Leiterplatte Blog - 6 AOI-Erkundung der Sigma-PCBA-Montage

So überprüfen Sie Montagefehler in modernen Inspektionssystemen, Ursachenanalyse von PCBA-Baugruppe Mängel, und 6Sigma Exploration von Messsystemen.

1 Einleitung

Wie entstehen Montagefehler? Warum erfüllen einige von der Montagelinie produzierte PCBA-Baugruppen die Anforderungen, während andere aufgrund mehrerer Montagefehler endlos nachgearbeitet und nachgearbeitet werden? Warum variiert die Montagequalität von Charge zu Charge? Noch wichtiger, aus diesen Variationen Welche Erfahrungen sollten wir sammeln, und was sollte getan werden, um Variationen in der PCBA-Montage auszuschließen? Das obige Problem ist die Rückverfolgbarkeit der 6-Sigma-Produktion, Sigma ist ein griechischer Buchstabe, der die Verteilung oder Streuung des Mittelwerts eines beliebigen Prozessparameters beschreibt, das heißt, die Standardabweichung. 6 Sigma ist die Verwendung statistischer Techniken, um den Zustand des Prozesses zu bestimmen, indem die Prozessfähigkeit gemessen wird, und dann durch vergleichende Analyse, um die wichtigsten Variablen, die die Prozessfähigkeit beeinflussen, herauszufinden, verwenden Sie Prozessoptimierungsmethoden, um das Gesetz der Veränderung herauszufinden und dann zu beseitigen. Oder Steuerung, durch einen kontinuierlichen Mess-Analyse-Verbesserungs-Kontrollzyklus wird die Prozessfähigkeit kontinuierlich verbessert und erreicht oder überschreitet schließlich das 6-Sigma-Niveau.

2.6Sigma- und PCBA-Baugruppe

Variabilität bezieht sich auf jede Variation, die sich potenziell negativ auf die Produktqualität auswirkt. Leiterplatte Design sollte seine elektrische und mechanische Zuverlässigkeit umfassend berücksichtigen, z. B. Toleranz bei der Auslegung von Bauteilunterlagen, Design des Pads, etc. Zweitens, Abmessungen und Qualität der Komponenten und Materialien, die zur Montage von PCBA verwendet werden, beeinflussen auch die Montagequalität. , Die Variation des Montageprozesses selbst wirkt sich auch auf die Qualität der PCBA-Baugruppe. In PCBA-Baugruppe, Variation ist der "Feind". Nach Beseitigung der offensichtlichen Quellen von Variationen in Design und Materialien, Der Rest ist die Variation des PCBA-Prozesses selbst mit Leiterplattes, Komponenten, Lötpaste, etc. Attributdaten repräsentieren ungeahnte, Fixierte Fehler aufgrund von Prozessschwankungen, und Attributdaten sind in der Regel ja/nein, gut/schlecht, I/Daten vom Typ O. Die variablen Daten erfassen den Grad der Prozessvariation, die nicht direkt als Defekt angezeigt wird, sondern Daten digitaler Art sind, Messart, etc. die aufgezeichnet und mit Attributdaten in Verbindung gebracht werden müssen, Ungeahnte Mängel, oder die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Mängeln. Attributdateninspektion ist eine Möglichkeit, das Vorhandensein oder Fehlen von inakzeptablen Variationen zu beobachten. Die Eigenschaften und Häufigkeit der Attributdaten hängen von der Quelle der Variation ab. Fehler werden in der Regel während der In-Circuit-Prüfung festgestellt, Funktionsprüfung, Automatische optische Bildanalyse oder manuelle visuelle Inspektion, oder andere Mittel zur Inspektion von PCBAs. Einige Variationen im PCBA-Herstellungsprozess sind unvermeidbar, und Maßnahmen müssen im Voraus getroffen werden, um sie zu verhindern, die als "akzeptable Prozessvariationen" bezeichnet werden. APV ist in der Regel die Toleranz des Montageprozesses oder die akzeptable mechanische Varianz von Bauteilen, Rohstoffe, etc. APV erzeugt variable Daten, aber es wird nicht zur Quelle von Mängeln am Endprodukt. Bei unbestrittenen Mängeln oder Fixmängeln aufgrund von APV, Konstruktions- oder Fertigungsprobleme müssen vorab verbessert werden. Unakzeptable Prozessabweichungen sind solche Abweichungen, die unentdeckt sind und notwendigerweise zu Fehlern führen oder eine hohe Fehlerwahrscheinlichkeit aufweisen. Jinlis Prozess sollte APV akzeptieren, UPV erkennen und ablehnen. 6 Sigma wird verwendet, um die Methode und den notwendigen Fehler zu definieren, um APV von UPV zu unterscheiden. Um Variationen zu identifizieren und eine kontinuierliche Messung der Variation und der daraus resultierenden Mängel bereitzustellen, Wir müssen die verschiedenen Daten und Attributdaten verstehen, wenn die PCBA tatsächlich produziert wird. Um die Messung durchzuführen, Der Messmechanismus der Messvariablen und Attributdaten in der PCBA-Produktion muss verstanden werden. Attributdatenprüfung ist der Schlüssel zur Inspektion und Prüfung in der aktuellen PCBA-Produktion. Modern PCBA-Baugruppe Fabriken sind in der Regel mit modernen Inspektionssystemen wie automatischer optischer Bildanalyse ausgestattet, Online-Tester, Funktionstester zum Scannen und Erkennen von Fehlern und Senden der Inspektionsergebnisse an Bediener.

