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这是由于阻焊层战隐真的焊盘并没有真正地接 触
发布时间:2019-10-09    浏览次数:

  对一个不变的工艺过程来说,一个主要的要素是元器 件,这不只取PCB上间接的器件结构相关,并且或多或少 也取“工艺流程设想”相关。元器件的采购趋向是尽 可能地廉价,而不管它正在颜色、尺寸等参数上的分歧。不 幸的是,这些选择正在日后对AOI或AXI查抄过程中形成的影 响往往被忽

  略了。一直采用同样的材料和产物可以或许显著地 削减查抄时间和误报,而这些问题次要是通过元器件以及 PCB的俄然变化而呈现的。

  每块PCB能够采用光学或者X-ray手艺并使用恰当 的运算来进行查抄。基于图像查抄的根基 道理是:每个具有较着对比度的图像都是能够 被查抄的。正在AOI中存正在的次要问题是,当一些查抄对象是 不成见的,或是正在PCB上存正在一些干扰使得图像变得恍惚 或躲藏起来了。然而,现实经验和系统化测试都表白,这 些影响是能够通过PCB的设想来防止以至削减的。为了推 动这种优化设想,能够使用一些看上去很陈旧的附加手段(这些方式仍正在良多范畴被推崇),它的长处包罗:

  设备有能力查抄所有已知类型的坏板标识。板上的任 何构件都能够被定义为坏板标识。这里采用取上述基 准点的鉴定相雷同的方式,即正在可能的环境下,起首通过 查抄整板或已完成拆卸的单板上的单个坏板标识来进行确 认。板上每个零丁的坏板标识只要正在整板的坏板标识查抄失败后才会被一一查抄;整板的坏板标识该当定位于PCB的边上。

  器件到PCB的边缘该当至多留有3mm(0.12”)的工 艺边。片式器件必需优先于圆柱形器件。结构上考虑 传感器手艺,由于有时查抄只能通过垂曲(正交)角度,而其他时候又需要一个辅帮的角度来进行。

  AOI(Automated Optical Inspection)的全称是从动光学检测,是基于光学道理来对焊接出产中碰到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是新兴起的一种新型测试手艺,但成长敏捷,良多厂家都推出了AOI测试设备。当从动检测时,机械通过摄像头从动扫描PCB,采集图像,测试的焊点取数据库中的及格的参数进行比力,颠末图像处置,查抄出PCB上缺陷,并通过显示器或从动标记把缺陷显示/标示出来,供维修人员修整。

  顺应性法式没有发觉转到无铅会对焊点质量的查抄带来什么影响。缺陷看上去仍是一样的。毫无疑问,只需要稍微点窜一下数据库,就脚以解除其他误报可能会带来的影响。正在元件顶上的内容改变时,就需要大量的工做,确定门限值。这些能够纳入到尺度数据库中。正在元件的一端立起来时,激活其他环节的检测,便能够进行靠得住的阐发。对于桥接的构成或者元件一端立起来的遍及见地,证明常常不是那样。经验表白,桥接的构成没有改变,元件一端立起来的现像就会有所削减。转到利用无铅焊膏并不需要投资新的系统或者设备,只需利用的AOI系统配备了矫捷的传感器模块、照明和软件,就脚以顺应这些变化了。

  除了遍及利用的0402元件,印刷电板的第一次及格率(FPY)必需达到95%,并且必需按照印刷电协会(IPC)的2级尺度来检测缺陷。例如,正在有608个焊点的168元件的环境下,相当于要求误报率是百万分之65。为了达到FPY的要求,正在检测缺陷时必需考虑以下前提:元件长度的公役、元件供应商、贴片公役、正在25 个AOI系统上的全球检测数据库、有80个奇特产物的全球检测数据库、无铅焊料、分歧的电板供应商以及检测质量要达到IPC的2级尺度。

  正在SMT工艺过程的最初步调进行查抄,这是AOI最风行的选择,由于这个可发觉全数的拆卸错误。回流焊后查抄供给高度的平安性,由于它识别由锡膏印刷、元件贴拆和回流过程惹起的错误。

  当使用2D x-ray手艺时,所有的器件都需要被安插正在 PCB的反面。而用2Dx-ray去检测这些器件时,还必需再定 义出一块没有器件的处所为“禁区”。对于有些BGAs,会 保举使

