Suomalainen Luettu:0 Kirjoittaja:Mark Julkaisuaika: 2025-12-10 alkuperä:paikka
Nykyaikaisessa SMT-tuotannossa Complete Guide to SPI Machines todistaa johdonmukaisesti yhden rikkomattoman säännön: SPI tulee aina ennen AOI:ta. Tämän tilauksen tekeminen väärin on kallein yksittäinen virhe, jonka tehdas voi tehdä, koska 55–70 % kaikista uudelleenvirtausvirheistä alkaa juotospastan tulostuksessa – kauan ennen kuin komponentit asetetaan paikalleen.
Nykypäivän piirilevyissä on rutiininomaisesti 01005-vastuksia, 0,3 mm:n väli BGA ja monikerroksisia pinottuja paketteja. Vain 10 µm liian alhainen juotospastakerros voi aiheuttaa avoimen liitoksen uudelleenvirtauksen jälkeen, kun taas 5 µm liikaa voi muodostaa sillan 0,4 mm:n QFN:n alle. Nämä toleranssit ylittävät paljon sen, minkä ihmissilmä tai perinteiset 2D-kamerat luotettavasti pystyvät saamaan kiinni, minkä vuoksi automatisoidusta 3D-tarkastuksesta on tullut kiistatonta nykyaikaisessa elektroniikan valmistuksessa.
Monet insinöörit ja johtajat perivät tuotantolinjoja, jotka rakennettiin 10–15 vuotta sitten, kun AOI oli ainoa saatavilla oleva automaattinen tarkastus. Nuo linjat toimivat edelleen (ikään kuin), joten luonnollinen kysymys tulee: 'Jos AOI jo katsoo valmiin levyn, tarvitsemmeko todella toista konetta aikaisemmin linjalle?' Samaan aikaan Six-Sigmaan ja CpK:hen kouluttaneet nuoremmat prosessiinsinöörit katsovat samoja tulostusvirheitä kuukaudesta toiseen ja ihmettelevät, miksi tehdas kuluttaa tuhansia kustannuksia korjauksiin sen sijaan, että se estää ongelman lähteessä.
SPI ( Solder Paste Inspection ) asennetaan välittömästi stensiilitulostimen jälkeen ja ennen ensimmäistä poimintakonetta. Se käyttää strukturoitua valoa tai laseria luodakseen todellisen 3D-kartan jokaisesta juotostahnasta. Se mittaa sekunneissa jokaisen laudan tyynyn tilavuuden (nL), korkeuden (µm), pinta-alan (mm²), X/Y-asennon ja muodon. Jos jokin on toleranssin ulkopuolella, kortti hylätään tai tulostin saa reaaliaikaisen suljetun silmukan korjauksen ennen seuraavan levyn tulostamista.
AOI ( Automated Optical Inspection ) istuu uudelleenvirtausuunin jälkeen. Se ottaa korkearesoluutioisia 2D- tai 3D-värikuvia täysin kootusta levystä. Se tarkistaa puuttuvien osien, väärien osien, käänteisen napaisuuden, hautakivien, nostettujen johtimien, riittämättömän juotteen, siltojen ja näkyvien kastumisongelmien varalta. Koska juote on jo sulanut, AOI voi vain kertoa, mikä meni pieleen – se ei voi estää vian syntymistä alun perin.
SPI on ennaltaehkäisevää lääkettä: se estää huonoa juotospastaa koskaan kohtaamasta komponenttia. AOI on ruumiinavaus: se kertoo, mitkä levyt ovat jo kuolleet tai kuolemassa. Toinen säästää rahaa alkupäässä, toinen säästää asiakkaasi saamasta huonoja tuotteita loppupäässä. Molemmat ovat tärkeitä, mutta ne eivät ole keskenään vaihdettavissa.
Monet vanhemmat kulutuselektroniikan tehtaat käyttävät edelleen vain AOI-linjoja, koska 'näin olemme aina tehneet' Nämä linjat tuottavat yleensä yksinkertaisia kaksipuolisia levyjä, joissa on 0603/0402-komponentteja ja joiden väli on 0,5 mm+. Tulostusta pidetään riittävän vakaana, jälkikäsittely on halpaa ja johto vihaa uusien koneiden lisäämistä. Tulos on hyväksyttävä halvoille tuotteille, mutta vikaluvut ovat hiljaa 500–2000 ppm.
Prosessiin keskittyneet insinöörit – erityisesti autoteollisuudessa, lääketieteessä ja tietoliikenteessä – pitävät juotospastatulostusta koko linjan kriittisimpänä ja vaihtelevampana vaiheena. He tietävät, että kun tahna on väärä, mikään täydellinen sijoitus tai täydellinen reflow-profiili ei voi pelastaa liitosta. Heidän mantransa on 'mittaa ja korjaa tahna ennen kuin käytät rahaa sijoittamalla siihen kalliita komponentteja.'
