PCB工藝 PCB PCB檢測方法及其介紹

本文介紹了過程監(jiān)控可以防止 PCB 缺陷并提高整體質量。

檢查通常可以提醒您裝配過程中是否存在太多變數(shù)。 即使在您的制造過程可以實現(xiàn)連續(xù)零缺陷生產(chǎn)之后，仍需要某種形式的檢查或監(jiān)控以確保所需的質量水平。 表面貼裝組裝是一系列非常復雜的事件，其中包含大量單獨的操作。 我們的訣竅是在沒有 100% 檢查的情況下建立平衡的檢查和監(jiān)控策略。 本文將討論檢查方法、技術和手動檢查工具，以及回顧自動檢查工具并使用檢查結果（缺陷數(shù)量和類型）來改進過程和產(chǎn)品質量。

檢查是以產(chǎn)品為中心的活動，而監(jiān)控是以過程為中心的活動。 兩者都是質量計劃所必需的，但長期目標應該是減少產(chǎn)品檢查和增加過程監(jiān)控。 產(chǎn)品檢驗是被動的（缺陷已經(jīng)出現(xiàn)），而過程監(jiān)控是主動的（缺陷是可以預防的）——顯然，預防比被動應對存在的缺陷更有價值。

檢查實際上是一個篩選過程，因為它試圖找到不可接受的產(chǎn)品進行修復。 很明顯，大量的檢驗并不一定能提高或保證產(chǎn)品質量。 德明十四點之三說，%26ldquo； 不要指望 %26rdquo; 的大規(guī)模檢查。 戴明強調，一個強大的過程應該著重于建立穩(wěn)定、可重復和統(tǒng)計監(jiān)控的過程目標，而不是大量檢查。 檢查是一項主觀活動，即使經(jīng)過相當?shù)挠柧?，也是一項艱巨的任務。 在許多情況下，您可以請一組檢查員評估焊縫，但會得到幾個不同的意見。

操作員疲勞是 100% 檢查通常無法發(fā)現(xiàn)每個制造缺陷的原因。 此外，這是一項高成本且無附加值的操作。 它很少能達到更高的產(chǎn)品質量和客戶滿意度的預期目標。

幾年前，我們開始使用 %26ldquo; 進程監(jiān)控%26rdquo; 使用這個詞，而不是檢查員，是因為我們要改變生產(chǎn)場所的意識形態(tài)，從被動反應轉變?yōu)橹鲃宇A防。 檢查員通常坐在裝配線的末端檢查產(chǎn)品。 在理想情況下，過程監(jiān)控活動是產(chǎn)品檢驗和過程監(jiān)控之間的平衡——例如，確認正在使用正確的過程參數(shù)、測量機器性能以及建立和分析控制圖。 過程監(jiān)控在這些活動中起主導作用； 它們幫助機器操作員完成這些任務。 培訓是一個關鍵因素。 流程監(jiān)控員和機器操作員必須了解流程標準（例如 IPC-A-610）、流程監(jiān)控概念和相關工具（例如控制圖、帕累托圖等）。 電路板制造商的過程監(jiān)控器還可以提高產(chǎn)品質量和過程監(jiān)控。 作為制造團隊的重要成員，監(jiān)督員鼓勵采用缺陷預防方法，而不是搜索和修復方法。

過度檢查也是一個常見問題。 很多時候，過檢只是因為對IPC-A-610工藝標準的理解有誤。 比如對于元器件的插裝，很多檢測人員也希望板材兩側完美焊接圓腳，通孔完全填滿。 然而，這不是 IPC-A-610 所要求的。 檢驗質量隨著檢驗人員注意力的緊張程度和集中度而波動。 例如，恐懼（管理壓力）可能會提高生產(chǎn)現(xiàn)場的集中度，質量可能會隨著時間的推移而提高。 但是，如果以批量檢驗為主的檢驗方式，仍有可能生產(chǎn)出不良品，并可能出廠。