  凡是,设备可以或许查抄 出所有分歧单板的颜色, 虽然查抄中的某些细节处 理是不倚赖于颜色的。例 如, 一块白色和一块绿 色的PCB有着分歧的对比 度,因而设备需要一些特 定的弥补。正在一种极端情 况下,桥接正在亮布景下呈 现黑色,而正在另一种极端环境下,桥接正在黑布景下倒是呈现出亮色。这里我们 利用无光泽的阻焊层。正在我们的实践中,焊盘间(以至是 细间距引脚)的区域也该当笼盖着阻焊层,这个也已 经被焊料供应商所响应。

  用一种泪滴型的不合错误称焊盘设想,这使得焊锡的成 型性质被系统错误的判断为一种几何的毗连形态;此外, 一些特殊的QFN向内或向外的弯月型焊盘设想也同样有这种环境。

  能够从三个方面看到无铅的影响:灰度值提高、流程的改变和无效的帮焊剂。无铅焊点的亮度平均值高了2.5%。这相当于亮度提高了五级。焊点看上去粗拙,并且概况呈粗大的颗粒状。这能够操纵特征萃取方式来消弭或者过滤掉。流动性稍微差一些,出格是对于那些较轻的元件,会妨碍元件正在熔化焊膏中淹没或者浮起。这暗示元件从动对正的程度较差。因为结果差,意味着悄悄的0402元件沿着纵向翘起的倾向会加强,成果是不克不及完全看到元件的顶部。

  10 )。正在Erlangen 大学,学者做了大量的 研究去评价单个焊盘外形的模子;他们发觉,无论焊盘是 圆形还圆形的,焊膏印刷图形要连结为圆形不变。

  焊点的外形和接触角是焊点反射的根源。焊点的构成 依赖于焊盘的尺寸、器件的高度、焊锡的数量和回流工艺 参数。为了防止焊接反射,该当避免器件对称陈列。

  关于元件长度公役,分歧的组件供应商、电板和无铅焊料的供应商都不成能没有任何间接的影响。优秀的AOI法式该当可以或许对付这些这影响。若是这些个体点的变化能够连结不变,那么就可以或许相当大地简化AOI编程。经研究获得的结论是,因为无铅发生的影响,图形对照系统无法获得适合的查抄成果,这是由于及格的样品变化太大。愈加可行的方式是,取出确定每道工艺和元件变化的特征。这些变化能够分成分歧的品级。若是正在现正在利用的工艺中,呈现了一个新的变化,就要添加一个级别,来查抄的切确性。所有认识到的和已知的缺陷都储存起来,他们的类型和图片能够用于AOI系统和全球数据库里的查抄法式。我们没有需要把一块分歧缺陷的电板保留起来用于细致的查抄。

  做为老例,正在出产中,测试系统该当按照出产批量的要 求成立并优化。现实运做中无数次地证明,仅如许做是远 远不敷的。若是正在两周的出产时间内要测试一个新批次的 PCB,有可能会发生如许的环境:ELKO的颜色俄然由黑色 变为了,或者晶体管的引脚变短了、是弯的;或是电阻的颜色由变成了蓝色的,等等。

  颠末波峰焊后,焊点所有的参数会有很大的变化,这 次要是因为焊炉内锡的老化导致焊盘反射特征从亮光到灰 暗,因而,正在查抄时算法上必必要包含这些变化。正在波峰焊 中,典型的缺

  陷是短和焊珠。当检测到短时,假如印刷 的图案或者无反射印刷这两种环境的削减以及使用阻焊层, 就能够消弭这些误报。若是基准点没有被阻焊膜盖住而过波 峰焊,可能会导致一个圆形基准点上锡成了一个半球,其内 正在的反射特征将会发生改变;使用十字型做为基准点或者用 阻焊层笼盖基准点,能够防止这种环境的发生。

  AOI查抄法式必需并且可以或许处置这些分歧的变化所带来 的问题。可是,此中的一些变化需要破费时间进行处置, 由于我们不克不及事后晓得能否有一种新的元器件被利用,或 是存正在一个错误的元器件结构。同时,面临质量方面的困 难,大量答应的可能呈现的环境也需要一个分歧的,确实 可行的申明。

  ● AOI全球查抄库──对部门AOI制制商的标定东西进行调整是极为主要的,所以,这些变化可以或许传送到机和照明模块上。

  对无缺陷出产来讲,从动光学查抄(AOI)是必不成少的。正在转到利用无铅工艺时,制制商将面对新的挑和,正在出产中会呈现其他的问题,惹起了人们的关心。本文阐发转到无铅工艺的整个过程,出格是正在大规模出产中引进了0402无铅元件。