3. Die Hauptquelle von Fehlern in der elektronischen Produktmontage

Da jede Variation zu Fehlern führen kann, ist Variation der "Feind" der Produktion. In Kombination mit dem PCBA-Produktionsprozess diskutieren wir hauptsächlich die Ursache von Fehlern in der SMT-Produktion. Kombiniert mit den Hauptprozessen des Lotpastendrucks, Patch- und Reflow-Lötens usw., ist die Diskussion wie folgt:

Lötpastendruck: Fehler (Probleme): fehlender Druck der Lötpaste, Kurzschluss der Lötpaste, Verschmutzung der Lötpaste. Unterschied (Variation): Lötpastenabdeckungsbereich, Lötpastenabdeckungshöhe, Lötpastenabdeckungsvolumen, Lötpastenabdeckungsmuster. Inspektion: Lotpastenabdeckung/fehlende, angrenzende Pad-Inspektion, Lotpastenabdeckungsbereich Inspektion. Messung: Lötpastenabdeckungsbereich, Lötpastenabdeckungshöhe, Lötpastenabdeckungsvolumen, Lötpastenabdeckungsmuster. SMD: Fehler (Problem): Fehlende Komponenten, falsche Richtung der Komponenten, beschädigte Komponenten, falsche Komponenten. Differenzbiss): x-Y-z Achse, Bauteil/Pad Registrierung, Montageregistrierung. Inspektion: geklebte/fehlende geklebte Bauteile, Bauteilausrichtungszeichen/-schilder, Bauteilverpackungsformen. Messungen: x-y-z Achse, Bauteil/Pad Ausrichtung, Montageausrichtung. Rückflussfehler (Problem): Bauteilplatzierungseigenschaften, Bauteilaufbau, Grabsteinphänomen, Lötperlen, Lötkürze usw. Inspizieren Sie alle Flügelleitlöte, alle J-Bleilöte, Lötkürze überprüfen, auf diskrete Komponenten (schwimmend), zufällige Verunreinigung der Komponenten usw.

