PCB電路板檢查方法簡介

　　本文闡述，過程監(jiān)測可以防止電路板缺陷，并提高全面質(zhì)量。

　　檢查可以經(jīng)常提醒你，你的裝配工藝是不是還有太多的變量。即使在你的制造工藝能夠達到持續(xù)的零缺陷生產(chǎn)之后，某種形式的檢查或者監(jiān)測對于保證所希望的質(zhì)量水平還是必要的。表面貼裝裝配是一系列非常復雜的事件與大量單獨行動。我們的訣竅是要建立一個平衡的檢查（inspection）與監(jiān)測（monitering）的策略，而不需要進行100%的檢查。本文要討論的是檢查方法、技術(shù)和手工檢查工具，以及回顧一下自動檢查工具和使用檢查結(jié)果（缺陷數(shù)量與類型）來改善工藝與產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　檢查是一種以產(chǎn)品為中心的活動，而監(jiān)測是以工藝為中心的活動。兩者對于一個品質(zhì)計劃都是需要的，但是，長期的目標應(yīng)該是少一點產(chǎn)品檢查和多一點工藝監(jiān)測。產(chǎn)品檢查是被動的（缺陷已經(jīng)發(fā)生），而工藝監(jiān)測是主動的（缺陷可以防止） - 很明顯，預(yù)防比對已經(jīng)存在的缺陷作被動反應(yīng)要有價值地多。

　　檢查其實是一個篩選過程，因為它企圖找出不可接受的產(chǎn)品去修理。事實十分清楚，大量的檢查不一定提高或保證產(chǎn)品品質(zhì)。德明（Deming）十四點中的第三點說，“不要指望大批檢查”。德明強調(diào)，一個強有力的工藝應(yīng)該把重點放在建立穩(wěn)定的、可重復的、統(tǒng)計上監(jiān)測的工藝目標上，而不是大批量的檢查。檢查是一個主觀的活動，即使有相當程度的培訓，它也是一個困難的任務(wù)。在許多情況中，你可以叫一組檢查員來評估一個焊接點，但是得到幾種不同的意見。

　　操作員疲勞是為什么100%檢查通常找不出每一個制造缺陷的原因，另外，這是一個成本高、無價值增值的操作。它很少達到更高產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意的所希望目標。

　　幾年前，我們開始了使用“過程監(jiān)測”這個術(shù)語，而不是檢查員，因為我們想要將生產(chǎn)場所的思想觀念從被動反應(yīng)轉(zhuǎn)變到主動預(yù)防。一個檢查員通常坐在裝配線的末尾，檢查產(chǎn)品。在一個理想的情況中，工藝監(jiān)測活動是產(chǎn)品檢查與工藝監(jiān)測之間的一個平衡 - 例如，確認正確的工藝參數(shù)正在使用，測量機器的性能，和建立與分析控制圖表。工藝監(jiān)測承擔這些活動的一個領(lǐng)導角色；它們幫助機器操作員完成這些任務(wù)。培訓是一個關(guān)鍵因素。工藝監(jiān)測員與機器操作員必須理解工藝標準（例如，IPC-A-610）、工藝監(jiān)測的概念和有關(guān)的工具（例如，控制圖表、Pareto圖表等）。工藝監(jiān)測員也提高產(chǎn)品品質(zhì)和過程監(jiān)測。作為制造隊伍中的關(guān)鍵一員，監(jiān)測員鼓勵一種缺陷預(yù)防的方法，而不是一種查找與修理的方法。

　　過分檢查也是一個普遍的問題。在許多情況中，過分檢查只是由于對IPC-A-610工藝標準的錯位理解所造成的。例如，對于插入安裝的元件，許多檢查員還希望板的兩面完美的焊接圓腳，通孔完全充滿?？墒牵@不是IPC-A-610所要求的。檢查質(zhì)量隨著檢查員的注意力緊張與集中的程度而波動。例如，懼怕（管理層的壓力）可能提高生產(chǎn)場所的注意力集中程度，一段時間內(nèi)質(zhì)量可能改善。可是，如果大批檢查是主要的檢查方法，那么缺陷產(chǎn)品還可能產(chǎn)生，并可能走出工廠。