  查抄是正在元件贴放正在板上锡膏内之后和PCB送入回流炉之前完成的。这是一个典型地放置查抄机械的,由于这里可发觉来自锡膏印刷以及机械贴放的大大都缺陷。正在这个发生的定量的过程节制消息,供给高速片机和密间距元件贴拆设备校准的消息。这个消息可用来点窜元件贴放或表白贴片机需要校准。这个的查抄满脚过程的方针。

  制定设想方针,能够无效地简化查抄和显著地降低生 产成本。Viscom AG 和 KIRRON GmbH &Co KG 合做开辟 出一项特殊测试方案,目标是为了从底子上研究和证明这 些设想正在查抄中发生的结果。基于IPC-7350尺度的PCB布 局被保举为针对这些测试的基准。起首,为了探究每一种 结构的查抄结果,正在大量PCB结构上采用这种基准; 之后,再成心地操纵PCB错误结构,使得它发生一些工艺 中的缺陷,如立碑和引脚悬空等。

  凡是,这类器件的鉴定尺度能够通过对毛细效应正在垂 曲标的目的的感化的阐发中找到。因为毛细力,焊锡从焊盘结尾 爬到引脚上构成焊点。因为工艺波动和器件边缘的做 用,导致不克不及完全构成一个完整的上半月型焊点。虽然没有 构成一个上半月型的焊点,但也能够被认为焊接得很好。 “鸥翼”型引脚焊锡的侧面爬升环境因为器件变化或 焊盘设想的缘由,并不是经常可以或许被查抄出来,这是因为 焊锡的爬升标的目的必需用同引脚标的目的垂曲的角度去查抄。假 如爬升很小,必需从其他角度来查抄,而只要通过如许的辅帮查抄,才能供给丰硕的图像消息去评估焊点的黑白。

  AOI软件中有一个分析性的验证功能,它能削减查抄的误报,检测法式无缺陷。它能够查抄储存起来的出缺陷的样品,例如,补缀坐存放的样品,以及印刷了焊膏的空白印刷电板。正在优化阶段,正在这方面花时间的缘由是为了不让任何缺陷溜过去。所有已知的缺陷都必需查抄,同时要把答应呈现的误量做到最小。正在针对削减误报而对任何法式进行调整时,要查抄一下,看看以前查抄出来的实正缺陷,能否获得维修坐的。通过度析的核实,查抄法式的质量,用于特地的制制和核查,同时对误报进行逃踪。

  IPC-7350尺度描述了器件的尺寸,并对某些焊盘的尺 寸提出了。按照IPC尺度,器件的长度和引脚的宽度可 以有一个较大变化范畴,相反,焊盘的尺寸倒是相对固定 的。此外,PCB制制公役的影响相对于这些器件的变化来说 也是是很小的。

  正在片式元件和MELF器件上,弯月状的焊点必需被正 确地识别出来;而正在器件本体两侧下方的焊点因为焊锡无 爬升,很难查抄。别的,焊盘边缘到焊端的间距Xc也需要 留意。Xc (焊盘的外侧间距)对Xi(焊盘的内侧间 距)的比率应选择1。同样的法则也合用于C-leads器件的 弯月型和器件本体两侧的焊盘设想。这里,我们Xc对 Xi的比率稍微大于1.5。值得留意的是:任何元器件的长度 变化也必需计较正在内。

  对产物走产线时的最终形态进行。当出产问题很是清晰、产物夹杂度高、数量和速度为环节要素的时候,优先采用这个方针。AOI凡是放置正在出产线最结尾。正在这个,设备能够发生范畴普遍的过程节制消息。

  缩进于器件的内 端,如许使得正在器件引脚的表里构成弯月型焊盘。正在这里 很主要的一点是,正在进行设想计较时必需考虑器件的公役范畴。(图9)

  正在BGA设想时,焊点的外形(如泪滴型)能够通过特 此外结构使其成为可见的;就是说,泪滴型的焊点除了具 有奇异的外形外,它的标的目的也是很随便的。总而言之,正在 器件面的焊盘和正在PCB上的焊盘正好和BGA焊球的大小是 一样的(图

  若是锡膏印刷过程满脚要求,那么ICT发觉的缺陷数量可大幅度的削减。典型的印刷缺陷包罗以下几点:

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  一直采用同样的材料和产物,再加上优化的PCB设想, 正如所描述的那样,能够减小因为产物的变动对AOI/ AXI测试所形成的影响。正在这里必需指出,比照所有用于 AOI和AXI 查抄的尺度,PCB结构的可使查抄工艺恰当 简化并更无效率。DFT能够提高缺陷的查抄率,削减误报, 缩短编程时间和降低编程的难度,从而最终达到无效降低 产物制形成本的目标。

