การตรวจสอบการวางประสานคืออะไร

 

 

วางประสานการตรวจสอบ (SPI) แสดงถึงจุดตรวจทางมาตรวิทยาที่วางตำแหน่งทันทีหลังจากการพิมพ์สเตนซิลในลำดับการประกอบ SMT กระบวนการนี้ใช้ระบบการวัดด้วยแสง-การฉายแสงที่มีโครงสร้างโดยทั่วไปหรือสามเหลี่ยมด้วยเลเซอร์-เพื่อวัดปริมาณลักษณะการสะสมของสารเพสต์ รวมถึงการกระจายปริมาตร โปรไฟล์ความสูง การครอบคลุมพื้นที่ และความแม่นยำของตำแหน่งที่สัมพันธ์กับรูปทรงของแผ่น เนื่องจากข้อมูลอุตสาหกรรมระบุว่า 60-74% ของข้อบกพร่องในการบัดกรีหลังการรีโฟลว์เกิดจากความผิดปกติที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการพิมพ์ SPI จึงทำหน้าที่เป็นจุดแทรกแซงหลักสำหรับการเพิ่มผลผลิตในการผลิตที่เชื่อมต่อถึงกันที่มีความหนาแน่นสูง

ทำไมต้องกังวลกับมันเลย

นี่คือสิ่งที่ไม่มีใครบอกคุณเมื่อคุณตั้งค่าสายการผลิตเป็นครั้งแรก: การค้นหาข้อผิดพลาดก่อนที่จะจัดเรียงใหม่จะมีค่าใช้จ่ายประมาณหนึ่งในสิบของค่าใช้จ่ายหลังจากนั้น พบมันหลังการทดสอบ? คูณมันด้วยสิบอีกครั้ง. คณิตศาสตร์เริ่มน่าเกลียดเร็ว

ฉันเคยเห็นการดำเนินการพยายามข้าม SPI โดยสิ้นเชิง "เราได้ AOI หลังจากการรีโฟลว์" พวกเขาจะกล่าว แน่นอน. และเมื่อถึงเวลานั้น คุณก็เติมบอร์ดเรียบร้อยแล้ว นำไปอบในเตาอบ และทางเลือกเดียวคือทำใหม่หรือทำเป็นเศษเหล็ก นั่นเชื่อม QFN เหรอ? หลุมศพ 0402? ขอให้โชคดีในการแก้ไขสิ่งเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพ

ขั้นตอนการพิมพ์แบบวางเป็นเรื่องที่ไม่น่าให้อภัยอย่างน่าประหลาดใจ ปริมาณน้อยเกินไปอาจทำให้ข้อต่ออ่อนแรง อาจเปิดได้ มากเกินไปและทันใดนั้นคุณก็ต้องเผชิญกับกางเกงขาสั้นทุกที่ และเนื่องจากส่วนประกอบลดลง-เรากำลังพูดถึงพาสซีฟ 01005 ในตอนนี้ ผู้ผลิตบางรายที่กดดันให้เล็กลง-ส่วนต่างสำหรับข้อผิดพลาดก็หายไปโดยพื้นฐานแล้ว

วิธีเก่ากับสิ่งที่ได้ผลจริง

การตรวจสอบแบบ 2 มิติ

เครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่มีรูปแบบการตรวจสอบ 2D ในตัว ซึ่งจะมีมาโดยตลอด กล้องมองลงไปที่แผ่นคอนกรีต วัดความครอบคลุมของพื้นที่ และปักธงให้เห็นสะพานที่ชัดเจน แค่นั้นแหละ.

