AOI-自動光學檢查AOI在無鉛中的應用
文章摘要：由于SMT及PCB轉到無鉛工藝，自動光學檢查系統(tǒng)AOI會有一些的變化。本文用一個實際例子說明預期中的一些變化
關健字:自動光學檢查 AOI
對無缺陷生產(chǎn)來講，自動光學檢查（AOI）是必不可少的。在轉到使用無鉛工藝時，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，引起了人們的關注。本文分析轉到無鉛工藝的整個過程，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)中引進了0402無鉛元件。
由于缺乏無鉛元件，轉到使用無鉛元件是分階段進行的。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）必須達到95%，而且必須根據(jù)印刷電路協(xié)會（IPC）的2級標準來檢測缺陷。例如，在有608個焊點的168元件的情況下，相當于要求誤報率是百萬分之65。為了達到FPY的要求，在檢測缺陷時必須考慮以下條件：元件長度的公差、元件供應商、貼片公差、在25個AOI系統(tǒng)上的全球檢測數(shù)據(jù)庫、有80個獨特產(chǎn)品的全球檢測數(shù)據(jù)庫、無鉛焊料、不同的電路板供應商以及檢測質量要達到IPC的2級標準。
無鉛焊接帶來的變化
可以從三個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。無鉛焊點的亮度平均值高了2.5%。這相當于亮度提高了五級。焊點看上去粗糙，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，結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的助焊劑時，也會導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，因為R0402型元件更輕也更薄。在使用R0603元件時，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制造商的標定工具進行調整是極為重要的，所以，這些變化能夠傳遞到照相機和照明模塊上。
● 對于不同產(chǎn)品的AOI全球檢查庫，有可能在當?shù)剡M行調整──這是AOI軟件必備的特性。
● 貼片公差——進料器常規(guī)的維護和校準。
● 確定檢查質量：IPC標準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。
關于元件長度公差，不同的組件供應商、電路板和無鉛焊料的供應商都不可能沒有任何直接的影響。優(yōu)良的AOI程序應該能夠應付這些這影響。如果這些個別點的變化可以保持不變，那么就能夠相當大地簡化AOI編程。經(jīng)研究得到的結論是，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果，這是因為合格的樣品變化太大。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)了一個新的變化，就要增加一個級別，來保證檢查的精確性。所有認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的檢查。
用AOI軟件核實真正的缺陷
AOI軟件中有一個綜合性的驗證功能，它能減少檢查的誤報，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，同時要把允許出現(xiàn)的誤報數(shù)量做到最小。在針對減少誤報而對任何程序進行調整時，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。通過綜合的核實，保證檢查程序的質量，用于專門的制造和核查，同時對誤報進行追蹤。
無鉛和檢測工藝
適應性程序沒有發(fā)現(xiàn)轉到無鉛會對焊點質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可能會帶來的影響。在元件頂上的內容改變時，就需要大量的工作，確定門限值。這些可以納入到標準數(shù)據(jù)庫中。在元件的一端立起來時，激活其他環(huán)節(jié)的檢測，便可以進行可靠的分析。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。轉到使用無鉛焊膏并不需要投資新的系統(tǒng)或者設備，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，就足以適應這些變化了。