PCB部落格 - 6西格瑪PCBA組裝的AOI探索

如何在現代檢測系統中檢查裝配缺陷, 根本原因分析 PCBA組件 缺陷, 量測系統的6Sigma探索.

1引言

裝配缺陷是如何產生的？ 為什麼裝配線生產的一些PCBA組件滿足要求，而其他組件由於多次裝配錯誤而被無休止地返工？ 為什麼裝配質量因批次而异？ 更重要的是，從這些變化中我們應該獲得什麼樣的經驗，以及應該做些什麼來排除PCBA組裝中的變化。 上述問題是6西格瑪生產的可追溯性，西格瑪是一個希臘字母，描述任何過程參數平均值的分佈或離散，即標準差。 六西格瑪是利用統計技術通過量測過程能力來確定過程狀態，然後通過比較分析找出影響過程能力的主要變數，利用過程優化方法找出變化規律，然後消除它。 或控制，通過持續量測分析改進控制迴圈，過程能力不斷改進，最終達到或超過6西格瑪水准。

2.6Sigma和PCBA組裝

可變性是指對產品品質有潜在負面影響的任何變化. PCB板 設計應綜合考慮其電力和機械效能的可靠性, 例如組件襯墊設計公差, 襯墊圖案設計, 等. 其次, 用於組裝PCBA的組件和資料的尺寸和質量也會影響組裝質量. , 裝配過程本身的變化也會影響零件的質量 PCBA組件. 在裡面 PCBA組件, 變異是“敵人”. 在消除了設計和資料中明顯的差异來源之後, 其餘部分是PCBA過程本身的變體，使用 PCB板s, 組件, 錫膏, 等. 内容數據表示意外, 修復了因工藝變化引起的缺陷, 内容數據通常是肯定的/不, 好的/令人不快的, 我/O類型數據. 可變數據記錄過程變化的程度, 它不是直接表示為缺陷，而是數位類型的數據, 量測類型, 等. 必須記錄並與内容數據相關, 意外缺陷, 或缺陷發生的概率. 内容數據檢查是一種觀察是否存在不可接受變化的方法. 内容數據的特徵和頻率與變異源有關. 在電路測試過程中通常會發現缺陷, 功能測試, 自動光學影像分析或手動目視檢查, 或其他檢查PCBA的方法. PCBA製造過程中的一些變化是不可避免的, 需要提前採取措施防止此類情况發生, 這被稱為“可接受的過程變化”. APV通常是裝配過程的公差或部件中可接受的機械差异, 原材料, 等. APV生成可變數據, 但它不會成為最終產品缺陷的來源. 如果由於APV存在無可置疑的缺陷或已修復的缺陷, 必須提前改進設計或製造問題. 不可接受的工藝變化是指未被檢測到且必然導致缺陷或具有高缺陷概率的變化. Jinli的流程應接受APV, 檢測並拒絕UPV. 6西格瑪用於定義區分APV和UPV的方法和必要誤差. 為了識別變化，並提供變化及其產生的缺陷的連續量測, 在實際生產PCBA時，我們必須瞭解各種數據和内容數據. 為了實施量測, 需要瞭解PCBA生產中量測變數數據和内容數據的量測機制. 内容數據測試是當前PCBA生產中檢驗和測試的關鍵. 現代的 PCBA組件 工廠通常配備現代檢測系統，如自動光學影像分析, 線上測試人員, 和功能測試人員掃描和檢測缺陷，並將檢查結果發送給操作員.

3、電子產品裝配缺陷的主要來源

因為所有的變異都可能導致缺陷，變異是生產的“敵人”。 結合PCBA生產工藝，我們主要討論SMT生產中缺陷的來源。 結合錫膏印刷、補焊和回流焊等主要工藝，討論如下：

錫膏印刷：錯誤（問題）：錫膏印刷缺失、錫膏短路、錫膏污染。 差异（變化）：錫膏覆蓋面積、錫膏覆蓋高度、錫膏覆蓋體積、錫膏覆蓋圖案。 檢查：錫膏覆蓋/缺失、相鄰焊盤檢查、錫膏覆蓋區域檢查。 量測：錫膏覆蓋面積、錫膏覆蓋高度、錫膏覆蓋體積、錫膏覆蓋圖案。 SMD：錯誤（問題）：元件缺失、元件方向錯誤、元件損壞、元件錯誤。 差分咬合）：x-Y-z軸，部件/焊盤注册，裝配注册。 檢查：粘貼/缺失粘貼的組件、組件方向標誌/標誌、組件包裝形狀。 量測：x-y-z軸、部件/焊盤對準、裝配對準。 回流故障（問題）：部件放置特性、部件安裝、墓碑現象、焊道、焊料短路等。檢查所有機翼鉛焊料、所有J鉛焊料、焊料短路檢查、檢查離散部件（浮動）、部件隨機污染等。