　　我們應(yīng)該回避的另一個術(shù)語是補焊（touch-up）。在正個行業(yè)，許多雇員認為補焊是一個正常的、可接受的裝配工藝部分。這是非常不幸的，因為任何形式的返工與修理都應(yīng)該看作是不希望的。返工通?？醋鳛椴幌Ｍ?，但它是灌輸在整個制造組織的必要信息。重要的是建立一個把缺陷與返工看作是可避免的和不希望的制造環(huán)境。

　　對于多數(shù)公司，手工檢查是道防線。檢查員使用各種放大工具，更近地查看元件與焊接點。IPC-A-610基于檢查元件的焊盤寬度建立了一些基本的放大指引。這些指引的主要原因是避免由于過分放大造成的過分檢查。例如，如果焊盤寬度是0.25~0.50 mm，那末所希望的放大倍數(shù)是10X，如有必要也可使用20X作參考。

　　每個檢查員都有一種喜愛的檢查工具；有一種機械師使用的三個鏡片折疊式袖珍放大鏡是比較好的。它可以隨身攜帶，放大倍數(shù)為12X，這剛好適合于密間距焊接點。或許，常見的檢查工具是顯微鏡，放大范圍10-40X。但是顯微鏡連續(xù)使用時造成疲勞，通常導致過分檢查，因為放大倍數(shù)通常超過IPC-A-610的指引。當然在需要仔細檢查可能的缺陷時還是有用的。

　　對于一般檢查，一種配備可變焦鏡頭（4-30X）和高清晰度彩色監(jiān)視器的視頻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)容易使用，更重要的是比顯微鏡更不容易疲勞。高質(zhì)量的視頻系統(tǒng)價格不到$2000美元，好的顯微鏡價格也在這個范圍。視頻系統(tǒng)的額外好處是不止一個人可以看到物體，這在培訓或者檢查員需要第二種意見時是有幫助的。Edmund Scientific公司（edmundscientific.com）有大量的放大工具，從手持式放大鏡到顯微鏡到視頻系統(tǒng)。

　　概括起來，建立一個介于0-100%檢查的平衡的監(jiān)測策略是一個挑戰(zhàn)。從這一點，關(guān)鍵的檢查點，我們將討論檢查設(shè)備。..。

　　自動化是奇妙的；在許多情況中，比檢查員更準確、快速和效率高。但可能相當昂貴，決定于其復雜化程度。自動化檢查設(shè)備可能會淡化人的意識，給人一個安全的錯覺。

　　錫膏檢查。錫膏印刷是一個復雜的過程，它很容易偏離所希望的結(jié)果。需要一個清晰定義和適當執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略來保持該工藝受控。至少要人工檢查覆蓋區(qū)域和測量厚度，但是使用自動化的覆蓋、厚度和體積的測量。使用極差控制圖（X-bar R chart）來記錄結(jié)果。

　　錫膏檢查設(shè)備有簡單的3X放大鏡到昂貴的自動在線機器。工具使用光學或激光測量厚度，而二級工具使用激光測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積。兩種工具都是離線使用的。三級工具也測量覆蓋區(qū)域、厚度和體積，但是在線安裝的。這些系統(tǒng)的速度、和可重復性是不同的，取決于價格。越貴的工具提供更好的性能。

　　對于大多數(shù)裝配線，特別是高混合的生產(chǎn)，中等水平性能，它是離線的、安裝臺面的工具，測量覆蓋面積、厚度和體積。這些工具具有靈活性，成本低于$50，000美元，一般都提供所希望數(shù)量的反饋信息。很明顯，自動化工具成本都貴得多（$75，000 - $200，000美元）?？墒?，它們檢查板速度更快，更方便，因為是在線安裝的。適合于大批量、低混合的裝配線。

　　膠的檢查。膠的分配是另一容易偏離所希望結(jié)果的復雜工藝。與錫膏印刷一樣，需要一個清晰定義和適當執(zhí)行的工藝監(jiān)測策略，以保持該工藝受控。推薦使用手工檢查膠點直徑。使用極差控制圖（X-bar R chart）來記錄結(jié)果。

　　在一個滴膠循環(huán)的前后，在板上滴至少兩個隔離的膠點來代表每一點直徑是一個好主意。這允許操作員比較帝膠循環(huán)期間的膠點品質(zhì)。這些點也可以用來測量膠點直徑。膠點檢查工具相對不貴，基本上有便攜式或臺式測量顯微鏡。還不知道有沒有專門設(shè)計用于膠點檢查的自動設(shè)備。一些自動光學檢查（AOI， automated optical inspection）機器可以調(diào)整用來完成這個任務(wù)，但可能是大材小用。

