Dati PCB - Esplorazione AOI di 6 Sigma PCBA Assembly

Come controllare difetti di assemblaggio nei moderni sistemi di ispezione, analisi delle cause principali dei difetti di assemblaggio PCBA e esplorazione 6Sigma dei sistemi di misura.

1 Introduzione

Come si verificano i difetti di assemblaggio? Perché alcuni assemblaggi PCBA prodotti dalla linea di assemblaggio soddisfano i requisiti, mentre altri sono infinitamente rielaborati e rielaborati a causa di più errori di assemblaggio? Perché la qualità dell'assemblaggio varia da lotto a lotto? Ancora più importante, da queste variazioni quale esperienza dovremmo acquisire, e cosa dovrebbe essere fatto per escludere la variazione nell'assemblaggio PCBA. Il problema di cui sopra è la tracciabilità della produzione 6 Sigma, Sigma è una lettera greca che descrive la distribuzione o la dispersione del valore medio di qualsiasi parametro di processo, cioè la deviazione standard. 6 Sigma è l'uso di tecniche statistiche per determinare lo stato del processo misurando la capacità del processo, e poi attraverso l'analisi comparativa per scoprire le principali variabili che influenzano la capacità del processo, utilizzare metodi di ottimizzazione del processo per scoprire la legge del cambiamento e quindi eliminarlo. O controllo, attraverso un ciclo continuo di misurazione-analisi-miglioramento-controllo, la capacità del processo viene continuamente migliorata e infine raggiunge o supera il livello 6 Sigma.

2. 6Sigma e assemblaggio PCBA

Variabilità si riferisce a qualsiasi variazione che ha un potenziale impatto negativo sulla qualità del prodotto. La progettazione della scheda PCB dovrebbe considerare in modo completo l'affidabilità delle prestazioni elettriche e meccaniche, come la tolleranza della progettazione del pad del componente, la progettazione del modello del pad, ecc. In secondo luogo, le dimensioni e la qualità dei componenti e dei materiali utilizzati per assemblare PCBA influenzeranno anche la qualità dell'assemblaggio. la variazione del processo di assemblaggio stesso influirà anche sulla qualità dell'assemblaggio PCBA. Nell'assemblaggio PCBA, la variazione è il "nemico". Dopo aver eliminato le ovvie fonti di variazione nel design e nei materiali, il resto è la variazione del processo PCBA stesso utilizzando schede PCB, componenti, pasta di saldatura, ecc. I dati degli attributi rappresentano difetti insospettati e fissi dovuti alla variazione del processo, e i dati degli attributi sono di solito dati di tipo I/O sì/no, buoni/cattivi. I dati variabili registrano il grado di variazione del processo, che non è direttamente indicato come difetto ma sono dati di tipo digitale, tipo di misura, ecc. che devono essere registrati e correlati a dati di attributo, difetti insospettati, o la probabilità di verificarsi di difetti. L'ispezione dei dati degli attributi è un modo per osservare la presenza o l'assenza di variazioni inaccettabili. Le caratteristiche e la frequenza dei dati degli attributi sono correlate alla fonte di variazione. I difetti si trovano di solito durante le prove in circuito, le prove funzionali, l'analisi ottica automatizzata dell'immagine o l'ispezione visiva manuale o altri mezzi di ispezione dei PCBA. Alcune variazioni nel processo di fabbricazione del PCBA sono inevitabili e devono essere prese misure in anticipo per evitarle, che sono chiamate "variazioni di processo accettabili". APV è di solito la tolleranza del processo di assemblaggio o la varianza meccanica accettabile in componenti, materie prime, ecc. L'APV produce dati variabili, ma non diventa la fonte di difetti nel prodotto finale. Se ci sono difetti indiscutibili o difetti fissi a causa di APV, i problemi di progettazione o fabbricazione devono essere migliorati in anticipo. Le variazioni di processo inaccettabili sono quelle variazioni che non sono rilevate e che portano necessariamente a difetti o hanno un'alta probabilità di difetti. Il processo di Jinli dovrebbe accettare APV, rilevare e respingere UPV. 6 Sigma è utilizzato per definire il metodo e l'errore necessario per distinguere APV da UPV. Al fine di identificare la variazione e fornire una misura continua della variazione e dei suoi difetti conseguenti, dobbiamo comprendere i vari dati e i dati degli attributi quando il PCBA è effettivamente prodotto. Al fine di attuare la misurazione, è necessario comprendere il meccanismo di misurazione dei dati delle variabili di misurazione e dei dati degli attributi nella produzione di PCBA. La prova dei dati degli attributi è la chiave per l'ispezione e la prova nella produzione attuale di PCBA. Le moderne fabbriche di assemblaggio PCBA sono di solito dotate di moderni sistemi di ispezione come l'analisi ottica automatica dell'immagine, i tester online e i tester funzionali per la scansione e il rilevamento dei difetti e l'invio dei risultati dell'ispezione agli operatori.