ข้อจำกัดจะชัดเจนเมื่อคุณคิดถึงมัน แผ่นอิเล็กโทรดสองแผ่นอาจมีรอยเท้าที่เหมือนกันเมื่อมองจากด้านบน แต่มีความสูงของแผ่นแปะที่แตกต่างกันอย่างมาก สิ่งหนึ่งอาจจะสมบูรณ์แบบที่ 120 ไมครอน อีกอันอาจมีขนาด 60 ไมครอน-ซึ่งรับประกันว่าการบัดกรีจะไม่เพียงพอหลังจากการรีโฟลว์ กล้องจากบนลงล่าง-ไม่สามารถบอกความแตกต่างได้

2D ยังต้องดิ้นรนกับการตกต่ำ แปะที่แผ่หรือยุบ? มองจากด้านบนจนดูดี

การตรวจสอบ 3 มิติ

นี่คือจุดที่น่าสนใจ. 3ระบบ D ฉายรูปแบบแสงที่มีโครงสร้าง-โดยปกติแล้วจะเป็นขอบมัวเรหรือเฟส-เลื่อนตะแกรงไซนูซอยด์-ไปบนพื้นผิวที่ติด กล้องจะจับภาพการบิดเบือน และอัลกอริธึมจะสร้างโปรไฟล์สามมิติ-ขึ้นใหม่ของแต่ละเงินฝาก

เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ที่ชาญฉลาดอย่างถูกกฎหมาย เมื่อคุณฉายเส้นขนานบนพื้นผิวที่ไม่เรียบ เส้นจะโค้งงอตามการเปลี่ยนแปลงของความสูง ด้วยการวิเคราะห์ว่าเส้นเหล่านั้นบิดเบี้ยวอย่างไร คุณสามารถคำนวณความสูงทุกจุดด้วยความแม่นยำต่ำกว่า-ไมครอน ระบบสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีความละเอียดสูงประมาณ 0.5 µm หรือดีกว่า

การวัดปริมาตรเป็นไปตามธรรมชาติ-รวมแผนผังความสูงทั่วทั้งพื้นที่ฝาก แล้วคุณจะได้ปริมาตร นี่คือตัวชี้วัดที่สัมพันธ์กับคุณภาพของข้อต่อบัดกรีจริงๆ

การวัดเกิดขึ้นจริงอย่างไร

บอร์ดจะออกมาจากเครื่องพิมพ์และถ่ายโอนไปยังสถานี SPI Fiducials หรือขอบกระดานสร้างตำแหน่ง จากนั้นเลนส์ก็เริ่มทำงาน

โปรเจ็กเตอร์ฉายแสงที่มีโครงสร้างลงบนแผ่น อาจเป็นลายทาง อาจเป็นลวดลายไซนูซอยด์ โดยทั่วไปการเปลี่ยนเฟสเกี่ยวข้องกับการจับรูปแบบสี่ครั้งขึ้นไปที่การชดเชยเฟสที่ต่างกัน กล้อง-ที่ติดตั้งทำมุมกับโปรเจ็กเตอร์-จะจับภาพแต่ละเฟรม

จากนั้นอัลกอริทึมจะแยกข้อมูลเฟสและแปลงเป็นความสูง คณิตศาสตร์มีความหนาแน่นมากขึ้น (ลองนึกถึงเฟสที่ห่อไว้, ขั้นตอนการแกะห่อ, เมทริกซ์การสอบเทียบ) แต่ผลลัพธ์ที่ได้จะตรงไปตรงมา: เมฆจุด 3 มิติที่แสดงถึงทุก ๆ ของการวางบนกระดาน

ปัญหาเงา

การตั้งค่าโปรเจ็กเตอร์เดี่ยวมีข้อบกพร่อง เนื้อครีมสูงทำให้เกิดเงา และกล้องจะมองไม่เห็นเงา ระบบไม่สามารถเห็นส่วนของเงินฝากได้อย่างแท้จริง

