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SMT之家论坛 -> 表面贴装测试 -> 选择和应用X射线测试系统的12个必问之题
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标题: 选择和应用X射线测试系统的12个必问之题 << QQ 百度 雅虎 Google 新浪 IE + 打印 >>
Jcy
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楼主说: 选择和应用X射线测试系统的12个必问之题

行业经验表明,在PCB的生产测试过程中,每增加一道测试,查找和维修PCB缺陷的费用就将提高五到十倍。对于元器件密集而且采用表面贴装技术的电路板来说,用户可以在进行在线测试和功能性测试之前,通过X射线测试来查找缺陷并予以维修,从而减少后期维修费用。此外,用户还可以根据X射线测试提供的数据来改善生产流程,防止缺陷的产生,从而大幅节省总体生产成本。

当然,用户在考虑尝试购买X射线测试系统之前,首先应该对成本和收益一定的进行评估。在考察这一测试系统的时候,以下12类问题应该纳入考虑范围。

一、X射线测试是否能满足你的需求?
要了解X射线测试是否能改进你的制造和测试流程,首先你必须明确所要查找的缺陷种类,以及X射线测试系统能否找到这些缺陷。一些阵列器件,例如BGA的大多数缺陷(如焊锡不足、浸润不好、电源和接地不良等)只能通过X射线技术找出来,因为器件的引脚是隐蔽的,从而使得光学检测技术和针床检测技术都无法检测。这些“带伤工作"的产品往往可以通过电子测试的检验,但是却可能导致产品在早期就发生故障。

二、你测试的目标是什么?
你应该明确地说明测试系统必须解决的问题以及你希望通过测试系统实现的目标。你是否想挖掘出新的优势来超过竞争对手?是否想提高客户对产品的满意程度?客户是否需要X射线测试这一功能?你是否希望通过完善你的内部流程来减少成本费用?是否想提高最终产品的可靠性,减少保修费用?是否想避免产品以后出现故障?如果是这样,测试系统应该对流程给出哪些反馈信息?你必须对以上这些问题有所答案才能决定是否购买一台X射线测试系统。

三、你的生产环境如何?
你所处的行业和生产的数量将决定你需要哪一类的测试系统。你是一个小的原型设计制造部门,或是一个为众多客户生产成百上千种产品的大型EMS,还是在一段时间只生产一种产品但产量巨大的OEM呢?你的生产流程是产量高而种类少,还是产量低而种类多呢?一个相对而言较为便宜的手动X射线检测系统适合于一个产量较低的工厂、维修站,或者用于流程的开发改进。对于生产量大的制造商而言,购买一台自动测试系统则可以省去在生产线上使用两台不同测试设备带来的麻烦。

四、你将怎样使用测试系统?
你应该决定什么时候使用X射线检测系统以及它将扮演什么角色。你是打算将X射线检测系统应用于整个生产中,或是用于产品原型设计制造中,还是用它来分析故障?测试系统是在生产平台上工作,还是用于实验室?你是长期需要这个测试系统,还是用作短期目的?你是否打算用这个测试系统来排除一些缺陷,之后将它用于其他的生产线或工厂?你购买测试系统仅仅是为了评估使用X射线技术的可行性,还是打算实行一个完整的质量改进计划?

五、故障的代价有多大?
产品使用带来的风险决定了测试的深入程度。终端产品是否需要如航空飞机或者医用植入产品那样超高的可靠性呢?或者你制造的是计算器、手机或者其他一些产品,即使出现故障,也决不会危及生命。心脏起搏器或火箭导航系统出现了故障,其代价将是惨重的,但如果一个厨房用具的定时器失灵,其损失就显得微不足道了。当然,有时候一些微妙的原因也可能使微小的故障引起巨大的损失。比如,一个电子游戏机可能不值钱,但是如果出了故障,有可能会使制造商丢掉未来利润丰厚的游戏软件订单。

六、你的产品中引进了什么技术?
想想你的电路板里安装了什么样的元件。电路板里是否有很多球栅列阵(BGA)器件、被屏蔽的器件、通孔元器件,压合式连接器或者其他隐蔽了的焊点?设想下一次更新产品时,会改变这其中哪些技术?你所挑选的测试系统应该适应产品的更新发展。虽然一个能满足你现在需求的测试系统价格会很低廉,但是如果它无法满足未来的需要,那会使你以后增加很多花费。

七、哪种测试系统能更匹配你的需求?
你只要确定所需的是一台自动系统还是手动系统就够了。生产系统和产品种类繁多的环境需要系统便于使用。你是否能把测试系统安装到生产线上使其在线使用呢?你生产的电路板的大小和复杂程度将影响你对测试系统的选择。透视式(两维)X射线测试系统可以处理单面电路板,许多价格低廉的测试系统可以检测小型电路板。剖面型或混合型(具有立体检测能力)X射线测试系统更适合于检测双面电路板。

在评估一个具体的设备类型时,应考虑这一类型是否已经被生产实践证实或者这还是一个全新的类型。其结果可以经得起重复验证吗?它是否提供测量数据(持续的变量)或者只是定性的测试结果(被接受/不被接受)?是否有像维修站那样的产品或是像计算机辅助设计转换程序和维修程序那样的软件,进而可以将系统集成到你的生产线上呢?你通常多久需要校准一次测试系统呢?

