AOI-自動光學(xué)檢查AOI在無鉛中的應(yīng)用
文章摘要：由于SMT及PCB轉(zhuǎn)到無鉛工藝，自動光學(xué)檢查系統(tǒng)AOI會有一些的變化。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:自動光學(xué)檢查 AOI
對無缺陷生產(chǎn)來講，自動光學(xué)檢查（AOI）是必不可少的。在轉(zhuǎn)到使用無鉛工藝時(shí)，制造商將面臨新的挑戰(zhàn)，在生產(chǎn)中會出現(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無鉛元件。
由于缺乏無鉛元件，轉(zhuǎn)到使用無鉛元件是分階段進(jìn)行的。在2004年，由于要求電子產(chǎn)品的體積越來越小，迫使制造商廣泛地用0402元件來取代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（IPC）的2級標(biāo)準(zhǔn)來檢測缺陷。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)率是百萬分之65。為了達(dá)到FPY的要求，在檢測缺陷時(shí)必須考慮以下條件：元件長度的公差、元件供應(yīng)商、貼片公差、在25個(gè)AOI系統(tǒng)上的全球檢測數(shù)據(jù)庫、有80個(gè)獨(dú)特產(chǎn)品的全球檢測數(shù)據(jù)庫、無鉛焊料、不同的電路板供應(yīng)商以及檢測質(zhì)量要達(dá)到IPC的2級標(biāo)準(zhǔn)。
無鉛焊接帶來的變化
可以從三個(gè)方面看到無鉛的影響：灰度值提高、流程的改變和有效的助焊劑。無鉛焊點(diǎn)的亮度平均值高了2.5%。這相當(dāng)于亮度提高了五級。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消除或者過濾掉。流動性稍微差一些，特別是對于那些較輕的元件，會防礙元件在熔化焊膏中浸沒或者浮起。這表示元件自動對正的程度較差。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。流動性的改變和侵蝕性助焊劑，對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
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──對部分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。
● 對于不同產(chǎn)品的AOI全球檢查庫，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——必須允許使用朝下的電阻器。組件趐起和共面性的檢測必須可靠。
關(guān)于元件長度公差，不同的組件供應(yīng)商、電路板和無鉛焊料的供應(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)大地簡化AOI編程。經(jīng)研究得到的結(jié)論是，由于無鉛產(chǎn)生的影響，圖形對照系統(tǒng)無法得到適合的檢查結(jié)果，這是因?yàn)楹细竦臉悠纷兓?。更加可行的方法是，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。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)級別，來保證檢查的精確性。所有認(rèn)識到的和已知的缺陷都儲存起來，他們的類型和圖片可以用于AOI系統(tǒng)和全球數(shù)據(jù)庫里的檢查程序。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)，保證檢測程序無缺陷。它可以檢查儲存起來的有缺陷的樣品，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。在針對減少誤報(bào)而對任何程序進(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)對誤報(bào)進(jìn)行追蹤。
無鉛和檢測工藝
適應(yīng)性程序沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)到無鉛會對焊點(diǎn)質(zhì)量的檢查帶來什么影響。缺陷看上去還是一樣的。毫無疑問，只需要稍微修改一下數(shù)據(jù)庫，就足以排除其他誤報(bào)可能會帶來的影響。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)庫中。在元件的一端立起來時(shí)，激活其他環(huán)節(jié)的檢測，便可以進(jìn)行可靠的分析。對于橋接的形成或者元件一端立起來的普遍看法，證明常常不是那樣。經(jīng)驗(yàn)表明，橋接的形成沒有改變，元件一端立起來的現(xiàn)像就會有所減少。轉(zhuǎn)到使用無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。