PCBA组装缺陷产生根源剖析及测量系统的6Sigma探索

1、.：.； HYPERLINK dzsc/product/searchfile/5313.html t _blank PCBA组装缺陷产生根源分析及丈量系统的6Sigma探求1 前言组装缺陷如何产生?为什么组装线消费的PCBA一些功能满足要求，而另一些却因多处组装错误而无休止地返工和返修?组装质量不同批次为何存在差别?更重要的是，从这些变异我们应获得哪些阅历，在PCBA组装中应采取什么措施来排除变异。上述问题便是6 Sigma消费的溯源，Sigma是希腊字母，描画任一过程参数的平均值的分布或离散程度，即规范偏向。6 Sigma是运用统计技术，经过对过程才干的丈量，确定过程所处的形状，再经过比较分

2、析，找出影响过程才干的主要变量，用过程优化方法找出其变化规律，再对其予以消除或控制，经过延续的丈量分析改善控制循环，使过程才干不断提高并最终到达或超越6 Sigma程度。12 6 Sigma和PCBA组装变异性指对产质量量有潜在负面影响的任何变异。PCB设计要综合思索其电学和机械性能可靠性，如 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/965.html t _blank 元器件焊盘设计允差、焊盘图形设计等。其次，组装PCBA用元器件和资料的外形尺寸、质量等对组装质量也会产生影响。最后，组装制程本身的变异也会影响PCBA组装质量。在PcBA组装中，变异是“敌人。将设计和

3、资料等变异明显根源排除后，余下的便是用PCB板、元器件、锡膏等制造PCBA制程本身的变异。属性数据代表因制程变异产生的不容疑心的、固定的缺陷，属性数据通常为是否，好坏，IO类型的数据。变量数据记录制程变异程度，不直接阐明为缺陷，为数字型、丈量型等必需记录且与属性数据、不容疑心的缺陷或缺陷产生概率等相联络的数据。属性数据检查是察看不可接受变异存在与否的首选方法，属性数据的特征和频率与变异产生的根源有关。缺陷通常在在线测试(ICT)、功能测试(FBT)、自动光学图像分析(AOI)或人工外观检查(MVI)或其它方法检查PCBA时发现。PCBA制造过程中的一些变异是不可防止的、需预先采取措施防止其发生

4、，称为“可接受制程变异(APV)。APV通常是组装过程允差或元器件、原资料等存在的可接受的机械差别。APV产生变量数据，但并不变为最终产品缺陷产生的根源，如因APV而产生不容疑心的缺陷或固定缺陷，那么必需对设计或制造问题进展先期完善。不可接受制程变异(UPV)是指那些未检测到、必然导致缺陷产生或缺陷产生概率极大的变异。今理的制程应接受APV，检测和剔除UPV。6 Sigma用来定义将APV与UPV区分的方法及必要误差。为识别变异并对变异及其产生缺陷提供延续丈量，我们必需了解实践消费PCBA时变量数据和属性数据的来源。为了实施丈量，对PCBA消费中测量变量数据和属性数据的 HYPERLINK d

5、zsc/product/searchfile/7509.html t _blank 丈量机理需求了解。属性数据测试是目前PCBA消费中检查和测试的关键，现代PcBA组装工厂通常配备自动光学图像分析(AOI)、在线 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/2883.html t _blank 测试仪(ICT)、功能测试仪等现代检测系统，对缺陷进展扫描检测并将检测结果报告给操作者。3 HYPERLINK dzsc t _blank 电子产品组装中缺陷产生的主要根源由于一切变异均能够导致缺陷，故变异是消费的“敌人。我们结合PCBA消费流程，来主要讨论 HYPERLINK

6、dzsc/product/searchfile/8439.html t _blank SMT消费中缺陷产生根源。结合锡膏印刷、贴片及 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/450.html t _blank 回流焊等缺隙产生的主要制程，具休讨论如下：锡膏印刷：失误(问题)：锡膏漏印、锡膏短路、锡膏沾污。差别(变异)：锡膏覆盖面积、锡膏覆盖高度、锡膏覆盖体积、锡膏覆盖图形。检验：锡膏覆盖量短少量、相邻焊盘检查、锡膏覆盖区域检查。丈量：锡膏覆盖面积、锡膏覆盖高度、锡膏覆盖体积、锡膏覆盖图形。贴片：失误(问题)：元器件漏装、元器件方向装错、元器件损坏、元器件错装。差别咬

7、异)：x-Y-z轴、元器件焊盘套准、组装套准。检验：已贴漏贴元器件、元器件方向标识标志、元器件封装外形。丈量：x-Y-z轴、元器件焊盘对准、组装对准。回流熄失误(问题)：元器件放置特性、元器件直立、墓碑景象、焊锡珠、焊锡短路等。检验一切翼形引线焊接、一切J形引线焊接、焊接短路检查、检查分立元件(浮起)、元器件随机沾污等。4 自动光学图像检测在组装过程中要不断地检验半废品的焊膏多少和焊点外形， HYPERLINK dzsc/product/searchfile/1053.html t _blank 电路裸板 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/3358.html

