Juotospastatarkastus (SPI) edustaa metrologista tarkistuspistettä, joka on sijoitettu välittömästi stensiilitulostuksen jälkeen SMT-kokoonpanosarjoissa. Prosessissa käytetään optisia mittausjärjestelmiä-tyypillisesti strukturoitua valon projektiota tai laserkolmioimista-, joilla mitataan tahnan kerrostuman ominaisuuksia, mukaan lukien tilavuusjakauma, korkeusprofiili, alueen peitto ja paikannustarkkuus suhteessa tyynyn geometriaan. Koska teollisuuden tiedoissa johdonmukaisesti 60-74 % jälkijuottamisen jälkeisistä-vioista johtuvat tulostusvaiheesta peräisin olevista poikkeavuuksista, SPI toimii ensisijaisena interventiopisteenä tuoton optimoinnissa tiheiden liitosten valmistuksessa.
Miksi ylipäätään vaivautua sen kanssa
Tässä on asia, jota kukaan ei kerro sinulle, kun olet perustamassa linjaa: vian löytäminen ennen uudelleenvirtausta maksaa noin kymmenesosan siitä, mitä se maksaa sen jälkeen. Löytyykö testin jälkeen? Kerro se uudelleen kymmenellä. Matematiikka käy rumaksi nopeasti.
Olen nähnyt operaatioiden yrittävän ohittaa SPI:n kokonaan. "Meillä on AOI reflown jälkeen", he sanovat. Varma. Ja siihen mennessä olet jo täyttänyt taulun, ajanut sen uunin läpi, ja ainoa vaihtoehto on työstää tai romuttaa. Tuo silloitettu QFN? Hautakivi 0402? Onnea niiden tehokkaaseen korjaamiseen.
Tahnan tulostusvaihe on yllättävän anteeksiantamaton. Liian pieni volyymi ja heikot nivelet, ehkä aukeaa. Liikaa ja yhtäkkiä olet tekemisissä shortsien kanssa kaikkialla. Ja komponenttien kutistuessa-puhumme nyt 01005-passiiveista, jotkin valmistajat, jotka ajavat vieläkin pienemmälle-virhemarginaali on käytännössä haihtunut.
Vanha tapa vs. mikä todella toimii
2D tarkastus
Useimmissa tulostimissa on sisäänrakennettu 2D-tarkastus. Se on ollut olemassa ikuisesti. Kamerat katsovat alas tahnaan, mittaavat alueen peittävyyttä ja merkitsevät selvät sillat. Siinä se.
Rajoitus on ilmeinen, kun sitä ajattelee. Kahdella tyynyllä voi olla identtiset jalanjäljet ylhäältä, mutta villisti erilaiset tahnan korkeudet. Yksi voisi olla täydellinen 120 mikronia. Toinen voi olla 60 mikronia,{5}}jossa juotos ei riitä sulatuksen jälkeen. Ylhäältä -alas oleva kamera ei eroa toisistaan.
2D kamppailee myös laman kanssa. Liitä, joka leviää vai romahtaa? Näyttää hyvältä ylhäältä, kunnes se ei ole sitä.
3D tarkastus
Täällä asiat muuttuvat mielenkiintoisiksi. 3D-järjestelmät projisoivat rakenteellisia valokuvioita-yleensä Moiré-hapsuja tai vaihe{2}}siirrettyjä sinimuotoisia ritilöitä-tahnan pinnalle. Kamera tallentaa vääristymän, ja algoritmit rekonstruoivat kunkin tallenteen kolmiulotteisen profiilin.
Tekniikka sisältää oikeutetusti älykästä fysiikkaa. Kun projisoit yhdensuuntaisia viivoja epätasaiselle pinnalle, viivat taipuvat korkeusvaihteluiden mukaan. Analysoimalla, kuinka nämä viivat vääristyvät, voit laskea korkeuden jokaisessa pisteessä sub-mikronin tarkkuudella. Useimmat nykyaikaiset järjestelmät saavuttavat korkeuden resoluution noin 0,5 µm tai paremman.
Tilavuuden mittaus seuraa luonnollisesti{0}}integroi korkeuskartan talletusalueen yli ja tilavuus on käytettävissä. Tämä on mittari, joka itse asiassa korreloi juotosliitoksen laadun kanssa.