สารละลาย? โปรเจ็กเตอร์หลายตัวในมุมที่ต่างกัน โปรเจ็คเตอร์สองตัวช่วยขจัดเงาส่วนใหญ่ ระบบระดับสูง-บางระบบใช้สี่ระบบ ซึ่งบรรลุสิ่งที่ผู้ผลิตเรียกว่าการตรวจสอบ "ไร้เงา-" ต้นทุนก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย-เรากำลังพูดถึงความแตกต่างระหว่างเครื่องจักรราคา 50,000 ดอลลาร์กับเครื่องจักรราคา 150,000 ดอลลาร์ในบางกรณี

สิ่งที่วัดได้

ปริมาณเป็นกษัตริย์ ข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่เรียกร้องให้มีปริมาณการติดภายใน ±50% ของค่าที่กำหนด แม้ว่าจะมีพิกัดความเผื่อที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับการใช้งานที่สำคัญก็ตาม ความสูงก็มีความสำคัญเช่นกัน-ทั้งค่าเฉลี่ยและจุดสูงสุดสามารถบ่งบอกถึงปัญหาได้ ความคุ้มครองพื้นที่จะบอกคุณเกี่ยวกับการแพร่กระจายและการตกต่ำ

การวัดค่าออฟเซ็ตจะตรวจจับความไม่ตรงแนวระหว่างคราบเพสต์และแผ่นอิเล็กโทรด สำคัญมากสำหรับส่วนประกอบระยะพิทช์ละเอียด-ซึ่งค่าออฟเซ็ตความกว้างหนึ่งในสามของ-แพด-จะรับประกันข้อบกพร่องเป็นหลัก

การวิเคราะห์รูปร่างนั้นใหม่กว่าแต่มีความเกี่ยวข้องมากขึ้น เงินฝากคงที่-ยอดหรือถึงจุดสูงสุดหรือไม่ มีช่องว่างหรือฟองอากาศหรือไม่? โครงร่างตรงกับรูปร่างของรูรับแสงหรือมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นกับการถ่ายโอนหรือไม่

การตรวจจับการเชื่อมโยง

 

 

ระบบรู้ว่าแผ่นอิเล็กโทรดควรอยู่ที่ไหน มันรู้ว่าควรวางตรงไหน เมื่อวางปรากฏขึ้นระหว่างแผ่น-การเชื่อมโยง-ซึ่งจะถูกทำเครื่องหมายทันที บอร์ดจะถูกปฏิเสธหรือเข้าคิวเพื่อทำความสะอาดและพิมพ์ซ้ำ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความรุนแรง

สิ่งนี้เพียงอย่างเดียวทำให้ SPI เหมาะสมสำหรับการดำเนินการหลายอย่าง สะพานหลังจาก reflow หมายถึงกางเกงขาสั้น กางเกงขาสั้นหมายถึงการทำงานซ้ำ ความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับส่วนประกอบราคาแพง หรือเศษเหล็ก การจับพวกมันก่อนการจัดวางแทบไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใด ๆ ในการแก้ไข

ปิด-คำติชมแบบวนซ้ำ

นี่คือจุดที่ SPI สมัยใหม่ได้รับการดูแลอย่างแท้จริง ระบบไม่เพียงแค่ตรวจสอบ-แต่ยังสื่อสารอีกด้วย

ตรวจพบรูปแบบระดับเสียงต่ำบนส่วนหนึ่งของกระดานหรือไม่? SPI สามารถส่งสัญญาณให้เครื่องพิมพ์ปรับแรงดันปาดน้ำหรือเริ่มรอบการทำความสะอาดลายฉลุได้ ออฟเซ็ตที่สอดคล้องกันในหลาย ๆ บอร์ด? การแก้ไขการจัดตำแหน่งอัตโนมัติ

การจัดเรียงแบบวงปิด-นี้จะเปลี่ยนเครื่องจักรสองเครื่องที่แยกจากกันให้เป็นระบบอัจฉริยะเครื่องเดียว การแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงานน้อยลง ผลผลิตที่สม่ำเสมอมากขึ้น สิ่งที่ผู้สนับสนุนอุตสาหกรรม 4.0 รู้สึกตื่นเต้นและมีเหตุผลที่ดีจริงๆ