4、自動光學影像檢測

在裝配過程中，應連續檢查半成品的錫膏量和焊點形狀、裸電路板導線的厚度以及導線的缺陷，這些通常是線上測試或功能測試無法檢測到的。 視覺檢測誤差多，效率低，自動光學影像檢測是公認的有效方法。 現時，光學影像自動檢測採用兩種方法：設計規則檢測和圖形識別。 設計規則檢查方法是根據兩個給定規則檢查電路圖案，例如所有連接應以焊點終止，所有引線的寬度不應小於0.127毫米，所有引線之間的間隔不應小於0.102mm。 該方法可以從算灋上保證被測電路的正確性。 模式識別是將存儲的數位化影像與實際工作進行比較。 根據通過檢查良好的印刷電路板或玻璃模型建立的檢查檔案，或根據電腦輔助設計中編制的檢查程式進行檢查。 精度取決於分辯率和使用的檢查程式。 現代自動光學影像檢測系統可以確保在檢測元件放置特性時量測和跟踪極小的x、Y、θ（旋轉）位置偏差變化。 檢查過程非常敏感，量測了一些應消除的變化，如位置、尺寸和影像，並記錄了一些可接受的過程變化，如組件供應商變更、標稱尺寸、徽標或默認顏色（允許），以及組件放置過程的位置特徵。

5、光學影像自動檢測系統的研究與開發

量測結果的重複性是指在相同量測條件下，從同一被測物的連續和多次量測中獲得的結果之間的一致性。 量測結果的再現性是指在不斷變化的量測條件下，相同被量測物的量測結果之間的一致性。 對於現代AOI系統，量測結果的重複性非常重要。 因為可以通過AOI系統識別關鍵變化，但要對變化趨勢得出準確結論，需要AOI系統具有良好的量測重複性，以區分過程變化和量測系統本身的變化。 根據檢測能力名額的要求，標準裝置的選擇通常遵循3分之一的原則，即標準裝置的精度與被測測量儀器的精度之比應保持在1/3。在機械行業的零件檢驗中， 量測極限誤差與公差之比稱為精度係數，通常應保持在1/3至1/10的範圍內。此處不列出AOI系統量測不確定度（RaR）的詳細計算。 現代AOI系統在置信因數為3時的量測不確定度優於±0.4mil，這意味著99.73%的測量值在規格上限和下限範圍內。 事實上

在Sigma PCBA的生產中，AOI系統要求的量測不確定度是多少？ 通常認為，當前SMD組件的尺寸為0201。 如果需要檢測與襯墊的50%偏差，則所需測量值為0.127mm。 使用上述AOI量測系統的1/10原理要求，當置信因數為3時，AOI量測系統的量測不確定度小於0.0127毫米。對於當前QFP封裝IC，其尺寸為0.4064mm—0.2032mm，檢測要求也為pad的50%，即當置信因數為3時， AoI量測系統的量測不確定度要求小於0.01016mm。 上述6Sigma-PCBA測試意味著從規範值中心±3 Sigma的變化被視為“即正常或可接受”變化。

7、量測補丁（拾取和放置）能力

在SMD過程檢驗中，為了確保6個SIGMA的重複性，如何選擇檢驗標準？ 以下是QFP0402部件，其重複性為±0.0508mm（置信因數為3），間距為0.0508mm，基於SMD工藝能力。 以50%的焊盤作為檢驗所需的SMD過程檢驗的示例：首先，製定平均值，以確定過程統計的量測結果分佈，在3σ置信因數下，SMD放置重複性為±0.0508mm。 以及平均值隨時間、溫度和維護週期等的分佈漂移。本規範是設備固有特性的一部分，其來源非常重要。 如果這是設備功能，用戶需要重新考慮。 該特徵是否代表SMD工藝的交付、拾取和放置綜合特徵，包括SMD組件尺寸、PCB板供應商、PCB板變形等的變化。它需要分解為實際交付的設備特徵，或在不同時間和溫度條件下，測試一系列產品， 並計算不同批次試樣的分佈漂移。 其次，我們必須認識到，50%的離地檢查要求是SMD工藝中拾取和放置檢查應用的限制，許多產品實際上指定30%或更少的公差。 第3，部件與襯墊的偏差應按50%計算。 對於0402QFP部件，與襯墊的50%偏差表示0.127mm的偏差。 囙此，當進行AOI檢查時，AOI量測系統的量測不確定度應小於0.0127mm。 可以計算出，當置信因數為3時，對於±2mils的過程分佈，與pad的50%偏差被用作檢測要求，表示7σ的放置檢測極限（假設平均分佈保持穩定）。

8、結論

6西格瑪PCBA生產將是我們的目標. 將6西格瑪與現代自動光學影像檢測設備相結合, 總數顯著减少 PCBA組件 已證明存在錯誤. 在組件放置過程中, 它可以提供精確且可重複的位置量測，以確認其6 Sigam效能. 確保6 Sigam效能, 自動光學影像檢測至關重要. 第3代現代自動光學影像檢測系統, 其重複性, 表演, 速度可以滿足現代 PCBA組件 要求. 同時, 它向製造商提供裝配過程的關鍵測量值，並將檢查的統計結果與修補過程相結合，以提供全面的閉環控制，以確保產品品質 PCBA組件 生產.