電子組裝檢測設(shè)備的搭配策略

1、電子組裝檢測設(shè)備的搭配策略smt的技術(shù)發(fā)展已有相當(dāng)長的時(shí)間了，因此對(duì)大部分的smt設(shè)備而言，產(chǎn)品週期已經(jīng)是進(jìn)入相當(dāng)成熟的階段，但是對(duì)smt檢測設(shè)備而言，目前正處於起飛的階段，各種不同的檢測設(shè)備依然保有特定的市場成長空間，主要的設(shè)備有以下四類： (一)人工視覺檢測設(shè)備：mvi雖然是最傳統(tǒng)的檢測技術(shù)加上對(duì)先進(jìn)封裝產(chǎn)品如bga等，是無法以視覺直接目視檢測，因此也限制了mvi的應(yīng)用領(lǐng)域。但由於mvi設(shè)備價(jià)格便宜，因此對(duì)消費(fèi)性電子產(chǎn)品製造商而言是具有較優(yōu)勢的成本效率的檢測設(shè)備，尤其是亞洲地區(qū)的製造商接受的意願(yuàn)較高，加上自動(dòng)化設(shè)備尚無法突破感測死角的技術(shù)能力，使得人工視覺設(shè)備市場仍有獲利的空間存在。 (二

2、)自動(dòng)光學(xué)檢測設(shè)備：自動(dòng)光學(xué)檢測設(shè)備是近年來相當(dāng)具有市場潛力的檢測設(shè)備，在整條smt生產(chǎn)線中使用aoi的流程包含回銲(reflow)後檢測、網(wǎng)印(screen printer)後檢測、以及元件放置後(post-placement)檢測，估計(jì)2000年銷售的aoi中有20.8%用於網(wǎng)印後檢測，21.3%用於元件放置後檢測，其他的57.9%則是用於回銲後檢測，但是一般製造商對(duì)於表面粘著的重工(rework)及修補(bǔ)(repair)的成本損耗相當(dāng)重視，尤其是印刷電路板的損失，因此有更多廠商越來越重視網(wǎng)印及元件取放的檢測，可預(yù)期的是aoi在這兩方面的應(yīng)用比例將會(huì)逐年增加。 (三)雷射檢測設(shè)備：雷射檢測設(shè)

3、備也是近年來逐漸成長的設(shè)備市場，主要是用在於偵測錫膏(solder paste)的高度及寬度，也是因?yàn)殄a膏塗佈的高度及厚度受到製程工程師相當(dāng)高的要求，因此帶動(dòng)了雷射檢測設(shè)備的高速成長。由於會(huì)有更多廠商對(duì)回銲前銲點(diǎn)錫膏量的測量日益重視，因此預(yù)估在未來五年中，雷射檢測設(shè)備市場仍會(huì)有穩(wěn)定成長的實(shí)力。目前全球投入雷射檢測設(shè)備製造的廠商數(shù)不多，主要是因?yàn)殚_發(fā)雷射檢測設(shè)備的成本過高所致。 (四)x-ray檢測設(shè)備：x-ray檢測設(shè)備正值快速成長的階段，主要是因?yàn)橄冗M(jìn)封裝產(chǎn)品(如bga)運(yùn)用於電子產(chǎn)業(yè)的比重逐年增加所致，先進(jìn)封裝產(chǎn)品接點(diǎn)的錫球或是凸塊只能以x-ray透視電子元件以檢測接點(diǎn)的缺損，其他的檢測設(shè)

4、備則無此能力，因此預(yù)估未來隨著其他先進(jìn)封裝產(chǎn)品(如csp、flip chip)的普及，x-ray檢測設(shè)備市場仍將會(huì)有成長的空間。 以上是各種檢測設(shè)備的市場趨勢，而整體smt檢測設(shè)備市場將隨著無導(dǎo)線架(lead-free)封裝產(chǎn)品對(duì)檢測設(shè)備的需求增加而成長，主要是因?yàn)闊o導(dǎo)線架封裝必須在高溫下將電子元件粘著於印刷電路板上，高溫容易對(duì)印刷電路板及電子元件產(chǎn)生熱衝擊而造成傷害，所以檢測設(shè)備的角色便更加的重要。 另外，將檢測設(shè)備整合在smt設(shè)備中也是未來發(fā)展的趨勢，雖然這個(gè)趨勢將會(huì)威脅到單機(jī)檢測設(shè)備的市場，但是在目前的生產(chǎn)流程中整合設(shè)備的績效並不顯著，加上產(chǎn)速較慢，目前尚無法獲得電子組裝廠的青睞，但是未