八、哪个供应商可以满足你的需求?
要弄清楚供应商是否提供你所需的培训和支持。X射线测试并不像光学视觉检测那样直观。要想成功运行X射线测试系统,培训是其中至关重要的一环。而且,如果没有销售商的帮助,用户将无法或者很难进行系统技术支持和维护。销售商提供哪些服务与支持?服务与支持的时间多长呢?

九、测试系统的费用是多少?
一目了然的费用包括设备的买入价和折旧费,但是你也要考虑编制程序和维护设备的费用。你需要有操作人员在生产线上操作,还需要维修人员在系统“抛锚”的时候来维修。某些测试系统还要求每一种电路板类型或者电路板系列都有专门的工艺装备或者夹具。

十、如何运行测试系统?
你的系统运行方案应该包括指定使用场地以及如何使用测试系统、购买和安装系统的时间表、购买和安装系统的费用,以及雇佣和培训必要人员的费用。这些人员中谁将负责开发文档管理,谁将负责支持和维护设备,谁来评估流程,并将结果汇报给上级管理层和客户。

十一、如何收回购买和运行系统的成本?
在说服上级管理层购买固定资产设备时,你需要向他们证明设备的成本可以收回。产品故障的减少和成品率的提高都将节省大笔资金。而且,X射线测试可以检测出其他测试技术无法发现的缺陷,使你在产品质量竞争中处于优势地位。在运行了X射线测试系统后,用于下游检修故障的技术人员和设备的数量将减少,费用也随之降低,同时还可以减少废品的产生。这样你可以大大缩减维修费用。下游测试成品率的大幅提高与产品返修率的降低可以提高工厂的产能,并腾出宝贵的生产场地。

十二、如何确定项目的成功以及进行沟通?
你的客户和管理层都应该知道X射线测试系统为工厂带来的好处。在测试系统运行和随后的过程中,你应该收集有关产品质量提高和费用降低的数据。在某种程度来说,X射线测试系统为工厂所作的贡献是其它技术无能为力的,因为某些缺陷只有X射线测试系统能够检测到。

作者:Glen Leinbach,安捷伦科技公司技术营销工程师



※ 本文由 Jcy 发布于SMTHome.Net 未经允许,请勿擅自转载!※
  2004-05-25 10:11
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#1楼说: 自动光学检测系统的选择、应用与评估

  
  在PCB组装和制造业,元器件的微型化和密集化是长期以来的发展趋势,这使得自动光学检测系统(AOI)成为生产线上越来越重要的一环。在目前的电子制造环境下,依靠人工已经不可能对分布细密的元件进行可靠而一致的检测,更不用说保存精确的检测记录。而AOI设备则可以进行反复而精确的检测,并通过检测结果的存贮和发布帮助实现生产过程自动化。

经过近十年的努力,自动光学检测系统最终被成功地运用在各类印刷电路板的生产线上。而在这段时间内,AOI供应商的数量也急剧增加,各种AOI技术得到了长足发展。目前,从简单的摄像系统到复杂的3-D X光检测系统,众多的供应商们已经能够提供几乎可以适用于所有自动生产线的AOI设备。

平衡AOI设备投资与带来的收益

在许多情况下,制程工程师对锡膏印刷机和组装进程的检测和调节可以保证生产线的锡膏粘污率(溅锡率)只有几个ppm,而对于一条高产量/低混合的生产线来说,比较典型的锡膏粘污数是百万分之二十至百万分之一百五十。实践证明,仅靠对印刷电路板样本进行抽样检测是难于发现每一个以及每一种锡膏粘污的。只有对所有的电路板进行100%的检测才能保证更大的检测覆盖率,从而实现统计过程控制(SPC)。

在许多情况下,可以将一种锡膏粘污的产生归结于某一台特定的设备。但是对于某些变数,例如元件偏移(由于回流过程当中的自校正效应),就无法回溯到某一具体生产步骤上。因此,为了能发现所有的锡膏粘污,就需要在生产线上对每一个生产步骤进行100%的检测。然而在现实当中,出于经济上的考虑,PCB制造商不可能在每进行完一道工序之后,就对所有电路板都进行一次测试。因此,制程工程师和质量控制经理们必须仔细考虑如何在检测投资和提高产量所带来的收益间取得最佳平衡。

