AOI检测目标与设备选择标准(doc)
|AOI检测目标与设备选择标准 | |　　有效实施AOI的第一步，需要清楚地理解检测的基本原则和目标，这| |样才能有效地使用设备和收集数据。而设备选择过程需要充分了解在不 | |同的操作环境下AOI系统的性能能否实现这些目标。 | |By Don S. Miller | |　　随着更细间距和更小元件尺寸的趋势，对适当的组装的可靠视觉检 | |测越来越困难。结果，实施自动光学检测（AOI）成为广泛接受的关键工| |艺。 | |　　AOI提供了对缺陷趋势的早期检测，产生了做出正确工艺选择所需的| |关键数据。对AOI系统产生的数据加以充分利用，确定生产过程中的问题| |，不仅对产品质量有正面的影响，而且可以极大提高产品良率，降低成 | |本。 | |　　市场上有各种AOI设备能够有效检测印制电路板(PCB)生产线上的制 | |造缺陷。这些系统能够在生产线速度下对PCB实施全面检测，包括焊膏沉| |积、元件位置、部件名称及再流后的焊点（见图1）。不过，这些系统提| |供的技术和性能按各不相同的方式发展改进，有时会让潜在客户不知所 | |以。 | | | |预防vs. 检测 | |　　实施AOI的两大基本指导原则是预防和检测。预防处于比工艺控制还| |要优先的位置，通过采取纠正措施消除缺陷的发生。而另一方面，检测 | |则聚焦于努力探测出缺陷，保证缺陷产品不从生产车间流出。 | | | |　　有效实施AOI的第一步，需要清楚地理解检测的基本原则和目标，这| |样才能有效地使用设备和收集数据。不同的检测目标决定工艺控制信息 | |的需求不同，细节层次要求不同。对目标的充分理解，能够保证应用AOI| |系统获得最大的效益。 | | | |检测目标 | |　　首件检测。在首件检测中使用AOI反映了在生产运行之前迅速有效地| |验证组装设置的需要。它可有效确认所有的进料器设置合理，喷嘴没有 | |磨损，贴装机贴装部件正确无误。这一阶段的重点是检测部件是否到位 | |，部件错误，或者部件方位或极性错误。这一步对高混合的生产环境同 | |样很关键，其中部件供应的变化和设置错误是发生缺陷的主导原因，而 | |在高产量的生产环境下，设置错误对生产运行可以产生巨大的负面影响 | |。 | |　　工艺跟踪。使用AOI系统的目的是产生监控生产过程工艺的信息。一| |般来说，包括详细的缺陷分类信息和元件贴装偏离信息。在高产量/低混| |合的生产环境下，当产品可靠性十分重要，关注特定的工艺问题时，制 | |造商趋向于把检测的这个目标排在第一位。 | |　　性能确定。 | |在对高可靠性产品进行检测时，性能确定常常是检测的目标，AOI被用来| |发现所有的异常现象。检测结果的数据反映出脱离率几乎不存在，但虚 | |假报告增多，检测时间增长。如果AOI系统应用于再流焊后，焊点检测将| |是重要标准。 | |　　产品质量。 | |主要关注产品质量的制造商对产品在生产过程结束时的状态最感兴趣。 | |当生产问题相对清楚明了，产品混合度较高时，制造商一般优先考虑检 | |测的这一目标。由于AOI系统置于生产线的末端，在这个检测阶段，可以| |收集中大量的一般性工艺数据。 | | | |　　ICT的一次通过良率。通过在进行在线测试(ICT)之前捕获和处理缺 | |陷印板，实施AOI能够改进产品良率。目的是尽量减少大批量生产运行时| |ICT测试引起的潜在瓶颈。这一阶段通过实施AOI可以获得的工艺数据范 | |围更广，因为如上所述，AOI检测一般是在生产线末端实施的。 | | | |　　AOI在生产线上的最佳位置取决于设备的性能以及必须解决什么生产| |问题。如果主要目的是监控工艺过程，采取纠正措施以避免未来缺陷的 | |发生，AOI的最佳用场就是进行再流前的检测了。对于再流前的检测来说| |，AOI系统可放置在焊膏印刷之后，或者贴片机之后，或者细间距贴装机| |器之后（见图2和图3）。 | | | |　　如果主要考虑的是检测缺陷，因此要测试最终产品的质量，那么最 | |佳位置就是在生产线末端了。对大多数生产线来说，这意味着进行再流 | |后检测。尽管绝大多数（如果不是全部）工艺缺陷很明显，在再流后检 | |测中可以得到监控，但其信息的使用可能与在再流前位置上收集到的数 | |据应用完全不同（图4和图5）。 | | | |　　设备选择 | |　　在检测的基本原则和目标确定之后，设备选择过程需要充分了解在 | |不同的操作环境下AOI系统的性能能否实现这些目标。要考虑的重要因素| |包括：系统精度、可重复性、速度、统计的虚假失效和误接受（false | |fails与false accepts），设置的便利程度，以及CAD兼容性。 | | | |　　选择设备的其他关键因素还有：报告与修理工具，检测、修理、良 | |率提高与降低成本之间的重要联系。毕竟，实施AOI所带来的真正利益，| |就在于它能够迅速确定并报告故障发生的位置及其性质，从而为操作人 | |员提供进行有效的工艺控制和/或修理所需的数据。 | |　　实时数据传输和统计数据工艺控制(SPC)软件监控缺陷趋势，而自动| |警报帮助改善早期报警性能，为制造人员指明工艺偏移的根源（见图6）| |。不同配置的机器都有集成的修理方案，适应在线或离线应用的需要， | |可以准确查明缺陷发生的位置。