  PLCCs器件的引脚的焊盘有着分歧设想。若是是一个 长焊盘设想,正在PLCC引脚上焊锡的爬升结果是能够查抄 的。若是焊盘连结敞亮,那么焊锡曾经爬升到了引脚端, 所以认为器件是焊上了。假如遵照这个设想准绳,能够通过垂曲检测来查抄出缺陷。

  虽然AOI可用于出产线上的多个,各个可检测特殊缺陷,但AOI查抄设备应放到一个能够尽早识别和更正最多缺陷的。有三个查抄是次要的:

  对于PLCC焊点,有时会呈现少锡的环境。因为引脚少 锡的爬升环境和没有焊锡时是一样的,所以对PLCC焊点不 能通过垂曲检测,而要通过斜角检测的体例来查抄少锡缺陷。

  正在ICT上,相对这些环境的缺陷概率间接取环境的严沉性成比例。轻细的少锡很少导致缺陷,而严沉的环境,如底子无锡,几乎老是正在ICT形成缺陷。焊锡不脚可能是元件丢失或焊点开的一个缘由。虽然如斯,决定哪里放置AOI需要认识到元件丢失可能是其它缘由下发生的,这些缘由必需放正在查抄打算内。这个的查抄最间接地支撑过程和特征化。这个阶段的定量过程节制数据包罗,印刷偏移和焊锡量消息,而相关印刷焊锡的定性消息也会发生。

  PCB的全体结构 对于通俗的AXI测试PCB结构,所有的焊盘都必需进行 阻焊处置。这是由于阻焊层和现实的焊盘并没有实正地接 触到,正在阻焊层和焊盘之间存正在着必然的间隙。如许做的 益处是:焊锡受热后就能够堆积正在焊盘内,这也使得正在XRAY影像中很容易再现焊料的爬升环境。

  利用查抄设备来出产过程。典型地包罗细致的缺陷分类和元件贴放偏移消息。当产物靠得住性很主要、低夹杂度的多量量制制、和元件供应不变时,制制商优先采用这个方针。这经常要求把查抄设备放置到出产线上的几个,正在线地具体出产情况,并为出产工艺的调整供给需要的根据。

  ● 确定查抄质量:IPC尺度2级——必需答应利用朝下的电阻器。组件趐起和共面性的检测必需靠得住。

  件本体上的字母零丁呈现正在组件的某个 区域从而干扰对其他部门的查抄时,能够手工调整查抄程 序。虽然如斯,正在出产答应的范畴内,图案的印刷范畴仍 然有一个较大的选择,因而,削减非反射性标识印刷(黑 或暗黄)值得加以考虑。别的一个可能呈现的环境是需要 有选择地印刷标识:例如,当某些特定的器件(如霍尔传 感器)反面向下时就必需印刷成白色;而另一种环境是印 有极性标记的有倾斜角的钽电容器件;如许能使标识和背 景构成明显的对比,使得查抄的图像愈加清晰。

  使用高速高精度视觉处置手艺从动检测PCB板上各类分歧贴拆错误及焊接缺陷。PCB板的范畴可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可供给正在线检测方案,以提超出跨越产效率,及焊接质量。通过利用AOI做为削减缺陷的东西,正在拆卸工艺过程的晚期查找和消弭错误,以实现优良的过程节制。晚期发觉缺陷将避免将坏板送到随后的拆卸阶段,AOI将削减补缀成本将避免报废不成补缀的电板。

  虽然三个基 准点能够弥补一块单板的 变形,但凡是环境下只需 要确定两个基准点就能够 了。每个基准点至多离单 板边缘5mm(0.2”)。 十字形、菱形、星形等比力合用,并利用同一的黑背 景。此外,十字形的基准点出格有劣势,他们正在检测光下的图像十分不变且能够被快速和容易地鉴定。。

  正在回熔温度较高以及利用性更强的帮焊剂时,也会导致取帮焊剂间接接触的较薄的元件遭到,元件顶部不成以或许反射光线。流动性的改变和性帮焊剂,对R0402型元件的影响比C0402型元件大,由于R0402型元件更轻也更薄。正在利用R0603元件时,这也不常见。

  因为缺乏无铅元件,转到利用无铅元件是分阶段进行的。正在2004年,因为要求电子产物的体积越来越小,制制商普遍地用0402元件来代替0603元件和0805元件。

  QFN器件的焊盘尺寸、焊膏印 刷面积取它的引脚尺寸是同样大小 的,并且器件的引脚是交织陈列正在 封拆体底部的(图8)。


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