的制造和核查,同时对误报进行追踪。
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8 i6 G  t; Z5 f6 A! s; A1 K4 |无铅和检测工艺
' t, {. p# h4 E 适应性程序没有发现转到无铅会对焊点质量的检查带来什么影响。缺陷看上去还是一样的。毫无疑问,只需要稍微修改一下数据库,就足以排除其他误报可能会带来的影响。在元件顶上的内容改变时,就需要大量的工作,确定门限值。这些可以纳入到标准数据库中。在元件的一端立起来时,激活其他环节的检测,便可以进行可靠的分析。对于桥接的形成或者元件一端立起来的普遍看法,证明常常不是那样。经验表明,桥接的形成没有改变,元件一端立起来的现像就会有所减少。转到使用无铅焊膏并不需要投资新的系统或者设备,只要使用的AOI系统配备了灵活的传感器模块、照明和软件,就足以适应这些变化了。
IDAQ-USB-6009数据采集卡
发表于 2008-7-2 15:22:17 | 显示全部楼层
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