我們應該避免的另一個術語是修飾。 在這個行業(yè)中，許多員工認為補焊是裝配過程中正常且可接受的部分。 這是非常不幸的，因為任何形式的返工和修理都應該被視為不可取的。 返工通常被認為是不可取的，但它是整個制造組織灌輸?shù)谋匾畔ⅰ?重要的是建立一個將缺陷和返工視為可以避免和最不希望發(fā)生的制造環(huán)境。

對于大多數(shù)公司來說，人工檢查是第一道防線。 檢查員使用各種放大工具更仔細地查看組件和焊縫。 IPC-A-610 建立了一些基于檢測元件焊盤寬度的基本放大準則。 制定這些指南的主要原因是為了避免因過度放大而導致過度檢查。 例如，如果焊盤寬度為 0.25~0.50 mm，則所需的放大倍數(shù)為 10X。 如有必要，20X 也可以作為參考。

每個檢查員都有自己喜歡的檢查工具； 最好有一個機械師使用的三鏡頭折疊袖珍放大鏡。 最大可攜帶12X放大倍率，剛好適合近距離焊點。 也許最常見的檢查工具是放大倍數(shù)為 10-40X 的顯微鏡。 然而，連續(xù)使用顯微鏡造成的疲勞通常會導致過度檢查，因為放大倍數(shù)通常會超過 IPC-A-610 的指南。 當然，當您需要仔細檢查可能存在的缺陷時，它很有用。

對于一般檢查，首選配備變焦鏡頭 (4-30X) 和高清彩色監(jiān)視器的視頻系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)易于使用，更重要的是，它們比顯微鏡更不易疲勞。 高質量的視頻系統(tǒng)成本不到 2000 美元，好的顯微鏡成本不到 2000 美元。 視頻系統(tǒng)的另一個好處是不止一個人可以看到物體，這在培訓或檢查員需要第二意見時很有幫助。 Edmund ScientifIC (edmundscientific.com) 擁有大量放大工具，從手持放大鏡到顯微鏡再到視頻系統(tǒng)。

綜上所述，在 0-100% 檢查之間建立平衡的監(jiān)控策略是一個挑戰(zhàn)。 從這一點開始，關鍵檢查點，我們將討論檢查設備

自動化：在許多情況下，它比檢查員更準確、更快速、更高效。 但它可能非常昂貴，具體取決于其復雜性。 自動檢測設備可能會削弱人們的意識，給人一種安全的錯覺。

焊膏檢查

錫膏印刷是一個復雜的過程，很容易偏離預期的結果。 需要明確定義和正確實施的過程監(jiān)控策略來使過程處于受控狀態(tài)。 至少應手動檢查覆蓋面積和厚度測量，但最好使用自動覆蓋、厚度和體積測量。 使用極差控制圖（X-bar R 圖）記錄結果。

錫膏檢測設備有簡單的 3 倍放大鏡到昂貴的自動在線機器。 主要工具使用光學或激光來測量厚度，而輔助工具使用激光來測量覆蓋率、厚度和體積。 這兩種工具都是離線使用的。 第三級工具也測量覆蓋面積、厚度和體積，但在線安裝。 這些系統(tǒng)的速度、準確性和可重復性因價格而異。 工具越貴，性能越好。

對于大多數(shù)裝配線，特別是高度混合的生產(chǎn)，中等性能是首選。 它是一種離線工具，用于安裝臺面以測量覆蓋范圍、厚度和體積。 這些工具非常靈活，成本不到 50000 美元，而且通常可以提供所需數(shù)量的反饋。 顯然，自動化工具要貴得多（$75,000 - $200,000）。 但是，它們更快、更方便，因為它們是在線安裝的。 最適用于批量大、混料少的流水線。

檢查膠水

膠水分配是另一個很容易偏離預期結果的復雜過程。 與焊膏印刷一樣，需要明確定義和正確實施的過程監(jiān)控策略來控制過程。 建議手動檢查膠點直徑。 使用極差控制圖（X-bar R 圖）記錄結果。

