PCB工藝 PCB PCB檢測方法及其介紹

本文介紹了過程監控可以防止 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。 即使在您的制造過程可以實現連續零缺陷生產之后，仍需要某種形式的檢查或監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（缺陷數量和類型）來改進過程和產品質量。

檢查是以產品為中心的活動，而監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品檢查和增加過程監控。 產品檢驗是被動的（缺陷已經出現），而過程監控是主動的（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品進行修復。 很明顯，大量的檢驗并不一定能提高或保證產品質量。 德明十四點之三說，%26ldquo； 不要指望 %26rdquo; 的大規模檢查。 戴明強調，一個強大的過程應該著重于建立穩定、可重復和統計監控的過程目標，而不是大量檢查。 檢查是一項主觀活動，即使經過相當的訓練，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% 檢查通常無法發現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; 進程監控%26rdquo; 使用這個詞，而不是檢查員，是因為我們要改變生產場所的意識形態，從被動反應轉變為主動預防。 檢查員通常坐在裝配線的末端檢查產品。 在理想情況下，過程監控活動是產品檢驗和過程監控之間的平衡——例如，確認正在使用正確的過程參數、測量機器性能以及建立和分析控制圖。 過程監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。 流程監控員和機器操作員必須了解流程標準（例如 IPC-A-610）、流程監控概念和相關工具（例如控制圖、帕累托圖等）。 電路板制造商的過程監控器還可以提高產品質量和過程監控。 作為制造團隊的重要成員，監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）可能會提高生產現場的集中度，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的必要信息。 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生的制造環境。

對于大多數公司來說，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為 10-40X 的顯微鏡。 然而，連續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) 和高清彩色監視器的視頻系統。 這些系統易于使用，更重要的是，它們比顯微鏡更不易疲勞。 高質量的視頻系統成本不到 2000 美元，好的顯微鏡成本不到 2000 美元。 視頻系統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。

綜上所述，在 0-100% 檢查之間建立平衡的監控策略是一個挑戰。 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控策略來使過程處于受控狀態。 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。

對于大多數裝配線，特別是高度混合的生產，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。

協調機器設置的驗證是過程監控員的理想角色，他帶領機器操作員在檢查表的幫助下通過生產線確認過程。 除了驗證進料器的設置外，過程監控器還應使用現有工具仔細檢查前兩個板。 回流焊后，制程監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，生產線繼續組裝板材。 為減少停機時間，生產線應在回流前填充板，而過程監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。 根據經驗，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，但對發現焊接斷路效果較差。 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。 一個好的過程監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。

數據收集是一回事，但使用這些數據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據而沒有有效地使用它們。 審查和分析數據可能很費力。 經常看到這項工作僅由工程pcb設計人員進行，不包括生產活動。 沒有準確的反饋，生產就盲目進行。 每周質量會議可能是工程設計和生產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據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。