Miten mittaus todella tapahtuu
Levy tulee ulos tulostimesta ja siirtyy SPI-asemaan. Fiduaalit tai laudan reunat määrittävät paikantamisen. Sitten optiikka toimii.
Projektori heittää rakenteellista valoa tahnan päälle. Voi olla raitoja, voi olla sinimuotoisia kuvioita. Vaiheensiirto sisältää tyypillisesti neljä tai useampia kuvion sieppauksia eri vaihesiirroilla. Projektoriin nähden vinossa-asennettu kamera- tallentaa jokaisen kuvan.
Sieltä algoritmit poimivat vaihetiedot ja muuntavat sen korkeudeksi. Matematiikka tiivistyy (ajattele käärittyä vaihetta, purkamismenettelyjä, kalibrointimatriiseja), mutta tulos on suoraviivainen: 3D-pistepilvi, joka edustaa jokaista tahnakertymää taululla.
Varjo-ongelma
Yhden projektorin asetuksissa on virhe. Korkeat tahnakertymät luovat varjoja, ja varjot ovat näkymättömiä kameralle. Järjestelmä ei kirjaimellisesti näe osaa talletuksesta.
Ratkaisu? Useita projektoreita eri kulmissa. Kaksi projektoria poistavat useimmat varjot. Joissakin huippuluokan-järjestelmissä käytetään neljää, mikä saavuttaa valmistajan "varjo-vapaan" tarkastuksen. Kustannukset nousevat vastaavasti-puhumme erosta 50 000 dollarin ja 150 000 dollarin koneen välillä joissakin tapauksissa.
Mitä mitataan
Volyymi on kuningas. Useimmat tekniset tiedot edellyttävät tahnan tilavuutta ±50 % sisällä nimellisarvosta, vaikka kriittisissä sovelluksissa on tiukempia toleransseja. Myös korkeudella on merkitystä-sekä keskiarvo- että huippuarvot voivat viitata ongelmiin. Alueen kattavuus kertoo leviämisestä ja lamasta.
Offset-mittaus havaitsee tahnakerrostumien ja tyynyjen väliset kohdistusvirheet. Kriittinen hienojakoisille-osille, joissa kolmasosa--pad-leveyden poikkeamasta takaa olennaisesti viat.
Muotoanalyysi on uudempaa, mutta yhä tärkeämpää. Onko talletus tasainen-vai huipussaan? Onko siinä tyhjiöitä tai ilmakuplia? Vastaako ääriviiva aukon muotoa vai onko siirrossa jotain mennyt pieleen?
Siltaustunnistus
Järjestelmä tietää, missä tyynyjen tulee olla. Se tietää missä tahnan pitäisi olla. Kun tahna näkyy tyynyjen välissä-siltana-, se merkitään välittömästi. Vakavuuden mukaan taulu hylätään tai joutuu jonoon puhdistusta ja uudelleentulostusta varten.
Tämä yksin oikeuttaa SPI:n moniin toimintoihin. Sillat reflowin jälkeen tarkoittavat shortseja. Shortsit tarkoittavat korjausta, mahdollisia vaurioita kalliille komponenteille tai romua. Niiden pyydystäminen ennen sijoittamista ei maksa juuri mitään korjaamisesta.
Suljettu{0}}palaute
Tässä moderni SPI todella ansaitsee säilyvyyden. Järjestelmä ei vain tarkasta-se viestii.
Havaitsetko hiljaisen äänenvoimakkuuden kuvion yhdeltä levyn osalta? SPI voi antaa tulostimelle signaalin säätää vetolastan painetta tai käynnistää kaavainpuhdistusjakson. Johdonmukainen siirtymä useiden levyjen välillä? Automaattinen kohdistuksen korjaus.
Tämä suljetun{0}}silmukan järjestely muuttaa kaksi erillistä konetta yhdeksi älykkääksi järjestelmäksi. Vähemmän operaattorin väliintuloa. Tasaisempi tulos. Teollisuus 4.0:n kannattajat innostuvat, ja rehellisesti sanottuna hyvästä syystä.
