本文簡要論述了焊膏沉積后使用的檢測方法，并將二維檢測技術與三維檢測技術進行了比較，通過比較重點介紹了三維檢測技術的優(yōu)點及各種檢測設備的技術性能。關鍵詞：三維檢測；焊膏沉積；印刷檢測設備隨著電子組裝的更高密度、更小尺寸、更復雜的PCB混合技術的縱深發(fā)展，使得用肉眼對印刷后的質量進行檢測已成為歷史。盡管工藝設備更加先進，仍強調要對PCB的質量嚴格把關，因為在電子組裝過程中產生的缺陷中有70％的缺陷源自焊膏印刷工藝，在沉積較細間距的組件時更是如此。此外，在沉積焊膏過程中產生的漏印、焊料過多或過少等缺陷會給隨后的工序(組件貼裝)帶來橋接、短路和墓碑現(xiàn)象，使最終生產出來的產品的質量和可靠性得不到保證。為此，人們越來越重視印刷后的焊膏檢測。目前，表面組裝檢測設備制造廠家提供了幾種不同的印刷后檢測方法及各種不同的焊膏沉積檢測設備，從價格相當?shù)土氖止?、脫機檢測設備到100000美元的高檔、高速在線檢測設備。應在充分了解和權衡比較二維檢測設備和三維檢測設備之間、脫機檢測設備和在線檢測設各之間、樣品檢測和整塊板子檢測之間的利弊后，為你自己的組裝生產線選擇適用的焊膏檢測設備。 1檢測使成本上升 電子行業(yè)專家們一致認為焊接缺陷是由焊膏印刷不良造成的。因此，提高印刷質量、或減少進入下一步工序的有缺陷電路板的數(shù)量，將有助于提高最終的質量，并通過降低返修量和減少廢品率可實現(xiàn)降低成本的目的。 1．1盡早發(fā)現(xiàn)缺陷經(jīng)對在線測試階段所檢測的有缺陷的電路板的返修或報廢品所帶來的成本進行了大概統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)控制印刷工藝會給焊膏印刷帶來很多顯著的優(yōu)點。任何一種缺陷都會消耗資金，而印刷后檢測只能幫助減少缺陷數(shù)量，并不能徹底消除缺陷。但是，事實上在電路板成本沒有增加之前，在加工過程中進行檢測，以求得盡早識別缺陷，的確能夠降低由缺陷所帶來的額外成本，提高一次性檢驗合格率對基礎生產線起到很大作用。清洗電路板以便再利用要比返修或重新測試的成本低得多。在印刷后對缺陷進行修復的成本估計為0.45美元，在在線測試后修復同樣缺陷的成本近似30美元。不考慮美元比價，這種關系仍保持不變。因此，在加工過程中盡早發(fā)現(xiàn)缺陷不是什么麻煩事，而是節(jié)約成本的一個良好契機。 1．2提高可靠性在印刷工藝中附加檢測工序可提高組裝后電路板的可靠性，原因有兩個：首先，檢測減少了返修量，此外；返修后的焊點易于損壞，并且比合格的焊點更易破裂。其次，焊膏量不足也有可能形成易破裂的焊點，雖然當時能夠通過在線測試，可是以后也會斷裂。有這兩種問題的電路板雖都能通過最后的測試，卻容易在運行時發(fā)生故障。成品中存在的這些問題會使用戶不滿意或使保修費很高。 1．3必要的檢測由于更密的引線間距、更小的球柵陣列焊球和更精確的印刷間隙的要求，使更多的PCB組裝廠家在組裝工藝中增加了焊膏檢測工序。而在一些合同組裝廠，是根據(jù)用戶的要求才增設檢測步驟。根據(jù)技術要求，而必須實施焊膏檢測時，那么下一步就是確定哪一種檢測設備最適合于特定的應用。 2選擇檢測設備 可在幾個制造廠家中選購焊膏檢測設備。