ข้อมูลฟีดกลับเข้าสู่การสร้างแผนภูมิ SPC อย่างต่อเนื่อง ค่า Cp และ Cpk คำนวณแบบเรียลไทม์- การวิเคราะห์แนวโน้มจะเกิดการดริฟท์ก่อนที่จะกลายเป็นเหตุการณ์ที่มีข้อบกพร่อง

การตั้งค่าความคลาดเคลื่อน

ส่วนนี้ทำให้ผู้คนสะดุดอยู่ตลอดเวลา

แน่นเกินไปและคุณกำลังปฏิเสธบอร์ดที่ดี การโทรเท็จกองพะเนิน ผู้ปฏิบัติงานหงุดหงิด ในที่สุดก็มีคนคลายความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้จนกว่าเครื่องจะส่งสัญญาณทุกอย่างผ่าน

หลวมเกินไปก็เอาชนะจุดประสงค์โดยสิ้นเชิง

แนวทางที่ถูกต้องเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจกระบวนการดาวน์สตรีมของคุณ ปริมาณการพอกใดที่ทำให้เกิดข้อต่อที่ยอมรับได้จริงหลังจากการรีโฟลว์สำหรับส่วนประกอบแต่ละประเภท นั่นคือจุดเริ่มต้นของคุณ เพิ่มระยะขอบสำหรับความไม่แน่นอนของการวัด ตรวจสอบด้วยการศึกษาความสัมพันธ์ของข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นจริง-ใช้งานบอร์ดด้วยการวางขอบ ดูว่าเกิดอะไรขึ้นหลังจากการจัดเรียงใหม่ และปรับเปลี่ยนตามนั้น

สำหรับการใช้งานทั่วไป ปริมาตร ±50% ถือเป็นมาตรฐาน BGA ระดับละเอียด-อาจต้องการ ±25% แผ่นความร้อน Power QFN ทนทานต่อช่วงที่กว้างกว่า -ขนาด-ขนาดเดียวที่พอดี-พิกัดความเผื่อทั้งหมดใช้ไม่ได้

การตรวจสอบลายฉลุ

นี่เป็นสิ่งที่ใช้น้อยเกินไปในร้านค้าส่วนใหญ่

ก่อนที่สเตนซิลใหม่จะเข้าสู่การผลิต ให้รันสเตนซิลผ่านสเตชั่น SPI พิมพ์ลงบนกระดานบูชายัญ (หรือดีกว่า คือรถทดสอบโดยเฉพาะ) ตรวจสอบทุกช่องรับแสง ช่องรับแสงหายไป-ใช่ มันเกิดขึ้น-ก่อนที่จะเกิดปัญหา มีการจัดทำเอกสารความเบี่ยงเบนของขนาดรูรับแสง ปัญหาการจัดตำแหน่งระหว่างลายฉลุและบอร์ดจะชัดเจน

ทางเลือกอื่นคือการพบปัญหาระหว่างการผลิต-เมื่อผลผลิตเกิดปล่องขึ้นอย่างกะทันหันและไม่มีใครรู้ว่าเพราะเหตุใด

การชดเชยวาร์ป

PCB จริงไม่แบน พวกเขาโค้งคำนับ บิดตัว พวกเขามีจุดสูงเฉพาะที่ การอ้างอิงความสูงที่เข้มงวดทำให้เกิดการวัดขยะบนกระดานที่งอ

ระบบ SPI ที่ดีรวมถึงการชดเชยการบิดงอ เครื่องจักรจะตรวจวัดพื้นผิวกระดานก่อน สร้างระนาบอ้างอิงความสูงที่คำนึงถึงการบิดเบี้ยว จากนั้นจึงวัดการสะสมตัวของเพสต์ที่สัมพันธ์กับการอ้างอิงที่ปรับนั้น