Tiedot syötetään SPC-kaavioon jatkuvasti. Cp- ja Cpk-arvot lasketaan reaaliajassa-. Trendianalyysi havaitsee ajautumisen ennen kuin siitä tulee vikatapahtuma.
Toleranssien asettaminen
Tämä osa järkyttää ihmisiä jatkuvasti.
Liian tiukka ja hylkäät hyvät laudat. Väärät puhelut kasaantuvat, operaattorit turhautuvat, lopulta joku löysää toleransseja, kunnes kone periaatteessa heiluttaa kaiken läpi.
Liian löysä kumoaa tarkoituksen kokonaan.
Oikea lähestymistapa sisältää myöhemmän prosessin ymmärtämisen. Mikä tahnamäärä todella tuottaa hyväksyttävät saumat kullekin komponenttityypille sulatuksen jälkeen? Se on lähtökohtasi. Lisää marginaali mittausepävarmuudelle. Tarkista todellisten vikojen korrelaatiotutkimuksilla-ajoa levyt marginaalipastalla, katso mitä tapahtuu sulatuksen jälkeen, säädä vastaavasti.
Tyypillisissä sovelluksissa ±50 % tilavuus on vakio. Hieno-korkeus BGA saattaa vaatia ±25 %. Power QFN -lämpötyynyt kestävät laajempia alueita. Yksi-koko-sopii-kaikkiin toleranssit eivät toimi.
Kaavainvahvistus
Tämä on rehellisesti alikäytössä useimmissa kaupoissa.
Ennen kuin uusi stensiili tulee tuotantoon, aja se SPI-aseman läpi. Tulosta uhrautuvalle taululle (tai paremmin omistettuun testiajoneuvoon), tarkasta jokainen aukko. Puuttuvat aukot-kyllä, se tapahtuu-jäävät kiinni ennen kuin ne aiheuttavat ongelmia. Aukon koon poikkeamat dokumentoidaan. Kohdistusongelmat stensiilin ja taulun välillä tulevat ilmeisiksi.
Vaihtoehtona on havaita ongelmia tuotannon puolivälissä-, kun sato yhtäkkiä kraatteri, eikä kukaan tiedä miksi.
Loimikompensaatio
Oikeat piirilevyt eivät ole litteitä. Ne kumartuvat, vääntyvät, niillä on paikallisia korkeita kohtia. Jäykkä korkeusviite tuottaa roskamittauksia vääntyneille laudoille.
Hyvät SPI-järjestelmät sisältävät vääntymisen kompensoinnin. Kone mittaa ensin levyn pinnan, rakentaa korkeuden vertailutason, joka ottaa huomioon vääntymisen, ja mittaa sitten tahnakertymät suhteessa säädettyyn referenssiin.
Ilman tätä laudalla, jossa on 0,5 mm:n keula, saattaa esiintyä keinotekoisia korkeusvaihteluita sen pinnalla. Täysin hieno liima merkitään. Väärät puhelut lisääntyvät.
Nopeusnäkökohdat
Jaksoajalla on tuotannossa väliä. SPI-koneesta, joka ei pysy tulostimen tahdissa, tulee pullonkaula.
Tekniset tiedot ilmoittavat tarkastusnopeuden cm²/s. Suurempi näkökenttä tarkoittaa vähemmän kaappauksia. Suurempi kameran resoluutio tarkoittaa hitaampaa kuvausta. Aina on vaihtokauppa-.
Suuren-volyymin riveillä tarkastele suurimman levysi todellista kiertoaikaa, älä vain teknisten arkkien numeroita. 500 mm × 300 mm:n paneeli, joka tarkastetaan 15 sekunnissa, tarkoittaa jotain erilaista kuin sama paneeli 45 sekunnissa, kun tulostimesi käyttää 12 sekunnin jaksoja.
Mitä todella kulutat
Aloitustason-3D SPI alkaa noin 40 000–50 000 dollarista. Nämä toimivat hyvin pienemmässä äänenvoimakkuudessa, vähemmän vaativissa sovelluksissa.
Keskitason{0}}koneet-parempi toistettavuus, nopeampi nopeus, enemmän projektoreita-käyvät 80 000–120 000 dollarilla. Tälle useimmat sopimusvalmistajat laskeutuvat.
