互连的工厂：热工艺的实时讯息如何使AOI与X-Ray检测工具更加完善
电子组装行业一直在持续不断地自我进化更新，尤其是在生产工艺的演变以及使生产方式更加具有效率上。伴随着这一趋势人们注意到最近市场上出现了一批崭新的应用工具。这些工具不但能够改善个别的工艺性能，而且可以将看起来不相关的工艺进行有效的互动。
一个好的案例就是现有的检测设备可以和从回流焊过程中获得的信息有机地结合起来，以得到一个完整的检测过程。
为了规避生产线的上游工段和下游工段所具有的潜在缺陷的风险，业界一直不遗余力地投资于检测设备。这些机器可以十分有效的检查到一系列的产品缺陷如漏件，极性问题，锡桥以及其他更多的品质缺陷。但是这些设备并无法从微观层次上检测出焊锡点的品质的优劣。下面是某些例子：
一台AOI机器能够确定所有的SOIC元件经过焊锡过程后其每个引脚是否已成功焊接，以及是否有锡桥等。但是这台机器并不能确定一个焊点里面是否含有会导致其弱化的空焊。而一台X-Ray机器能够确定一件BGA下面是否含有全部的锡球， 但是它无法确定任何一个锡球是否冷焊。
AOI机器的另一个局限之处是它无法检测隐蔽于元件下面的焊点，例如BGA和PoP等元件。使用X-Ray来检测此类元件是有裨益的：因为它能透视元件本身，直达其下面的焊点（虽然无法检测至焊点的微结构）。但是必须指出的是业界的绝大多数成员并没有使用百分之百检测率的线上X-Ray设备，而是以批次性的X-Ray设备来随机检测小部分的组装PCB。 这里就存在一个风险：无法捕捉住全部的焊接缺陷。
直到如今业界还只能接受检测过程所存在的局限。总体而言显性或隐性的缺陷被漏检还处于可控的范围内。隐性缺陷的一个例子是不良焊接点通过工厂里的所有检查和测试过程后存在于成品内，对使用者造成一个偏高的产品失效的风险。然而新的工艺发展正在驱使业界想方设法改进检测过程。一个趋势是电子产品的持续的微型化使得某些元件在PCB上的焊盘面积变成极端细小。在这些焊盘进行锡膏印刷时，锡膏的沉积形成一个非常高的面积对体积的比例。这会导致一个风险：在回流焊过程中助焊剂可能会提早消耗完毕，进而造成氧化，葡萄树效应和其他的问题。所以这个趋势的一个结果是：因为工艺制程范围的变窄使得回流焊过程变成极具挑战性。固有的回流焊温度曲线也可能因此需要从新更改。回流焊炉子里允许错误的窗口大大缩小，并导致焊接缺陷的出现概率将大为增加，除非热工艺过程本身有实质性的改善。另一个相关的趋势是异常复杂的电子产品，包括上述的微型化现象，已经变得更加处处可见：比如智能手机，超薄型膝上电脑等等。
因此焊接过程出现的缺陷正迅速成为一个问题。现有的产品检测设备的设计无法捕捉全部的缺陷，因而这个新的形势需要有新的解决方案。可喜的是市面上已经有针对回流焊工艺制程本身的检测设备。这类设备过去只是独立的用来对制程做随机性的检测，也没有和AOI及X-Ray设备连通进行信息共享。这里指的是各种类型的温度测试仪。它们用于测量PCB以及某些元件的温度曲线并将测量结果与元件的受热度加以比较，从而鉴定相关热工艺制程是否正确。只需将这种手动式的测试任务加以自动化及连续化，就能化身成为一个对热工艺过程的检测工具TPI。当这类工具有机结合了AOI和X-Ray对焊接缺陷的检查，就能生成一个完整的检测系统。下面阐述了这样的一个热工艺检测系统如何能与AOI及X-Ray共享信息以便组合成一个完整的检测架构。
• 一块通过TPI鉴定其回流焊工艺制程良好，而AOI及X-Ray设备又没有检测出任何缺陷的PCB， 可以很肯定它是零缺陷的。
• 一块PCB如果AOI没有检测出缺陷，但是TPI却发现它的回流焊过程是有瑕疵的，则这一块PCB可被定义为可疑品质后筛选出来，再送到X-Ray检测站进行鉴定。这就使X-Ray的检测不是随意性的，而是有针对性地对品质可疑的产品进行检测。
总结
电子产品的微型化和复杂化使得做好热工艺变成极具挑战性。 让热工艺检测手段TPI与AOI和X-Ray设备进行信息共享，就能形成一个完整的检测过程，不使任何缺陷遗漏。而且这样一个组合也使到X-Ray机器的应用更加有效。
展望未来
检测手段在现今的电子组装工厂里还是有价值的，但是它也就只是一个筛查不良品的过程。最终的目的是不断地改进生产过程，使产品在生产工序刚开始时就能处于完美状态。这个目标只能通过制程的不断改进才能达到。现有的自动化温度曲线测量系统能够以实时的SPC图表及Cpk测量来进行制程工艺的管控。当一个制程开始漂移时，这类信息就及时地提供了预警，而制造工程师就能在缺陷出现之前做出调整，使得制程恢复到设置的中心点。有效的从互为联动的TPI，AOI和X-Ray系统中获取实时的工艺信息和趋势，工程师甚或是生产机器本身就像如虎添翼般的拥有一个优越的制程控制工具，从而能无时无刻地造出品质优良的产品。
|