4. Automatische optische Bilderkennung

Während des Montageprozesses sollten die Menge der Lotpaste und die Form der Lötstellen des Halbzeuges, die Dicke der Drähte der blanken Leiterplatte und die Defekte der Drähte kontinuierlich überprüft werden, die im Allgemeinen durch Online-Tests oder Funktionstests nicht nachweisbar sind. Visuelle Inspektion hat viele Fehler und geringe Effizienz, und automatische optische Bildinspektion ist eine anerkannte und effektive Methode. Gegenwärtig nimmt die automatische optische Bildinspektion zwei Methoden an: Entwurfsregelinspektion und grafische Erkennung. Die Entwurfsregelinspektionsmethode besteht darin, das Schaltungsmuster nach zwei gegebenen Regeln zu überprüfen, wie alle Verbindungen mit Lötstellen beendet werden sollten, die Breite aller Leitungen sollte nicht kleiner als 0.127mm sein, und das Intervall zwischen allen Leitungen sollte nicht kleiner als 0.102mm sein. Diese Methode kann die Richtigkeit der getesteten Schaltung aus dem Algorithmus garantieren. Mustererkennung ist der Vergleich gespeicherter digitalisierter Bilder mit tatsächlicher Arbeit. Die Inspektion erfolgt nach den Prüfunterlagen, die durch die Prüfung einer guten Leiterplatte oder eines guten Glasmodells erstellt wurden, oder nach den im computergestützten Design erstellten Prüfverfahren. Die Genauigkeit hängt von der Auflösung und dem verwendeten Prüfverfahren ab. Moderne automatische optische Bildinspektionssysteme können sicherstellen, dass extrem kleine Abweichungen von x, Y, θ (Rotations-) Positionsabweichungen gemessen und verfolgt werden, wenn Bauteilplatzierungseigenschaften erkannt werden. Der Inspektionsprozess ist sehr empfindlich, und einige Abweichungen, die beseitigt werden sollten, wie Position, Abmessungen und Bilder werden gemessen, und einige akzeptable Prozessabweichungen wie Änderungen des Komponentenlieferanten, Nennabmessungen, Logos oder Farben Standard (erlaubt) und die Positionsmerkmale des Komponentenplatzierungsprozesses werden aufgezeichnet.

Die Wiederholbarkeit von Messergebnissen bezieht sich auf die Konsistenz zwischen den Ergebnissen aus aufeinanderfolgenden und mehrfachen Messungen derselben Messgröße unter den gleichen Messbedingungen. Die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen bezieht sich auf die Konsistenz zwischen Messergebnissen derselben Messgröße unter wechselnden Messbedingungen. Bei modernen AOI-Systemen ist die Wiederholbarkeit der Messergebnisse sehr wichtig. Weil es möglich ist, Schlüsselvariationen mit einem AOI-System zu identifizieren, aber um genaue Rückschlüsse auf den Trend der Variation zu ziehen, erfordert eine gute Messwiederholbarkeit des AOI-Systems, um die Prozessvariation von der Variation des Messsystems selbst zu unterscheiden. Entsprechend den Anforderungen an den Detektionsfähigkeitsindex folgt die Auswahl der Standardeinrichtung in der Regel dem Ein-Drittel-Prinzip, das heißt, das Verhältnis der Genauigkeit der Standardeinrichtung zum gemessenen Messgerät sollte bei einem Verhältnis von 1/3 gehalten werden. Das Verhältnis des Messgrenzfehlers zur Toleranz wird als Genauigkeitskoeffizient bezeichnet, der normalerweise im Bereich von 1/3 bis 1/10 gehalten werden sollte. Die detaillierte Berechnung der Messunsicherheit (RaR) des AOI-Systems wird hier nicht aufgeführt. Moderne AOI-Systeme haben bei einem Konfidenzfaktor von 3 eine höhere Messunsicherheit als ± 0,4mils, was bedeutet, dass 99,73% der Messungen innerhalb der oberen und unteren Spezifikationsgrenze liegen. In der Tat

6. Welche Messunsicherheit benötigt das AOI-System bei der Herstellung von Sigma PCBA? Es wird allgemein angenommen, dass die aktuelle SMD-Komponente 0201 Größe hat. Wenn eine 50% Abweichung vom Pad erkannt werden muss, beträgt der erforderliche Messwert 0,127mm. Das 1/10-Prinzip des AOI-Messsystems erfordert, dass die Messunsicherheit des AOI-Messsystems kleiner als 0.0127mm ist, wenn der Vertrauensfaktor 3 ist. Für das aktuelle QFP-Paket IC ist seine Größe 0.4064mmÃ,0.2032mm, und die Erkennungsanforderung ist auch 50% vom Pad, das heißt, wenn der Vertrauensfaktor 3, Die Messunsicherheit des AoI-Messsystems muss kleiner als 0,01016mm sein. Der oben erwähnte 6Sigma PCBA-Test bedeutet, dass die Abweichung vom Zentrum des Spezifikationswertes ±3 Sigma als "iE normale oder akzeptable" Variation betrachtet wird.