5、來如果將檢測機(jī)構(gòu)嵌入smt設(shè)備中，進(jìn)而改善現(xiàn)有生產(chǎn)流程，勢必會(huì)是單機(jī)市場的強(qiáng)大競爭者，另一方面也將為檢測設(shè)備製造商創(chuàng)造新的市場商機(jī)。 在電子組裝檢測設(shè)備的搭配策略方面，除了生產(chǎn)缺陷分析(mda)、線上測試(ict)和功能測試及組合測試之外，最近幾年，更增加了自動(dòng)視覺檢測(avi)、自動(dòng)光學(xué)檢測(aoi)和自動(dòng)x-ray檢測(axi)，它們可提供電路板的靜態(tài)圖像及不同平面上的x射線電路板的分層圖像，從而確定虛焊及焊點(diǎn)橋接缺陷。 組裝印刷電路板測試面臨著微封裝(0402，0201)及“不可見”焊點(diǎn)(如bga、csp和flip chip)的挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著技術(shù)的發(fā)展，組裝與焊接的難度也日益增加，迫使

6、測試技術(shù)必須由ict轉(zhuǎn)化到其他新測試技術(shù)上，最明顯的是功能測試技術(shù)的崛起，然而ict在逐漸退出主流的時(shí)候，部分缺陷便需要藉由檢測監(jiān)控功能來填補(bǔ)，最普遍的方式是自動(dòng)x-ray檢測與自動(dòng)光學(xué)檢測aoi。 組裝印刷電路板的檢測包含焊墊測試、佈局檢查及電性測試等方式(如圖二所示)，各自有其功能及侷限性，因此缺陷覆蓋率也各有高低。ict的長處是電氣缺陷測試，如元件的功能不正?；蝈e(cuò)值；x-ray檢驗(yàn)可對(duì)許多焊墊進(jìn)行綜合檢驗(yàn)；而aoi系統(tǒng)可以x-ray系統(tǒng)通常達(dá)不到的速度，對(duì)元件黏著位置和多種焊墊缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)。 (一)aoi搭配 ict 自動(dòng)光學(xué)檢查(aoi)已成為生產(chǎn)流程控制的有效工具,使用aoi的好處有

7、很多，例如可以提高在線測試(ict)或功能測試的良率、降低目檢和ict的人工成本、避免使ict成為產(chǎn)能瓶頸甚至取消ict、縮短新產(chǎn)品產(chǎn)能提升週期以及藉由統(tǒng)計(jì)製程控制(spc)和統(tǒng)計(jì)品質(zhì)控制(sqc)改善制程良率等等。已經(jīng)有許多oem和ems成功導(dǎo)入了aoi。整體而言，aoi對(duì)缺陷檢測及良品率改善等可獲得良好的績效。 aoi可執(zhí)行的檢測有兩類，包含缺陷檢測(傳統(tǒng)意義的aoi應(yīng)用)和整批pcb的差異測量。其中差異測量對(duì)即時(shí)spc應(yīng)用非常重要，根據(jù)aoi系統(tǒng)類型及它所處生產(chǎn)線位置的不同而不同。對(duì)生產(chǎn)流程控制而言，許多廠商已經(jīng)意識(shí)到快速獲取設(shè)備狀態(tài)資訊以及採取立即糾正措施，是有效達(dá)到即時(shí)管控的重要方式

8、。aoi具有生產(chǎn)線上收集數(shù)據(jù)的能力，可提高訊息傳輸率和流程最佳化，並能融入到工廠管理系統(tǒng)以取得更好的效果。 生產(chǎn)製程越多，誤判的可能性就越大，這是由於製程變化非常大時(shí)，缺陷檢測的複雜程度也越大。因此選擇在錫膏印刷、貼片、回焊後或者波焊後進(jìn)行檢查，誤判率會(huì)有明顯的不同。一般來說，誤判率的高低取決於製程的變化以及組裝板的複雜程度。缺陷通常包含有缺件、空焊、零件移位和錫量不足等，每一種缺陷都有其判定範(fàn)圍，用戶可能對(duì)缺陷的容忍度有不同的看法，此時(shí)必須仔細(xì)地設(shè)定檢查參數(shù)，使設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生誤判。也可以從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看這種給定範(fàn)圍的誤判，此時(shí)應(yīng)該在既能滿足保護(hù)要求又能使總體檢測成本最低的情況下，選擇最佳檢測參