3. La principale fonte di difetti nell'assemblaggio del prodotto elettronico

Poiché ogni variazione può portare a difetti, la variazione è il "nemico" della produzione. In combinazione con il processo di produzione di PCBA, discutiamo principalmente dell'origine dei difetti nella produzione di SMT. Combinato con i principali processi di stampa di pasta di saldatura, saldatura di patch e reflow, ecc., la discussione è la seguente:

Stampa della pasta di saldatura: errori (problemi): stampa mancante della pasta di saldatura, cortocircuito della pasta di saldatura, contaminazione della pasta di saldatura. Differenza (variazione): area di copertura della pasta di saldatura, altezza di copertura della pasta di saldatura, volume di copertura della pasta di saldatura, modello di copertura della pasta di saldatura. Ispezione: copertura della pasta di saldatura / mancante, ispezione del pad adiacente, ispezione dell'area di copertura della pasta di saldatura. Misura: area di copertura della pasta di saldatura, altezza di copertura della pasta di saldatura, volume di copertura della pasta di saldatura, modello di copertura della pasta di saldatura. SMD: Errore (problema): Componenti mancanti, direzione sbagliata dei componenti, componenti danneggiati, componenti sbagliati. Bit differenziale): asse x-Y-z, registrazione componente/pad, registrazione assemblaggio. Ispezione: componenti incollati / mancanti incollati, segnali / segnali di orientamento dei componenti, forme di imballaggio dei componenti. Misure: asse x-y-z, allineamento componente/pad, allineamento assemblaggio. Faito di riflusso (problema): caratteristiche di posizionamento dei componenti, erezione dei componenti, fenomeno della lapide tombale, perline di saldatura, cortocircuito di saldatura, ecc. Ispezionare tutte le saldature al piombo, tutte le saldature al piombo J, controllare i pantaloni di saldatura, controllare i componenti discreti (galleggianti), la contaminazione casuale dei componenti, ecc.

4. Rilevamento automatico dell'immagine ottica

Durante il processo di assemblaggio, la quantità di pasta di saldatura e la forma dei giunti di saldatura del semifabbricato, lo spessore dei fili della scheda di circuito nuda e i difetti dei fili devono essere continuamente ispezionati, che sono generalmente non rilevabili da test online o test funzionali. L'ispezione visiva ha molti errori e bassa efficienza, e l'ispezione automatica dell'immagine ottica è un metodo riconosciuto ed efficace. Attualmente, l'ispezione automatica dell'immagine ottica adotta due metodi: l'ispezione delle regole di progettazione e il riconoscimento grafico. Il metodo di ispezione della regola di progettazione è quello di controllare il modello del circuito secondo due regole date, come ad esempio tutte le connessioni dovrebbero essere terminate con giunti di saldatura, la larghezza di tutti i condotti non dovrebbe essere inferiore a 0,127 mm e l'intervallo tra tutti i condotti non dovrebbe essere inferiore a 0,102 mm. Questo metodo può garantire la correttezza del circuito testato dall'algoritmo. Il riconoscimento dei modelli è il confronto delle immagini digitalizzate memorizzate con il lavoro effettivo. L'ispezione viene effettuata in conformità ai documenti di ispezione stabiliti ispezionando una buona scheda stampata o un modello di vetro, o in conformità alle procedure di ispezione compilate nel progetto assistito da computer. L'accuratezza dipende dalla risoluzione e dalla procedura di ispezione utilizzata. I moderni sistemi di ispezione ottica automatica dell'immagine possono garantire che le variazioni estremamente piccole di deviazione di posizione x, Y, Î ̄ (rotazionale) siano misurate e monitorate quando vengono rilevate le caratteristiche di posizionamento dei componenti. Il processo di ispezione è molto sensibile e vengono misurate alcune variazioni che dovrebbero essere eliminate, come posizione, dimensioni e immagini, e vengono registrate alcune variazioni di processo accettabili come cambiamenti del fornitore di componenti, dimensioni nominali, loghi o colori predefiniti (consentiti) e le caratteristiche posizionali del processo di posizionamento dei componenti.

La ripetibilità dei risultati di misurazione si riferisce alla coerenza tra i risultati ottenuti da misurazioni consecutive e multiple della stessa misurazione e nelle stesse condizioni di misurazione. La riproducibilità dei risultati di misurazione si riferisce alla coerenza tra i risultati di misurazione della stessa misura e in condizioni di misurazione cambianti. Per i moderni sistemi AOI, la ripetibilità dei risultati di misura è molto importante. Perché è possibile identificare le variazioni chiave con un sistema AOI, ma per trarre conclusioni accurate sulla tendenza della variazione richiede una buona ripetibilità di misura del sistema AOI per distinguere la variazione del processo dalla variazione del sistema di misura stesso. Secondo i requisiti per l'indice di capacità di rilevamento, la selezione del dispositivo standard di solito segue il principio di un terzo, vale a dire che il rapporto tra l'accuratezza del dispositivo standard e lo strumento di misura misurato dovrebbe essere mantenuto a un rapporto di 1/3. Nell'ispezione di parti nell'industria delle macchine, il rapporto tra l'errore limite di misura e la tolleranza è chiamato coefficiente di precisione, che di solito dovrebbe essere mantenuto nell'intervallo da 1/3 a 1/10. Il calcolo dettagliato dell'incertezza di misurazione (RaR) del sistema AOI non sarà elencato qui. I moderni sistemi AOI hanno un'incertezza di misurazione migliore di ±0,4 mils ad un fattore di fiducia di 3, il che significa che il 99,73% delle misurazioni rientrano nei limiti superiori e inferiori delle specifiche. In realtà