在滴膠循環(huán)之前和之后，最好在板上滴至少兩個孤立的膠點來表示每個點的直徑。 這允許操作員在膠水循環(huán)期間比較膠點質量。 這些點也可用于測量膠點的直徑。 膠點檢測工具價格相對便宜，基本有便攜式或臺式測量顯微鏡。 不知道有沒有專門針對膠點檢測設計的自動化設備。 可以調整一些自動光學檢測 (AOI) 機器來完成這項任務，但它們可能過于合格。

公司通常會對下線的第一塊板進行詳細檢查，以驗證機器的設置。 這種方法緩慢、被動且不準確。 一個復雜的電路板通常包含至少 1000 個元件，其中許多元件沒有標記（值、零件號等）。 這給檢查帶來了困難。 這是驗證機器設置（元件、機器參數(shù)等）的積極方法。 AOI可有效用于首板的檢測。 一些硬件和軟件供應商還提供飛達設置確認軟件。

協(xié)調機器設置的驗證是過程監(jiān)控員的理想角色，他帶領機器操作員在檢查表的幫助下通過生產(chǎn)線確認過程。 除了驗證進料器的設置外，過程監(jiān)控器還應使用現(xiàn)有工具仔細檢查前兩個板。 回流焊后，制程監(jiān)控員應對關鍵元器件（密集元器件、BGA、極性電容等）進行快速而詳細的檢查。 與此同時，生產(chǎn)線繼續(xù)組裝板材。 為減少停機時間，生產(chǎn)線應在回流前填充板，而過程監(jiān)控器在回流后檢查前兩塊板。 這可能很危險，但您可以通過驗證機器設置來獲得這樣做的信心。

X射線檢查。 根據(jù)經(jīng)驗，X 射線對于 BGA 組裝不是強制性的。 但是，如果您負擔得起，它肯定是手頭上的好工具。 應該推薦用于 CSP 組件。 X射線對檢查焊接短路非常好，但對發(fā)現(xiàn)焊接斷路效果較差。 低成本的X光機只能往下看，焊接短路的檢查就足夠了。 可以傾斜被檢物的X光機更適合開路檢查。

自動光學檢測 (AOI)。 十年前，光學檢測作為解決大家質量問題的工具。 后來這項技術因為跟不上裝配技術的步伐而停止了。 在過去的五年里，它作為一項令人向往的技術重新出現(xiàn)。 一個好的過程監(jiān)控策略應該包括一些重疊的工具，例如在線測試（ICT）、光學檢查、功能測試和視覺檢查。 這些過程相互重疊和互補，無法單獨提供足夠的覆蓋面。

二維 (2-D) AOI 機器可以檢查是否存在缺失元件、未對準錯誤、不正確的零件編號和反極性。 此外，三維 (3-D) 機器可以評估焊接點的質量。 一些供應商以低于 50000 美元的價格提供臺式二維 AOI 機器。 這些機器非常適合初始產(chǎn)品檢驗和小批量樣品計劃。 在更高性能類別中，2-D 獨立或在線機器成本為 75000-125000 美元，而 3-D 機器成本為 15000-250000 美元。 AOI 技術前景廣闊，但處理速度和編程時間仍然是一個限制因素。

數(shù)據(jù)收集是一回事，但使用這些數(shù)據(jù)來提高性能和減少缺陷才是最終目標。 不幸的是，許多公司收集了大量數(shù)據(jù)而沒有有效地使用它們。 審查和分析數(shù)據(jù)可能很費力。 經(jīng)?？吹竭@項工作僅由工程pcb設計人員進行，不包括生產(chǎn)活動。 沒有準確的反饋，生產(chǎn)就盲目進行。 每周質量會議可能是工程設計和生產(chǎn)部門溝通關鍵信息并促進必要改進的有效方法。 這些會議要求領導者組織良好，尤其是在短時間內（30 分鐘或更短）。 這些會議上提供的數(shù)據(jù)必須易于使用且有意義（例如帕累托圖）。 確認問題后，必須立即指派調查員。 為確保會議圓滿結束，會議領導必須做好準確記錄。 結束意味著根本原因和糾正措施。