　　初產(chǎn)品（first-article）的確認。公司通常對從裝配線上下來的塊板進行詳細的檢查，以證實機器的設(shè)定。這個方法慢、被動和不夠準確。常見到一塊復雜的板含有至少1000個元件，許多都沒有標記（值、零件編號等）。這使檢查困難。驗證機器設(shè)定（元件、機器參數(shù)等）是一個積極的方法。AOI可以有效地用于塊板的檢查。一些硬件與軟件供應(yīng)商也提供送料器（feeder）設(shè)定確認軟件。

　　協(xié)調(diào)機器設(shè)定的驗證是一個工藝監(jiān)測員的理想角色，他通過一張檢查表的幫助帶領(lǐng)機器操作員通過生產(chǎn)線確認過程。除了驗證送料器的設(shè)定之外，工藝監(jiān)測員應(yīng)該使用現(xiàn)有工具仔細地檢查初的兩塊板。在回流焊接之后，工藝監(jiān)測員應(yīng)該進行對關(guān)鍵元件（密間距元件、BGA、極性電容等）快速但詳細的檢查。同時，生產(chǎn)線繼續(xù)裝配板。為了減少停機時間，在工藝監(jiān)測員檢查初兩塊回流之后的板的同時，生產(chǎn)線應(yīng)該在回流之前裝滿板。這可能有點危險，但是通過驗證機器設(shè)定可以獲得這樣做的信心。

　　X射線檢查?；诮?jīng)驗，X射線對于BGA裝配不一定要強制使用。可是，它當然是手頭應(yīng)該有的一個好工具，如果你買得起的話。應(yīng)該推薦對CSP裝配使用它。X射線對檢查焊接短路非常好，但對查找焊接開路效果差一點。低成本的X射線機器只能往下看，對焊接短路的檢查是足夠的。可以將檢查中的物體傾斜的X射線機器對檢查開路比較好。

　　自動光學檢查（AOI）。十年前，光學檢查被用作可以解決每個人的品質(zhì)問題的工具。后來該技術(shù)被停止不用，因為它不能跟上裝配技術(shù)的步伐。在過去五年中，它又作為一種合乎需要的技術(shù)再次出現(xiàn)。一個好的工藝監(jiān)測策略應(yīng)該包括一些重疊的工具，如在線測試（ICT）、光學檢查、功能測試和外觀檢查。這些過程相互重疊、相互補充，都不能單獨提供足夠的覆蓋率。

　　二維的（2-D）AOI機器可以檢查元件丟失、對中錯誤、不正確零件編號和極性反向。另外，三維（3-D）的機器可以評估焊接點的品質(zhì)。一些供應(yīng)商開提供臺式、2-D AOI機器，價格低于$50，000美元。這些機器對于初產(chǎn)品的檢查和小批量的樣品計劃是理想的。在較高性能的種類中，2-D獨立或在線機器價格在$75，000-125，000美元，而3-D機器價格$150，000-250，000美元。AOI技術(shù)有相當?shù)那巴?，但是處理速度?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程時間還是一個局限因素。

　　數(shù)據(jù)收集是一回事，但是使用這些數(shù)據(jù)來提高性能和減少缺陷才是終目的。不幸的是，許多公司收集一大堆數(shù)據(jù)而沒有有效地利用它。審查和分析數(shù)據(jù)可能是費力的，經(jīng)?？吹竭@個工作只由工程設(shè)計人員進行，不包括生產(chǎn)活動。沒有準確的反饋，生產(chǎn)盲目地進行。每周的品質(zhì)會議對于工程設(shè)計與生產(chǎn)部門溝通關(guān)鍵信息和推動必要的改進可能是一個有效的方法。這些會議要求一個，必須組織良好，尤其時間要短（30分鐘或更少）。在這些會議上提出的數(shù)據(jù)必須用戶友好和有意義（例如，Pareto圖表）。當確認一個問題后，必須馬上指派一個調(diào)查研究人員。為了保證一個圓滿結(jié)束，會議領(lǐng)導必須做準確的記錄。結(jié)束意味著根源與改正行動。