Johtavat sopimusvalmistajat ja OEM-valmistajat kohtelevat nyt SPI:tä + AOI:ta samalla tavalla kuin tulostinta + poiminta ja paikka: et yksinkertaisesti rakenna vakavaa linjaa ilman molempia. Investointi on perusteltua rutiininomaisesti yli 99,5 % ylittävillä ensiajotusluvuilla ja 60–80 % alenevilla jälkikäsittelykustannuksilla. Näissä tehtaissa keskustelu ei enää ole 'SPI vai AOI?', vaan 'Mikä SPI-malli antaa meille nopeimman ROI:n?'
IPC-7912 , iNEMI ja kymmenet riippumattomat tutkimukset viimeisten 15 vuoden ajalta osoittavat johdonmukaisesti saman jaottelun: juotospastatulostuksen osuus kaikista kokoonpanovirheistä on 55–70 %, sijoitusvirheistä 10–15 %, reflow 10–15 % ja kaikesta muusta. Jopa täydellisesti viritetty poiminta- ja paikkakone ei voi voittaa huonoa tahnamäärää tai offsetia.
Tulostusvirheen korjaaminen SPI:llä ei maksa käytännössä mitään – levy yksinkertaisesti puhdistetaan ja tulostetaan uudelleen. Saman vian korjaaminen AOI:ssa uudelleenvirtauksen jälkeen vaatii manuaalista korjausta, mahdollista komponenttien poistamista, röntgenvarmennusta ja uudelleenvirtausta – helposti 20–50 kertaa kalliimpaa. Jos vika karkaa asiakkaalle, kustannukset voivat nousta satoihin tai tuhansiin dollareihin korttia kohti takuuvaatimuksissa ja maineen menetyksessä.
Liian vähän tahnaa → riittämätön fileen korkeus → avoin tai heikko sauma. Liikaa tahnaa → ylimääräisiä juotospalloja tai siltoja hienojakoisten laitteiden alla. Liitä offset 50 µm → hautakivi pienille sirukomponenteille. Korkeusvaihtelu → BGA-pallojen sisällä on aukkoja, joita AOI ei näe, mutta röntgenkuvaus löytää myöhemmin. Jokainen näistä vioista on 100 % ennustettavissa vain SPI:n tarjoamien 3D-liitätietojen perusteella.
SPI toimii ennen kuin komponentti on asetettu, joten se ei voi tietää, tarttuiko poiminta- ja paikkakone myöhemmin väärään kelaan vai ohitti osan kokonaan. Polarisoitujen kondensaattorien tai diodien napaisuusvirheet ovat myös näkymättömiä SPI:lle, koska tahna näyttää samalta suunnasta riippumatta.
Täydellisessä tahnassakin suutin voi pudota 100 µm osan tyynystä tai epätasainen kuumennus voi aiheuttaa hautakiviä uudelleenvirtauksen aikana. Nämä mekaaniset iskut tai huono tyhjiö voivat nostaa QFP:n johdon. SPI ei näe mitään näistä, koska ne tapahtuvat kauan sen tarkastusikkunan jälkeen.
Pään tyynyssä, kastelemattomuus, kosteudenpoisto ja tietyt tyhjennystyypit tulevat näkyviin vasta juotteen sulamisen ja jäähtymisen jälkeen. AOI:n värikamerat ja kulmavalaistus on suunniteltu erityisesti havaitsemaan nämä pintatason ongelmat, joita SPI ei koskaan pääse näkemään.
Ainoa maailmanluokan tehtaiden nykyään käyttämä sekvenssi on: stensiilitulostin → SPI → nopea sirulaukaisin → joustava asetin → uudelleenvirtausuuni → AOI → (valinnainen röntgen tai ICT ). Tämä järjestys ei ole mielivaltainen. Se noudattaa luonnollista vikojen luomisen aikajanaa: estä ensin tulostusongelmat, sitten sijoitusongelmat ja tarkista sitten lopputulos juottamisen jälkeen. Minkä tahansa askeleen peruuttaminen lisää dramaattisesti uudelleentyöskentelyä ja pakenemisriskiä.
Nykyaikaiset SPI-järjestelmät, kuten ICT-S510 ja ICT-S1200, lähettävät reaaliaikaisia offset- ja volyymitietoja takaisin tulostimeen (suljetun silmukan ohjaus). Tulostin säätää automaattisesti vetolastan painetta, nopeutta tai kaavaimen puhdistustiheyttä seuraavalla levyllä. 3–5 kortin sisällä prosessi asettuu tyypillisesti arvoon CpK > 1,67. Kun tulostus on lukittu, poiminta-ja aseta -koneet saavat täydelliset tyynyt joka kerta, mikä vähentää dramaattisesti sijoitteluun liittyviä hälytyksiä.
Kun tulostus on jo hallinnassa, AOI:n työstä tulee paljon helpompaa ja tarkempaa. Väärät kutsut putoavat 60–80 %, koska AOI:n ei enää tarvitse arvailla, johtuuko marginaalinen juotosliitos huonosta tahnasta vai huonosta sijoituksesta. AOI voi nyt keskittyä todellisiin sijoitusvirheisiin ja jälkivirtausongelmiin, ja siitä tulee todellinen lopullinen portinvartija kaiken kattavan vianetsintäaseman sijaan.