7. Messen Sie Patch (Pick-and-Place) Fähigkeit

Wie wählt man bei der SMD-Prozessinspektion den Inspektionsstandard aus, um die Wiederholbarkeit von 6-Sigmas zu gewährleisten? Das Folgende ist die QFP0402-Komponente mit Wiederholbarkeit von ±0.0508mm (Konfidenzfaktor von 3) und Abstand von 0.0508mm basierend auf der SMD-Prozessfähigkeit. Nehmen Sie 50% der Pads als Beispiel für die für die Inspektion erforderliche SMD-Prozessinspektion: Formulieren Sie zunächst den Mittelwert, um die Messergebnisverteilung der Prozessstatistik mit der SMD-Platzierungswiederholbarkeit von ±0,0508mm am 3 Sigma-Konfidenzfaktor zu bestimmen. Und die Verteilungsdrift des Mittelwerts über Zeit, Temperatur und Wartungszyklus usw. Diese Spezifikation ist Teil der inhärenten Eigenschaften des Geräts, und sein Ursprung ist sehr wichtig. Wenn dies eine Gerätefunktion ist, muss der Benutzer sie überdenken. Stellt diese Eigenschaft die gelieferten, Pick-and-Place umfassenden Eigenschaften des SMD-Prozesses dar, einschließlich Variationen der SMD-Bauteilgröße, des Leiterplattenlieferanten, der Leiterplattenverformung usw. Es muss in tatsächlich gelieferte Ausstattungsmerkmale oder zu verschiedenen Zeiten und Temperaturbedingungen zerlegt werden, eine Reihe von Produkten testen, und die Verteilungsdrift verschiedener Chargen von Testproben berechnen. Zweitens müssen wir erkennen, dass die 50% Off-Pad-Inspektionsanforderung die Grenze für Pick-and-Place-Inspektionsanwendungen im SMD-Prozess ist, und viele Produkte geben tatsächlich 30% oder weniger als Toleranz an. Drittens sollte die Abweichung der Komponente vom Pad um 50%. Bei 0402QFP-Komponenten stellt die Abweichung von 50% vom Pad die Abweichung von 0,127mm dar. Wenn also eine AOI-Inspektion durchgeführt wird, sollte die Messunsicherheit des AOI-Messsystems kleiner als 0.0127mm sein. Es kann berechnet werden, dass, wenn der Konfidenzfaktor 3 ist, für die Prozessverteilung von ±2mils, 50% Abweichung vom Pad als Erkennungsanforderung verwendet wird, die die Platzierungserkennungsgrenze von 7 Sigma darstellt (vorausgesetzt, die mittlere Verteilung bleibt stabil).

8. Schlussfolgerung

6 Sigma PCBA Produktion wird unser Ziel sein. Kombination von 6 Sigma mit modernen automatischen optischen Bildinspektionsgeräten, eine deutliche Verringerung der Gesamtzahl PCBA-Baugruppe Fehler wurden nachgewiesen. Und bei der Bauteilplatzierung, Es kann präzise und wiederholbare Positionsmessungen liefern, um seine 6-Sigam-Leistung zu bestätigen. Um die Leistung von 6 Sigam zu gewährleisten, Automatische optische Bildinspektion ist entscheidend. Die dritte Generation des modernen automatischen optischen Bildinspektionssystems, seine Wiederholbarkeit, Leistung, und Geschwindigkeit kann den modernen PCBA-Baugruppe Anforderungen. Zur gleichen Zeit, Es liefert dem Hersteller wichtige Messungen des Montageprozesses und kombiniert die statistischen Ergebnisse der Inspektion mit dem Patch-Prozess, um eine umfassende Kontrolle des geschlossenen Kreislaufs zu gewährleisten, um die Qualität der PCBA-Baugruppe Produktion.