Huippu{0}}järjestelmät maksimaalisella tarkkuudella, AI-vikojen luokittelu, täydellinen jäljitettävyyden integrointi ylittää 150 000 dollaria.
Palautuslaskelma riippuu täysin virhekustannuksistasi. Jos romuttelet levyjä merkittävästi tai käytät työtunteja uudelleentyöstämiseen, takaisinmaksuaika lyhenee dramaattisesti. Toiminnot, joissa käytetään monimutkaisia kortteja, joissa on kalliita komponentteja, saavuttavat sijoitetun pääoman tuottoprosentin usein kuukausissa.
Käytännön todellisuus
SPI havaitsee ongelmia. Se on ydinarvoehdotus ja se toimii. Mutta se ei ole taikuutta.
Roskat sisään, roskat ulos edelleen voimassa. Huono stensiilisuunnittelu tuottaa huonoja tulosteita, jotka SPI dokumentoi uskollisesti, mutta joita ei voi korjata. Huonosti huolletut tulostimet synnyttävät vaihtelua, jonka tarkastus mittaa, mutta ei estä.
Kone vaatii ohjelmoinnin. Jonkun on laadittava reseptit, määriteltävä tarkastusalueet, määritettävä toleranssit. Se on nopeampi kuin ennen,-nykyaikaiset ohjelmistot ovat todella käyttäjäystävällisempiä--mutta se ei ole vaivatonta.
Kalibroinnilla on väliä. Anturit ajautuvat. Valaistus vanhenee. Ennaltaehkäisevä huolto ei ole valinnainen, jos haluat luotettavia mittauksia.
Integraatiohuomautukset
SPI on tulostimen ja sijoituskoneen välissä. Fyysisesti tämä tarkoittaa kuljetinliitäntöjä ja leveyden säätöjä. Sähköisesti se tarkoittaa viestintäprotokollia-vähintään SMEMA:ta, HERMES- tai IPC-CFX-protokollaa täydellistä liitettävyyttä varten.
Suljetun{0}}silmukan liitäntä tulostimeen ansaitsee erityistä huomiota. Kaikki koneyhdistelmät eivät tue sitä. Varmista ennen ostamista, että tulostinmallisi voi vastaanottaa palautetta tietystä SPI-järjestelmästäsi ja toimia sen perusteella.
MES-integraatio mahdollistaa täyden jäljitettävyyden. Tarkastustuloksiin linkitetty board ID, tallennettu pysyvästi, kysyttävä laatuanalyysiä ja asiakastarkastuksia varten. Yhä useammin tämä on pöytäpanokset lääketieteen, autoteollisuuden ja ilmailualan töissä.
Viimeisiä ajatuksia
Juotospastatulostus määrittää kokoonpanon laadun. Se on vain todellisuutta. Kaikki myöhemmässä-sijoittelussa, uudelleenjuoksussa, testauksessa-toimii sen kanssa, mitä tulostin on laskenut. Jos se on väärin, mikään muu ei voi korjata sitä kokonaan.
SPI on olemassa varmistaakseen tulostuslaadun ajoissa, jotta asialle voidaan tehdä jotain. Jokainen lauta. Jokainen talletus. Kvantifioitu data toivon sijaan.
Tekniikka on kehittynyt merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana. Se, mikä ennen oli nirsoa ja vaikeasti ohjelmoitavaa, toimii nyt kohtuullisen sujuvasti. Se, mikä aiemmin tuotti kyseenalaisia mittauksia, saavuttaa nyt vaikuttavan toistettavuuden. Kustannus-hyötylaskenta muuttui vuosia sitten.
Kaikille, jotka harjoittavat SMT-tuotantoa millä tahansa vakavalla volyymilla, varsinkin kun on kyse hienoista-pitch-komponenteista tai laadukkaista-kriittisistä tuotteista, kysymys ei ole siitä, ottaako SPI käyttöön. Se kertoo, mikä kone, mikä kokoonpano ja kuinka se integroidaan oikein olemassa olevaan työnkulkuun.
Tahnatulostusvaihe on liian tärkeä jätettäväksi tarkastamatta. Tarkastustekniikka on liian kykenevä huomioimatta. Siinä on pitkälti koko argumentti.