9、數(shù)。 在生產(chǎn)線上使用aoi可能有四種選擇： (1)pick & place之後，控制錫膏印刷製程中的元件黏著； (2)焊前模式，放在pick & place之後，回焊爐之前； (3)焊前模式，放在錫膏印刷機(jī)之後； (4)焊後模式，放在回焊爐之後。 (二)axi搭配functional tester 組裝印刷電路板自動(dòng)x-ray檢驗(yàn)具有許多優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特的性能，可滿足目前乃至未來所面臨的挑戰(zhàn)。自動(dòng)x射線檢驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)作流程是：在pcba上方的x射線管中產(chǎn)生x射線，x射線穿過pcba，被置於測試板下面的探測器所接收。由於焊點(diǎn)中通常都包含有鉛，而鉛可以大量地吸收x射線，因此與穿過玻璃纖維、銅、矽及其它pc

10、ba材料的x射線相比，照射在焊點(diǎn)上的x射線被大量吸收，從而產(chǎn)生良好“訊號(hào)”(焊點(diǎn))與“噪音”(pcb、器件等)比的x射線視像。這是pcba的x射線檢驗(yàn)的基本優(yōu)點(diǎn)，即只有焊點(diǎn)本身可在x射線視像中顯示，從而使得分析變得相當(dāng)簡單。元件、導(dǎo)線、各層pcb、焊墊等在x射線視像中基本上看不見。因此簡單的圖像分析算法便可自動(dòng)而且可靠地檢驗(yàn)焊點(diǎn)的缺陷。 隨著組裝電路板數(shù)量的增加，特別是在可攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)於ict測試節(jié)點(diǎn)僅留有很小的空間，甚至被取消。這就意味著你將面臨大量的潛在問題，對(duì)於複雜的電路板，直接從smt生產(chǎn)線送至功能測試，不僅會(huì)導(dǎo)致合格率的下降、重工量與故障診斷費(fèi)用的增加，而且會(huì)造

11、成生產(chǎn)的延誤。此時(shí)，可用x射線檢驗(yàn)取代ict，保持高的功能測試的產(chǎn)出率，並減少故障診斷與重工的負(fù)擔(dān)。值得注意的是，x射線檢驗(yàn)可以查出許多原由ict檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)缺陷，因此這些缺陷在射線檢驗(yàn)過程中不會(huì)被漏掉。同時(shí)，雖然x射線不能查出元件的電氣缺陷，但這些缺陷卻可在功能測試中檢出?？傊粫?huì)漏掉製造過程產(chǎn)生的任何缺陷。更好的是，x射線檢驗(yàn)還能夠查出一些ict查不出的缺陷。 就實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益上講，使用axi對(duì)廠商會(huì)有非常積極的回報(bào)，除了減少潛在的現(xiàn)場故障外，一些用戶也指出使用axi的好處：降低ict和功能測試的返修率 、加快產(chǎn)品面市時(shí)間、縮短製造周期、降低ess故障率 、取消ess 、樣機(jī)測試成本更低、覆蓋率更高。使用axi的經(jīng)濟(jì)效益取決於產(chǎn)品、規(guī)模、可靠性要求、各測試段維修成本、現(xiàn)場故障率、故障造成的後果以及其它因素，一般來說，板面越大、越複雜，或者探查困難，axi在經(jīng)濟(jì)上的回報(bào)就越大。axi可取代人工視覺檢驗(yàn)，並能更有效地找出缺陷，所以不良焊點(diǎn)的維修費(fèi)用也非常低，而且axi檢驗(yàn)時(shí)也不需要接觸到pcb。這些原因再加上近幾年axi設(shè)備的改進(jìn)，為axi帶來更優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)效益。 調(diào)整測試組合的目的在於找到適合某一種產(chǎn)品的必不可少的組合測試方案。在開始設(shè)計(jì)製程前，要定義實(shí)施所需測試的簡單策略。在產(chǎn)品研發(fā)周期的早期考慮產(chǎn)品的可測性問題，