彩色图像也有助于操作人员对所分析和 | |修理的缺陷进行验证。 | | | |　　近来讨论集中于工艺过程中的每台机器与AOT系统之间的闭环设置上| |。按照这样的安排，缺陷通过AOI被检测出来，并自动追溯到产生缺陷的| |机器。理论上说，AOI系统可通过实时地改变变量以纠正缺陷（或提醒操| |作人员进行这一过程），应用于工艺过程控制。 | |　　最后，选择任何AOI设备，都不能不考虑其价格。AOI系统价格不一 | |，从略高于3万美元的离线设备，到超过20万美元的高端设备不等。按任| |何投资收益比(ROI)计算，初次购买AOI的成本都是巨大的，因而当然要 | |确定AOI设备是否可以在生产线的多个位置发挥作用。无论如何，近来投| |入商用的新技术的发展，正将AOI的价格-性能曲线偏向有利于AOI用户的| |方向。考虑到其中摄像机和可选计算工具不断变化的速度，别为过时的A| |OI方案花费太多，这一点相当重要。 | | | |结论 | |　　长久以来，电子制造商一直期望能够确定和控制缺陷，从而改进质 | |量和提高产品良率。实践证明实施AOI是实现这些目标的成功方法。通过| |仔细评估最适合特定要求的AOI检测的目标和方法，制造商们可以在大大| |降低成本的同时，实现产品质量与整体产出率的理想结果。 | |中国的SMT | | | |　　正如我在SMTC May/Jun的专栏中提到的，我今年有幸到中国旅行了 | |数周，而且拜访了各种各样的EMS提供商。这是一次令人激动的经历，但| |在访问期间我不知道究竟在期待什么。比如说，基于中国的EMS供应商有| |多成熟？在中国所见到的事实令我吃惊，给我留下了深刻印象，有时甚 | |至让我震惊不已。 | |　　SMT组装向中国的转移是迅速的，有时甚至是狂热的。与此同时，美| |国本土的制造基地正以前所未有的速度衰落。我发现这种情势十分令人 | |不安。海外制造并非新趋势，可我相信，前段时间的产业衰退加速了这 | |一趋势。在衰退期间，大多数高科技公司面临收缩的要求和竞争更加激 | |烈的环境。众所周知，其结果是收入减少，财务状况恶化，公司规模收 | |缩。减少成本、改善财务状况的需要，加速了向低成本制造地区特别是 | |中国的转移。 | |　　三大基本因素使得在中国制造变得有极大吸引力：低成本的劳动力 | |，丰富与稳定的劳动力供应，以及靠近供应链中的原材料供应地。当然 | |也有一些因素使得在中国生产发生一定困难：语言障碍，中国的地理位 | |置遥远，社会和政治方面的差异等。然而，这些负面因素，与前面提及 | |的三大正面因素相比较，就显得微不足道了。 | |　　除了美国，我还访问过爱尔兰、日本和墨西哥，了解其SMT运作状况| |，可我对在中国将等待着我的会是什么却毫无概念。总体来说，我对中 | |国工厂的成熟水平和生产能力感到吃惊。以下就是我所见到的情形： | |　　o工厂规模。 我最先关注的就是工厂的规模。有些制造基地位于设 | |备齐全的独立的小城市。所有的制造基地都是公司园区或工业园区的一 | |部分。在有些地方，这种园区面积达数百英亩。多幢建筑提供了成千上 | |万平方英尺的制造场地。生产人员多达数千，有时更多达数万。许多雇 | |员住在公司园区或工业园区中的公司宿舍里在。通常提供饮食也是雇员 | |收入的组成部分。 | |　　o现代建筑与设备。除了有一个例外，所有工厂都达到最新的技术水| |平。建筑新颖、洁净，维护良好（进入大楼时我必须穿上鞋套），都是 | |专为计划中的应用设计的。SMT和通孔组装线配备有最新的高端设备（印| |刷机、贴片机等），并且优先考虑积极的预防性维护；设备维护良好， | |运行正常。也很注重机器效率和设置/变换时间。总之，中国的制造商在| |很短的时间内发展了相当高水平的SMT工艺能力。 | |　　o生产人员。我对各种层次人员的技能、知识和成熟水平印象极深。| |其经验深度远远超过我的预期。许多工程师和管理人员来自其他国家或 | |地区，如中国台湾，有着多年的SMT从业经验。我对其生产人员的专心和| |自律也产生了深刻印象。每个人都在为工厂的成功全力以赴，可以明确 | |感受到他们的紧迫感和责任感。 | |　　o质量控制。我没有看到什么新的传奇的质量控制工艺。中国人采用| |其他工厂通用的方法，即大量的视觉检测，也有一部分自动光学检测(AO| |I)。正如绝大多数电子制造操作，在线和功能测试被广泛采用。工厂也 | |广泛采用核查表来确认任务完成，特别是在设置与变换期内。正如我前 | |面提到的，特别突出的是生产线上工作的人员的自律，他们专心致志地 | |工作，很少聊天。他们开口说话的时候，也一定是与工作相关的。 | |　　概括地说，中国已经发展起了并不局限于SMT组装的强大的SMT制造 | |能力；他们也发展起了强大的印制电路板（PCB）制造和金属加工能力，| |如此等等。中国迅速地成长为制造业巨人；中国的制造商重视制造，视 | |之为国家优先支持发展的领域。我很担心我们没有认识到建立强大的本 | |土制造基地的价值。如果我们失去了我们绝大部分的制造能力和专业技 | |术，我们的经济将发生何种变化呢...
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