6. Nella produzione di Sigma PCBA, quale è l'incertezza di misura richiesta dal sistema AOI? Si considera generalmente che l'attuale componente SMD sia di dimensioni 0201. Se è necessario rilevare una deviazione del 50% dal pad, il valore di misura richiesto è 0,127mm. Utilizzando quanto sopra Il principio 1/10 del sistema di misura AOI richiede che l'incertezza di misura del sistema di misura AOI sia inferiore a 0,0127mm quando il fattore di fiducia è 3. Per l'attuale pacchetto QFP IC, la sua dimensione è di 0,4064 mm - 0,2032 mm, e il requisito di rilevamento è anche del 50% sul pad, cioè quando il fattore di fiducia è 3, l'incertezza di misura del sistema di misura AoI deve essere inferiore a 0,01016 mm. Il test PCBA 6Sigma sopra menzionato significa che la variazione dal centro del valore della specifica ±3 Sigma è considerata una variazione "iE normale o accettabile".

7. Capacità di misura del patch (pick-and-place)

Nell'ispezione del processo SMD, al fine di garantire la ripetibilità di 6 sigma, come selezionare lo standard di ispezione? Il seguente è il componente QFP0402 con ripetibilità di ±0,0508mm (fattore di fiducia di 3) e distanza di 0,0508mm in base alla capacità di processo SMD. Prendiamo il 50% dei tamponi come esempio dell'ispezione del processo SMD richiesta per l'ispezione: in primo luogo, formulare il valore medio per determinare la distribuzione dei risultati di misura della statistica del processo con la ripetibilità del posizionamento SMD di ±0,0508mm al fattore di fiducia 3 Sigma. E la deriva di distribuzione del valore medio nel tempo, temperatura e ciclo di manutenzione, ecc. Questa specifica fa parte delle caratteristiche inerenti al dispositivo e la sua origine è molto importante. Se si tratta di una caratteristica del dispositivo, l'utente deve riconsiderarla. Questa caratteristica rappresenta le caratteristiche complete fornite, pick-and-place del processo SMD, incluse le variazioni nelle dimensioni dei componenti SMD, il fornitore della scheda PCB, la deformazione della scheda PCB, ecc. Deve essere decomposto in caratteristiche dell'attrezzatura effettivamente consegnata o in tempi e condizioni di temperatura diversi, testare una serie di prodotti e calcolare la deriva di distribuzione di diversi lotti di campioni di prova. In secondo luogo, dobbiamo riconoscere che il requisito di ispezione del 50% off-pad è il limite per le applicazioni di ispezione pick-and-place nel processo SMD, e molti prodotti specificano effettivamente il 30% o meno come tolleranza. In terzo luogo, la deviazione del componente dal pad dovrebbe essere calcolata del 50%. Per i componenti 0402QFP, la deviazione del 50% dal pad rappresenta la deviazione di 0,127mm. Pertanto, quando viene eseguita un'ispezione AOI, l'incertezza di misura del sistema di misura AOI dovrebbe essere inferiore a 0. 0127 millimetri. Si può calcolare che quando il fattore di fiducia è 3, per la distribuzione del processo di ±2mils, come requisito di rilevamento viene utilizzata una deviazione del 50% dal pad, che rappresenta il limite di rilevamento del posizionamento di 7 Sigma (assumendo che la distribuzione media rimanga stabile).

8. Conclusione

La produzione di 6 Sigma PCBA sarà il nostro obiettivo. Combinando 6 Sigma con moderne apparecchiature di ispezione ottica automatica dell'immagine, è stata dimostrata una significativa riduzione degli errori totali di assemblaggio PCBA. E nel processo di posizionamento dei componenti, può fornire misurazioni precise e ripetibili della posizione per confermare le sue prestazioni 6 Sigam. Per garantire prestazioni 6 Sigam, l'ispezione automatica dell'immagine ottica è fondamentale. La terza generazione del moderno sistema di ispezione ottica automatica dell'immagine, la sua ripetibilità, prestazioni e velocità possono soddisfare i moderni requisiti di assemblaggio PCBA. Allo stesso tempo, fornisce misurazioni chiave del processo di assemblaggio al produttore e combina i risultati statistici dell'ispezione con il processo di patch per fornire un controllo completo a circuito chiuso per garantire la qualità della produzione di assemblaggio PCBA.