8、t _blank 导线粗细、导线缺陷等情况，在线测试或功能测试普通是测不出来的。目测检验失误多、效率低，而自动光学图像检测是所公认的最有效的方法，目前，自动光学图像检测(AOI)采用设计规那么检验(DRC)和图形识别两种方法。设计规那么检验法(DRC)是按照二些给定的规那么，如一切连线应以焊点为端点，一切引线宽度不小于0127mm，一切引线之间的间隔不得小于0102mm等检查电路图形。这种方法可以从算法上保证被检验电路正确性。图形识别法是将存储的数字化图像与实践任务比较。检查时或者按照检查一块完好的 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/5276.html t _

9、blank 印刷电路板或玻璃模型建立起来的检查文件进展，或者按照计算机辅助设计中编制的检查程序进展。精度取决于分辩率和所用的检查程序。2现代自动光学图像检测(AOI)系统在检测元器件放置特性时可保证极细微的x、Y、(转动)位置偏离变异被丈量并进展变异跟踪，检查过程非常灵敏，对一些应剔除的变异如位置、尺寸及图像等进展丈量，而对一些可接受的制程变异如元件供应商改动、标称尺寸、标志或颜色等予以默许(允许)并记录元件贴装过程的位置特性。5 自动光学图像检测(AOI)系统的R&R研讨丈量结果的反复性(repeatability)指：在一样的丈量条件下，对同一被丈量进展延续、多次丈量所得结果之间的一致性。

10、丈量结果的复现性(reproducibity)指：在改动了丈量条件下，同一被丈量的丈量结果之间的一致性。对现代AOI系统，丈量结果的反复性相当重要。由于，用AOI系统识别关键变异是能够的，但要对变异的趋势得出准确结论，那么要求AOI系统的丈量反复性好，以满足将制程变异从丈量系统本身变异中区分开来。根据对检测才干指数的要求，规范器选择通常遵照三分之一原那么，即规范器同被检计量器具准确度比值应坚持13比例。在机械行业 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/4635.html t _blank 零件检验中，丈量极限误差同公差的比值称为精度系数，通常应坚持在13110范围

11、内3。对AOI系统的丈量不确定度(RaR)的详细计算，在此将不罗列。现代AOI系统在置信因子为3时，丈量不确定度优于0.4mils，此意味着丈量值的9973落在上、下规格界限内。在实践6 Sigma PCBA消费中，AOI系统要求的丈量不确定度是多少呢?通常以为目前最小的 HYPERLINK dzsc/product/searchfile/6680.html t _blank SMD元件为0201尺寸，假设要求检测到偏离焊盘50，那么要求的最小丈量值为0127mm，利用上述的110原那么，那么要求AOI丈量系统的丈量不确定度在置信因子为3时，小于00127mm。对目前最小的QFP封装IC，其尺

12、寸为0.4064mm0.2032mm，同样以偏离焊盘50为检测要求，即置信因子为3时，那么要求AoI丈量系统的丈量不确定度小于001016mm。上述提及的6 Sigma PCBA检测即指以规格值为中心偏离3 Sigma的变异均被以为iE常或可接受变异。6 丈量贴片(拾取-放置)才干在贴片制程检查时，为确保6 Sigam反复性，检测规范如何选取?下面以贴片制程才干为放置反复性为00508mm(置信因子为3)，间距为0508mm的QFP0402元件，以偏离焊盘50为检测要求的贴片制程检查为例：首先，制定平均值，确定在3 Sigma置信因子时，贴片放置反复性为o0508mm的制程统计量的丈量结果分布

13、。以及随时间、温度及维护周期等，平均值的分布漂移。此规格为设备的固有特性部分，其产生根源相当重要。假设此为设备特性，那么用户需求重新思索它们。该特性能否代表己交付的，贴片制程的拾-放综合特性，包括SMD元件尺寸、PCB板供应商、PCB板变形等变异，需求将其分解为实践的己交付设备特性或在不同的时间及温度条件下，实验一系列产品，计算实验样品不同批次的分布漂移。其次，我们必需认识到，偏离焊盘50检测要求是贴片制程中拾放检查运用的绝对极限，许多产品实践消费坊绷0规定30或更低作为绝对容差。第三，应计算最小元件偏离焊盘50的偏离量，对0402QFP元件，偏离焊盘50即代表0127mm的偏离量，因此进展AOI检查时，AOI丈量系统丈量不确定度应小于00127mm。最后，可计算出，在置信因子为3时，对2mils的制程分布，以偏离焊盘50为检测要求，代表放置检测极限为7 Sigma(假设平均值分布坚持稳定)。7 结论6 Sigma PCBA消费将是我们追求的目的，将6 Sigma与现代自动光学图象 HYPERLINK dzsc/product/search