每個制造廠家都提供有不同速度、性能和價格的檢測設備，不過都報導了焊膏高度、體積和面積的測量結果(表1)印刷后的檢測設備主要有兩類：人工脫機檢測設備，包括視覺檢測和臺式測量工具；自動在線檢測設備，包括內置于印刷機中的樣品檢測系統(tǒng)和整塊印制板掃描檢測設備。 2．1視覺檢測長期以來一直使用視覺檢測這種簡單的方法就足以確定樣品“合格或不合格”，直到今天更小器件、更高引線數(shù)和更細間距組件的問世，才使得這種方法不適用了。使用發(fā)光的放大鏡或校準的顯微鏡，由經(jīng)培訓的操作人員檢查樣品印制板，并確定什么時候需進行校正操作。視覺檢測在工藝監(jiān)測中是成本最低的一種方法，而且在印刷工藝中其校正操作步騾的成本是最合理的。但是，視覺檢測方法帶有人們的主觀意識：操作人員與操作人員之間的檢測結果是不同的。視覺檢測工具沒經(jīng)過校準，不能夠給出工藝控制所需的數(shù)據(jù)。從實際情況來看，隨著超細間距與BGA器件的不斷普及，也就不再使用視覺檢測方法，因為它已不再是監(jiān)測印刷工藝的行之有效方法。 2．2人工激光檢測為減少缺陷，下一步的操作是使用人工臺式艙機檢測設備。這些測量工具使用了非接觸式激光技術來測量焊膏高度和記錄。通過對操作人員稍微進行一下培訓，這些設備通常就可產生一致性的結果，不會由于操作人員的不同而使檢測結果也不同。 激光三維檢測設備使用激光束建立測量的參考點。這種設備可報告在激光束所照射到的焊盤上的某個點時測量的單一焊膏高度，通常為焊盤的中心。這種類型的測試儀還可用焊盤的長度乘以焊盤的寬度得出面積測量值。然后，將面積測量值乘以高度測量值，即可計算出體積測量值。脫機檢測設備使用的基本工藝控制是將樣品電路板從生產線中卸下來，進行標準測量，并記錄下檢測的結果數(shù)據(jù)。新的PC式的檢測設備可將數(shù)據(jù)存儲起來，提供給SPC(統(tǒng)計工藝控制)進行分析。然而，在印刷其它有缺陷的電路板之前，脫機檢測設備還不能立即查出缺陷。 2.3內置于印刷機中的自動檢測系統(tǒng)幾家印刷機制造廠推出了內置式二維和三維焊膏檢測系統(tǒng)或故障查找系統(tǒng)。然而，內置于印刷機中的檢測系統(tǒng)與絲網(wǎng)印刷機共享硬件，由于絲印機必須在暫停的狀態(tài)下才能進行檢測，所以降低了印刷速度。大多數(shù)內置式檢測系統(tǒng)都使用攝相視覺技術來評價焊膏面積、覆蓋率和校準。除了檢測印記外，還可用這個攝相機檢查絲網(wǎng)，查看模板開口是否阻塞和焊膏過多。 一些印刷機制造廠家給印刷機增設了體積測量功能，其方法是將激光束高度測量與視覺系統(tǒng)相結合，這樣，將面積乘以一個中等焊盤高度測量值，即可計算出體積。這種方法可重復性差，有時可監(jiān)測到可能會產生在焊盤末端的焊盤缺陷，但不能識別磚形焊料的不規(guī)則性。 2．4自動三維在線樣品檢測設備與內置在印刷機中的檢測系統(tǒng)相比，自動在線樣品檢測設備有兩個主要優(yōu)點。首先，由于這種設備是獨立的系統(tǒng)，所以可以不利用印刷機的硬件，不需要停機就可進行檢測。其次，樣品檢測設備的測量性能使你能夠獲得精確的、可重復的測量結果。 而印刷后的在線檢測設備不能測量每塊印制板上的每個焊盤，為收集SPC數(shù)據(jù)，這種設備應用有效的統(tǒng)計技術可檢測出很多板子上的現(xiàn)場操作出現(xiàn)的關鍵問題。由IBM公司的一名工藝開發(fā)工程師進行的一項研究證明將樣品檢測設備用于BGA焊盤是綽綽有余的。