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(多图) 高效闭环AOI:“易于获得的精确数据是最重要的”

Peter Conlon?? 安捷伦科技公司?? AOI高级开发工程师?? 2007年10月23日 ?? 收藏0

  人们常说“信息为王”,各个行业都是如此,尤其是电子制造业。要想在生产电子产品的竞争中独占鳌头,制造商必须使用最新技术提高产量,减少保修期退货。近来,制造商一般都使用六西格玛或持续改进系统,而两者都离不开及时获取精确的工艺数据。

一旦有了缺陷帕累托

  AOI数据难题

  在电子制造领域,制造商通常在整个制造线上应用多种测量和测试技术,典型的测试技术有AOI、AXI和ICT,几乎所有的SMT生产线都使用其中几种或全部的测试测量技术。在每条装配线上,AOI和AXI允许对每个元件都进行检测。以手机电路板为例,每块电路板上有2000个元件,每个元件有5个AOI检测结果,每个电路板的生产时间为15秒。这就意味着每小时有4万个数据点,或大约每天84万个数据点。注意,这种情况只针对实际检测本身,还可能需要保存故障设备的图像以及维修结果,这样的海量数据让人无从下手。

表1采取以下步骤控制工艺

  使数据更实用

  AOI设备检测并测量SMT组件上的每个元件,主要信息来源就是其检测的数据。但是,与每个元件相关的属性数据也非常重要,它们是一些有用的辅助信息。SMT组件上的每个元件都必须在其板上贴装,可以通过贴装设备进行,操作人员也可以手

动贴装。每个元件都有物料代码、封装形式、方向等。

  通常,AOI用户都希望利用检测数据改进贴装工艺。在这种状况下,可以为每个贴装部件确定精确的贴装位置,这一点非常重要。用AOI改进工艺的第一步是把贴装数据与AOI检测数据结合起来。

  首先,工艺工程师需确定缺陷并修复缺陷。应该了解的是,回流焊后缺陷帕累托不只限于AOI回流焊后缺陷帕累托,它还可以来自AXI、ICT或人工检测。一旦有了缺陷帕累托,就可以用这些信息来确定正确的缺陷预防策略(表1,图1)。

  ●? 回流焊后
  ●? 回流焊前
  ●? 混合模式
  ●? 3D焊膏

  在步骤2中,工艺工程师可以使用缺陷预防,根据AOI收集到的属性数据及测量数据,追踪缺陷根源。

  在步骤3中,使用人工闭环可减少/消除缺陷根源。一旦降低或消除了特定的原因变异,工艺工程师就可以进入步骤4了。

  最后是步骤4,对贴装设备的监视性能实施测量分析,并检测设备性能中的早期变化,防止其导致缺陷产品。缺陷预防的真正目的是在无人介入的情况下实施步骤4,AOI数据直接反馈到贴装设备,然后设备根据数据自动对偏移程序进行自我修正(图2)。

设备根据数据自动对偏移程序进行自我修正

  缺陷探测-查找并修复

  使数据易于获取意味着将产生的检测和测量数据提炼成相关的、易于理解的数据。工艺控制的第一步是检测缺陷并对根源问题进行分析,因此,信息系统需要提供检测到的产品缺陷数据,并初步确认缺陷如何产生,以及产生缺陷的位置。数据应当是及时的现场数据,向用户显示的图和表应在每次检测之后进行更新。数据的精度同样非常关键,未出现问题的地方就不会做任何修复。所以可信的数据必须是精确且相关的。

  为了让用户对缺陷状况快速做出反应,任何软件工具都必须重点关注生产线上出现问题最多的那些部分。这样,工艺工程师及其团队就可以先集中精力确定生产线上哪些部分出现的问题最多,然后再去关注最重要的缺陷原因。先查找后修复这种方法的缺点是必须有缺陷产品才能产生正确的措施。

对在混合模式发现的缺陷根源进行深入分析,并采取即时反馈控制,就可以在回流焊前降低DPPM,并进一步将回流焊后DPPM降到低于10 DPPM的水平

  缺陷预防-预测并排除

  当新产品的生产变得稳定时(已获知常见缺陷的原因),所提供的数据类型就会改变,持续改进工艺成为核心任务,测量数据就变得非常重要。查看单个器件的测量结果无助于工程师解决任何问题,依据产品各部件在生产线上所处的环节对测量数据进行分组,就可以检测出那些失去控制的情况。采用缺陷预防方法意味着SMT线在控制之内。生产线必须受控,否则测量数据没有任何意义,甚至还会产生误导,使情况更糟糕。

  检测缺陷时,用户使用的检测设备没有任何特殊要求,但是其应用的检测算法应该有足够大的覆盖率,以捕获SMT生产线产生的缺陷。要进行缺陷预防,AOI设备必须能够进行测量,测量工具的定义如下:

  ●?测量工具有<10%的重复性和再现性(GR&R);
  ●?测量能收集每个被测元件的X、Y和Theta偏置。

  解决方案

  用户可以采用多种方法为生产线提供实用的AOI闭环解决方案,但是要高效地利用数据来提供解决方案还需要一些特殊的软件工具,安捷伦科技公司的APCS软件就是这种软件工具。使用这种工具,工艺质量可以显著提升,下面是两个实例:
第一个例子,合同制造商以前在生产线中利用混合模式检测策略,检测安装电路板上的芯片元件数量和BGA、CSP的焊膏。未实施回流焊前AOI,制造商的回流焊后缺陷PPM大约为30+DPPM。实施回流焊前AOI仅四周之后,回流焊后DDPM约降低一半。

  对在混合模式发现的缺陷根源进行深入分析,并采取即时反馈控制,就可以在回流焊前降低DPPM,并进一步将回流焊后DPPM降到低于10 DPPM的水平[图3]。?


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高效闭环? AOI? 精确数据?

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