หากไม่มีสิ่งนี้ กระดานที่มีส่วนโค้ง 0.5 มม. อาจแสดงความสูงเทียมบนพื้นผิวได้ แปะที่ใช้งานได้ดีอย่างสมบูรณ์จะถูกทำเครื่องหมาย การโทรเท็จทวีคูณ

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความเร็ว

รอบเวลามีความสำคัญในการผลิต เครื่อง SPI ที่ไม่สามารถตามทันเครื่องพิมพ์ได้จะกลายเป็นคอขวด

เอกสารข้อมูลจำเพาะ ความเร็วในการตรวจสอบใบเสนอราคาในหน่วย cm²/วินาที มุมมองที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงจำเป็นต้องจับภาพน้อยลง ความละเอียดของกล้องที่สูงขึ้นหมายถึงการได้มาที่ช้าลง มีการแลกเปลี่ยน-เสมอ

สำหรับสายที่มีปริมาณมาก- โปรดดูที่รอบเวลาจริงบนบอร์ดที่ใหญ่ที่สุดของคุณ ไม่ใช่แค่หมายเลขแผ่นข้อมูลจำเพาะ การตรวจสอบแผงขนาด 500 มม. × 300 มม. ใน 15 วินาทีหมายถึงสิ่งที่แตกต่างไปจากแผงเดียวกันใน 45 วินาทีเมื่อเครื่องพิมพ์ของคุณรันรอบ 12 วินาที

สิ่งที่คุณใช้จ่ายจริง

3D SPI ระดับเริ่มต้น-เริ่มต้นที่ประมาณ 40,000-50,000 ดอลลาร์ สิ่งเหล่านี้ทำงานได้ดีกับปริมาณที่น้อยกว่าและการใช้งานที่มีความต้องการน้อยกว่า

-เครื่องจักรระดับกลาง-ทำซ้ำได้ดีกว่า ความเร็วเร็วขึ้น มีโปรเจ็กเตอร์มากขึ้น-มีรายได้ 80,000-120,000 ดอลลาร์ นี่คือจุดที่ผู้ผลิตตามสัญญาส่วนใหญ่ลงจอด

ระบบ-ระดับสูงที่มีความแม่นยำสูงสุด การจำแนกข้อบกพร่องที่ขับเคลื่อนด้วย AI- การผสานรวมการตรวจสอบย้อนกลับอย่างเต็มรูปแบบทำให้ทะลุ 150,000 ดอลลาร์

การคำนวณผลตอบแทนขึ้นอยู่กับต้นทุนข้อบกพร่องของคุณทั้งหมด หากคุณกำลังทำลายกระดานในอัตราที่มีนัยสำคัญ หรือใช้เวลาหลายชั่วโมงในการทำงานซ้ำ ระยะเวลาคืนทุนจะสั้นลงอย่างมาก การดำเนินการที่ใช้บอร์ดที่ซับซ้อนซึ่งมีส่วนประกอบราคาแพงมักจะได้รับ ROI ภายในไม่กี่เดือน

ความเป็นจริงในทางปฏิบัติ

SPI ตรวจพบปัญหา นั่นคือคุณค่าหลักที่นำเสนอและส่งมอบ แต่มันไม่ใช่เวทย์มนตร์

ขยะเข้า ขยะออก ยังมีผลอยู่ การออกแบบลายฉลุที่ไม่ดีทำให้เกิดงานพิมพ์ที่ไม่ดีซึ่ง SPI จัดทำเอกสารอย่างซื่อสัตย์ แต่ไม่สามารถแก้ไขได้ เครื่องพิมพ์ที่ได้รับการดูแลไม่ดีจะสร้างความแตกต่างที่การตรวจสอบจะระบุปริมาณแต่ไม่ได้ป้องกัน