Kaksipuoliset kuluttajalevyt, joissa on 0603 ja suurempia osia, jakoväli ≥ 0,5 mm, erittäin vakaa stensiili ja tahna, vähäsekoiteiset suuren volyymin ajot ja rennot laatutavoitteet (≤ 1000 ppm) voivat joskus selviytyä pelkällä AOI:lla. Uudelleentyöstö on edullista, kenttähäiriöt ovat harvinaisia, ja johto hyväksyy satunnaisen korjausaseman. Nämä linjat ovat yhä harvinaisempia vuosi vuodelta, mutta ne ovat edelleen olemassa kustannusvetoisilla markkinoilla.
Autoelektroniikka ( AEC-Q100/104 ), lääketieteelliset laitteet ( ISO 13485 ), ilmailu-/sotilaslaitteet (IPC luokka 3), 5G-infrastruktuuri, palvelimien emolevyt, kaikki, jossa on 01005/008004-komponentteja, ≤ 0,4 mm:n väli BGA tai pohjapäätteiset SPI-paketit. Nollavikoja koskevat käytännöt ja takuukulut tuhansissa dollareissa korttia kohden eivät jätä tilaa 'tarkistamme sen AOI:lla'.
Jopa tehtaat, joilla on tiukka pääoma, voivat perustella SPI:n ensin. Tyypillinen takaisinmaksuaika on 6–12 kuukautta pelkästään romun vähentämisen, työvoiman säästöjen ja tuoton parantamisen ansiosta. Monet asiakkaat kertovat, että SPI:n lisääminen leikkasi heidän AOI:n korjausasemia kolmesta vuorosta yhteen vuoroon ja pienensi asiakkaiden tuottoa 90 %. Lasku on yksinkertaista: yhden huonon kuormalavan autojen piirilevyjä estäminen maksaa koko SPI-koneen.
2D SPI mittaa vain pinta-alan, ja sen voi huijata liitännän korkeuden vaihteluilla. True 3D SPI (phase-shift moiré tai dual-laser triangulation) mittaa todellista tilavuutta ja korkeutta ≤ 1 µm:n resoluutiolla. Kaikille, jotka ovat pienempiä kuin 0402 tai 0,5 mm, 2D on vanhentunut ja aiheuttaa liikaa vääriä hylkäyksiä tai ohituksia.
Etsi tyypillisen älypuhelimen piirilevyn korkeusresoluutiota ≥ 2 µm, GR&R < 10 % 6σ:ssä ja tarkastusaikaa ≤ 12 sekuntia. ICT-S510 saavuttaa 8–10 sekuntia korttia kohden 1 µm:n resoluutiolla, kun taas suurempi ICT-S1200 käsittelee 600 × 600 mm:n paneeleja alle 20 sekunnissa samalla tarkkuudella.
Nykyaikaisen SPI:n on tuotava Gerber- ja CAD-tiedot suoraan, luotava tarkastusohjelmat automaattisesti muutamassa minuutissa, näytettävä reaaliaikaiset CpK-kaaviot ja lähetettävä korjausarvot takaisin DEK/Minami/Panasonic/GKG-tulostimille automaattisesti. Ilman näitä ominaisuuksia ostat eilisen teknologian.
Valitse koneet, joissa on täysautomaattinen lasilevykalibrointi (30 sekunnin päivittäinen rutiini), lämpötilakompensoitu optiikka ja suljetut projektioyksiköt. ICT-S510 ja ICT-S1200 sisältävät molemmat nämä ominaisuudet ja säilyttävät < 1 µm:n toistettavuuden vuodesta toiseen minimaalisella käyttäjän toimenpiteillä.
Ei. AOI tarkastaa uudelleenvirtauksen jälkeen, kun vahinko on jo tapahtunut. Se ei voi mitata juotospastan määrää tai korkeutta ennen komponenttien asettamista, joten se ei voi estää kylmäliitoksia, siltoja tai tulostusvirheiden aiheuttamia aukkoja.
0402 ja sitä suuremmat komponentit 0,5 mm+ jakovälillä 2D voi joskus selvitä. Vain 3D SPI tarjoaa IPC-7095:n ja autoteollisuuden standardien vaatimat tilavuus- ja korkeustiedot 0201:lle, 01005:lle, 0,4 mm:n tai pienemmälle BGA:lle.
Kyllä – tyypillisesti 60–80 %. Vakaa tulostus poistaa satunnaiset tilavuuden vaihtelut, jotka sekoittavat AOI-algoritmeja ja aiheuttavat juotosliitosvirheitä.
Nykyaikaiset järjestelmät, kuten ICT-S510, tarkastavat tyypillisen älypuhelimen piirilevyn 8–10 sekunnissa ja ICT-S1200 käsittelee suuret paneelit alle 20 sekunnissa. Nämä ajat ovat mitättömiä verrattuna sijoitus- ja uudelleenvirtausjaksoaikoihin.
Kyllä. IPC-7095D (BGA) ja useimmat autoteollisuuden/lääketieteen laatustandardit velvoittavat tehokkaasti 3D SPI:n takaamaan < 25 %:n tyhjiön ja luotettavan kostutuksen erittäin hienojakoisissa laitteissa.