但仍然存在有偶然發(fā)生缺陷的可能性，實際上，缺陷率比末經(jīng)檢測的缺陷率低得多。印刷后常用的樣品檢測設備是在線上設計，安裝在傳送帶上，緊接在絲網(wǎng)印刷機后面，連續(xù)檢測印刷工藝中用戶要求檢測的樣品(通常為細間隙或BGA)。檢測設備可將實際的焊盤測量值與預置的參數(shù)進行比較，并通知操作人員焊膏印記何時偏離預先規(guī)定的范圍。 樣品檢測設備不同于激光臺式和整塊印制板掃描設備，其使用了配置有探測器的光敏器件，能連續(xù)拍攝目標焊膏印記的快印圖片。該圖像可建立檢測區(qū)域的高分辨率外觀圖。先求出所有高度數(shù)據(jù)的總和，并乘以己知的圖像面積即可計算出焊膏體積。 與整塊印制板掃描設備比較，樣品檢測設備有幾個優(yōu)點。首先，能夠在幾分鐘之內對其進行預置并編程，而整塊印制板掃描設備可能需要幾個小時進行預置。設置后，經(jīng)培訓的人員就能監(jiān)測樣品檢測設備，不需具備工程技能。收集的數(shù)據(jù)自動顯示在監(jiān)視器上供操作人員觀看，并以標準格式存儲起來以便進一步的分析。其次，可根據(jù)檢測速度與生產線速度的匹配情況調節(jié)檢測樣品的數(shù)量，這樣在檢測中就不會花費太多的時間。最后，配置的燈技術可對有缺陷傾向的位置進行精確的測量。 其缺點是：由于樣品檢測設備不能檢測每塊印制板上的每個位置，缺陷漏檢的機會高。在規(guī)則的圖形中不會出現(xiàn)定義的偶然缺陷；當使用樣品檢測技術時，仍然有可能存在漏檢的現(xiàn)象。 2．5自動在線整塊印制板檢測設備高速整塊印制板檢測設備是這一領域的最高檔設備，其能評估每塊印制板上的每個檢測點。這種設備成本高，不過速度非常快、并且能夠檢測在生產線上運行的整塊印制板。 整塊印制板檢測設備利用激光束進行逐條生產線上的整塊印制板的掃描，收集每個焊盤的所有測量數(shù)據(jù)，并將實際測量值與須置的合格極限值進行比較。這種設備可檢驗各種不同類型的印記，包括偶然出現(xiàn)的缺陷，如；由模板開口堵塞引起的焊盤漏印。全掃描還可顯示出焊膏沉積圖形的印記，包括坍塌、凹陷和焊料隆起。 整塊印制板檢測設備的主要優(yōu)點是：實際上能夠指出每個印刷缺陷的位置，并能夠收集板上每個焊盤的實際高度、面積和體積數(shù)據(jù)。對于潛在成本較高的缺陷或是單元成本高的情況，整塊印制板檢測是比較適用的。應用于汽車、軍事或航空領域的印制電路板必須滿足高可靠性技術要求，常常需要100％的檢測。 2.6自動光學檢測(AOI)設備自動光學檢測設備是目前唯一的一種能夠與組裝生產線保持同步速度并行操作檢測焊膏沉積質量的設備。其每小時可檢測100000多個組件，也就是說在線AOI設備可對板上的沉積點進行100％的檢測。這種設備采用了圖像分析軟件、測量組件、確認其值及極性和保證貼裝精度的邊緣視覺技術。應用了標準的CAD和Gerberfile編程。還應用了統(tǒng)計工藝控制(SPC)軟件工具，并建立了數(shù)據(jù)庫，而且與返修工作站建立了網(wǎng)絡聯(lián)系。其與自動在線整塊PCB檢測設備有很多相似的功能。它最顯著的特點是用途廣泛，不僅可以檢測印刷質量，還可檢測其它工序的質量，如：貼裝機的精度等。 來源：中國包裝
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