เครื่องต้องมีการเขียนโปรแกรม มีคนจำเป็นต้องกำหนดสูตร กำหนดพื้นที่การตรวจสอบ กำหนดเกณฑ์ความคลาดเคลื่อน เร็วกว่าที่เคยเป็น-ซอฟต์แวร์สมัยใหม่เป็นมิตรกับผู้ใช้มากกว่า-เป็นมิตร-แต่ก็ไม่ต้องใช้ความพยายามเลย

เรื่องการสอบเทียบ เซ็นเซอร์ดริฟท์ ยุคแห่งแสงสว่าง การบำรุงรักษาเชิงป้องกันไม่ใช่ทางเลือกถ้าคุณต้องการการวัดที่เชื่อถือได้

หมายเหตุบูรณาการ

SPI ตั้งอยู่ระหว่างเครื่องพิมพ์และเครื่องวางตำแหน่ง ในทางกายภาพ นี่หมายถึงการเชื่อมต่อสายพานลำเลียงและการปรับความกว้าง ในทางอิเล็กทรอนิกส์ หมายถึงโปรโตคอลการสื่อสาร-SMEMA ขั้นต่ำ HERMES หรือ IPC-CFX สำหรับการเชื่อมต่อเต็มรูปแบบ

การเชื่อมต่อแบบวงปิด-กับเครื่องพิมพ์สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ การรวมเครื่องบางเครื่องไม่รองรับ ตรวจสอบก่อนซื้อว่าเครื่องพิมพ์รุ่นเฉพาะของคุณสามารถรับและดำเนินการตามข้อเสนอแนะจากระบบ SPI เฉพาะของคุณ

การบูรณาการ MES ช่วยให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้เต็มรูปแบบ รหัสบอร์ดเชื่อมโยงกับผลการตรวจสอบ จัดเก็บอย่างถาวร สามารถสอบถามเพื่อวิเคราะห์คุณภาพและการตรวจสอบลูกค้าได้ นี่เป็นเดิมพันสำหรับงานด้านการแพทย์ ยานยนต์ และการบินและอวกาศเพิ่มมากขึ้น

ความคิดสุดท้าย

การพิมพ์แบบวางประสานจะกำหนดคุณภาพของการประกอบ มันเป็นเพียงความเป็นจริง ทุกสิ่งในดาวน์สตรีม-การจัดวาง การจัดวางใหม่ การทดสอบ-ใช้ได้กับสิ่งที่เครื่องพิมพ์วางไว้ หากสิ่งนั้นผิด ไม่มีอะไรสามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์

SPI มีไว้เพื่อตรวจสอบคุณภาพการพิมพ์ทันเวลาเพื่อดำเนินการบางอย่าง ทุกบอร์ด. ทุกยอดฝาก. ข้อมูลเชิงปริมาณแทนความหวัง

เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา สิ่งที่เคยยุ่งยากและยากในการเขียนโปรแกรมตอนนี้ทำงานได้อย่างราบรื่นพอสมควร สิ่งที่เคยสร้างการวัดที่น่าสงสัยในปัจจุบันกลับมีความสามารถในการทำซ้ำที่น่าประทับใจ การคำนวณต้นทุน-ผลประโยชน์เปลี่ยนไปเมื่อหลายปีก่อน

สำหรับทุกคนที่ใช้การผลิต SMT ในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ-ส่วนประกอบที่มีความละเอียดหรือคุณภาพ- ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญ คำถามไม่ได้อยู่ที่ว่าจะใช้ SPI หรือไม่ โดยขึ้นอยู่กับเครื่องใด การกำหนดค่าใด และวิธีการรวมเข้ากับขั้นตอนการทำงานที่มีอยู่อย่างเหมาะสม

ขั้นตอนการพิมพ์แบบวางมีความสำคัญเกินกว่าจะปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้รับการตรวจสอบ เทคโนโลยีการตรวจสอบมีความสามารถเกินกว่าที่จะเพิกเฉยได้ นั่นเป็นข้อโต้แย้งทั้งหมด