AOI-自動(dòng)光學(xué)檢查AOI在無(wú)鉛中的應(yīng)用
文章摘要：由于SMT及PCB轉(zhuǎn)到無(wú)鉛工藝，自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)AOI會(huì)有一些的變化。本文用一個(gè)實(shí)際例子說明預(yù)期中的一些變化
關(guān)健字:自動(dòng)光學(xué)檢查 AOI
對(duì)無(wú)缺陷生產(chǎn)來(lái)講，自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）是必不可少的。在轉(zhuǎn)到使用無(wú)鉛工藝時(shí)，制造商將面臨新的挑戰(zhàn)，在生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)其他的問題，引起了人們的關(guān)注。本文分析轉(zhuǎn)到無(wú)鉛工藝的整個(gè)過程，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)中引進(jìn)了0402無(wú)鉛元件。
由于缺乏無(wú)鉛元件，轉(zhuǎn)到使用無(wú)鉛元件是分階段進(jìn)行的。在2004年，由于要求電子產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，迫使制造商廣泛地用0402元件來(lái)取代0603元件和0805元件。
工藝條件
除了普遍使用的0402元件，印刷電路板的第一次合格率（FPY）必須達(dá)到95%，而且必須根據(jù)印刷電路協(xié)會(huì)（IPC）的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)缺陷。例如，在有608個(gè)焊點(diǎn)的168元件的情況下，相當(dāng)于要求誤報(bào)率是百萬(wàn)分之65。為了達(dá)到FPY的要求，在檢測(cè)缺陷時(shí)必須考慮以下條件：元件長(zhǎng)度的公差、元件供應(yīng)商、貼片公差、在25個(gè)AOI系統(tǒng)上的全球檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、有80個(gè)獨(dú)特產(chǎn)品的全球檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、無(wú)鉛焊料、不同的電路板供應(yīng)商以及檢測(cè)質(zhì)量要達(dá)到IPC的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
無(wú)鉛焊接帶來(lái)的變化
可以從三個(gè)方面看到無(wú)鉛的影響：灰度值提高、流程的改變和有效的助焊劑。無(wú)鉛焊點(diǎn)的亮度平均值高了2.5%。這相當(dāng)于亮度提高了五級(jí)。焊點(diǎn)看上去粗糙，而且表面呈粗大的顆粒狀。這可以利用特性萃取方法來(lái)消除或者過濾掉。流動(dòng)性稍微差一些，特別是對(duì)于那些較輕的元件，會(huì)防礙元件在熔化焊膏中浸沒或者浮起。這表示元件自動(dòng)對(duì)正的程度較差。由于效果差，意味著輕輕的0402元件沿著縱向翹起的傾向會(huì)增強(qiáng)，結(jié)果是不能完全看到元件的頂部。
在回熔溫度較高以及使用侵蝕性更強(qiáng)的助焊劑時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致與助焊劑直接接觸的較薄的元件受到侵蝕，元件頂部不能夠反射光線。流動(dòng)性的改變和侵蝕性助焊劑，對(duì)R0402型元件的影響比C0402型元件大，因?yàn)镽0402型元件更輕也更薄。在使用R0603元件時(shí)，這也不常見。
檢查庫(kù)
圍繞工藝的環(huán)境產(chǎn)生消極影響，必須通過幾個(gè)途徑降低到最小，以滿足頭工作的要求。
● AOI全球檢查庫(kù)──對(duì)部分AOI制造商的標(biāo)定工具進(jìn)行調(diào)整是極為重要的，所以，這些變化能夠傳遞到照相機(jī)和照明模塊上。
● 對(duì)于不同產(chǎn)品的AOI全球檢查庫(kù)，有可能在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整──這是AOI軟件必備的特性。
● 貼片公差——進(jìn)料器常規(guī)的維護(hù)和校準(zhǔn)。
● 確定檢查質(zhì)量：IPC標(biāo)準(zhǔn)2級(jí)——必須允許使用朝下的電阻器。組件趐起和共面性的檢測(cè)必須可靠。
關(guān)于元件長(zhǎng)度公差，不同的組件供應(yīng)商、電路板和無(wú)鉛焊料的供應(yīng)商都不可能沒有任何直接的影響。優(yōu)良的AOI程序應(yīng)該能夠應(yīng)付這些這影響。如果這些個(gè)別點(diǎn)的變化可以保持不變，那么就能夠相當(dāng)大地簡(jiǎn)化AOI編程。經(jīng)研究得到的結(jié)論是，由于無(wú)鉛產(chǎn)生的影響，圖形對(duì)照系統(tǒng)無(wú)法得到適合的檢查結(jié)果，這是因?yàn)楹细竦臉悠纷兓蟆８涌尚械姆椒ㄊ?，取出確定每道工藝和元件變化的特性。這些變化可以分成不同的等級(jí)。如果在現(xiàn)在使用的工藝中，出現(xiàn)了一個(gè)新的變化，就要增加一個(gè)級(jí)別，來(lái)保證檢查的精確性。所有認(rèn)識(shí)到的和已知的缺陷都儲(chǔ)存起來(lái)，他們的類型和圖片可以用于AOI系統(tǒng)和全球數(shù)據(jù)庫(kù)里的檢查程序。我們沒有必要把一塊不同缺陷的電路板保存起來(lái)用于詳細(xì)的檢查。
用AOI軟件核實(shí)真正的缺陷
AOI軟件中有一個(gè)綜合性的驗(yàn)證功能，它能減少檢查的誤報(bào)，保證檢測(cè)程序無(wú)缺陷。它可以檢查儲(chǔ)存起來(lái)的有缺陷的樣品，例如，修理站存放的樣品，以及印刷了焊膏的空白印刷電路板。在優(yōu)化階段，在這方面花時(shí)間的原因是為了不讓任何缺陷溜過去。所有已知的缺陷都必須檢查，同時(shí)要把允許出現(xiàn)的誤報(bào)數(shù)量做到最小。在針對(duì)減少誤報(bào)而對(duì)任何程序進(jìn)行調(diào)整時(shí)，要檢查一下，看看以前檢查出來(lái)的直正缺陷，是否得到維修站的證實(shí)。通過綜合的核實(shí)，保證檢查程序的質(zhì)量，用于專門的制造和核查，同時(shí)對(duì)誤報(bào)進(jìn)行追蹤。
無(wú)鉛和檢測(cè)工藝
適應(yīng)性程序沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)到無(wú)鉛會(huì)對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的檢查帶來(lái)什么影響。缺陷看上去還是一樣的。毫無(wú)疑問，只需要稍微修改一下數(shù)據(jù)庫(kù)，就足以排除其他誤報(bào)可能會(huì)帶來(lái)的影響。在元件頂上的內(nèi)容改變時(shí)，就需要大量的工作，確定門限值。這些可以納入到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。在元件的一端立起來(lái)時(shí)，激活其他環(huán)節(jié)的檢測(cè)，便可以進(jìn)行可靠的分析。對(duì)于橋接的形成或者元件一端立起來(lái)的普遍看法，證明常常不是那樣。經(jīng)驗(yàn)表明，橋接的形成沒有改變，元件一端立起來(lái)的現(xiàn)像就會(huì)有所減少。轉(zhuǎn)到使用無(wú)鉛焊膏并不需要投資新的系統(tǒng)或者設(shè)備，只要使用的AOI系統(tǒng)配備了靈活的傳感器模塊、照明和軟件，就足以適應(yīng)這些變化了。