综合考虑预防问题与发现问题

我们可以粗略地将AOI分为预防问题与发现问题这两类。锡膏印刷之后、片式元器件贴放之后和其它元件贴放之后的检测可以归类为预防问题,而回流焊接之后的检测则可以归类于发现问题,因为在这个步骤的检测并不能阻止缺陷的产生。

很大程度上有缺陷的焊接均来源于有缺陷的锡膏印刷,而在锡膏印刷之后这个阶段,生产人员可以很容易、很经济地清除掉PCB上的焊接缺陷。大多数2-D AOI检测系统都可以监控锡膏的偏移和歪斜,找出锡膏不足的区域以及溅锡和短路问题,而3-D的系统还可以测量焊锡的量。

在SMT器件被贴放之后的这一阶段,AOI检测可以检查出器件缺件、移位、歪斜和方向故障,同时还可以在此检查连接密间距和BGA元件的焊盘上的锡膏。而当其它元件被贴放之后,AOI检测系统能够检查PCB上缺失、偏移以及歪斜的元件,还能查出元件极性的错误。

回流焊接之后,AOI检测系统可以在生产线的末端检查元件的缺失,偏移和歪斜的情况,以及所有极性方面的缺陷。此时,系统还要对焊点的正确性以及锡膏不足、焊接短路和翘脚等缺陷进行检测。

评估AOI应用效果要区分系统类型和相关工艺

工程师和检测设备供应商对不同检测方法利弊的讨论总是无休无止,其实选择的主要标准应该取决于元件/工艺的类型、故障谱和对产品可靠性的要求。如果生产线上使用了许多BGA、芯片级封装或者倒装芯片元件,就需要将AOI检测系统应用到锡膏印刷之后和片式元器件贴放之后这两个阶段,以发挥其最大的功效。

回流焊接之后进行检测可以有效地发现低档消费品的缺陷。而对运用在航空航天、医学及安全产品(如,汽车气囊)领域的PCB来说,由于对质量要求十分严格,则可能会要求在生产线上的许多地方都进行检测,尤其是在片式元器件贴放之后和回流焊接之后这两个阶段。对这一类PCB生产线,可以多选用X射线来进行检测。

如果要对在生产线上运用的AOI进行评估,则需要区分只能进行检测的系统和可以进行测量的系统。那些只能寻找诸如元件缺失、位置放错等缺陷的检测系统不能提供工艺控制的工具,所以不能用它们来提高PCB的生产工艺,工程师还是必须手动来调整生产工艺。但是,这些检测系统既快捷又便宜。

相比之下,带有测量系统的AOI能够提供每一个元件的准确数据,对测量生产工艺参数十分重要。这些系统要比检测系统昂贵,但是当你将他们和SPC软件整合到一起时,测量系统可以提供改善生产工艺所必需的信息。

总体说来,人们仅仅依据检测系统报错的准确率,即真实错误(准确报错)对误报(虚假报错)的比例来评估其好坏是不全面的。如果要评估测量系统,还必须要依据测量系统在较小公差范围内精确性的评估结果。

AOI系统帮助实现生产过程控制

如果想运用来自AOI系统的数据有效地帮助控制生产流程,从而使公司实现更高的产量和更高的利润,则必须掌握如下信息:准确的测量数据、可再现和重复的测量、在时间和空间上接近事件的测量、以及实时的测量过程和所有有关生产工艺的信息。

通过在印刷或者贴装过程中安装AOI系统,生产和测试经理可以清除生产过程中积累的其它过程变量。假定你在回流焊接之后测量元件是否发生了位置偏移,你收集的数据并不能够反映贴装过程的准确性。你应该对贴装后和回流焊接后的结果都进行测量。但该信息对于控制器件贴装几乎是没有用的。鉴于实时监测技术发展的趋势,在你必须要监测的流程附近安装AOI系统能够迅速纠正一个快进入下一步的参数,同时近距离检测还可以减少在检测过程前不符规格的PCB的数量。虽然大多数电子行业的AOI用户仍然只重视焊接之后的检测,但是今后元器件和PCB的小型化趋势会要求更有效的闭环的流程控制。能够提供有效的检测和测量方案的AOI系统将会吸引越来越多的用户,而生产经理们也会认为在这样系统上的投资更加物有所值。对于所有的制造商来说,AOI将在改进产品生产线和提高成品率方面持续地扮演重要的角色。

作者:Thorsten Niermeyer(安捷伦科技(爱尔兰)有限公司高级产品经理)



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  2004-05-25 10:16
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