關鍵詞：線上自動檢測，焊前檢測。
1、引 言
先進電子產品制造商都認識到他們必須同時滿足生產具有競爭力低價產品，以及不斷地符合或超過用戶的需要，這兩點是十分重要的。在SMT組裝過程中，線上檢測有利于保證質量，降低返工報廢的成本之目的。
通常，線上檢測最有價值的是在用于檢測缺陷暴露缺陷源時，可實現快速檢測，糾正與增強過程控制能力。線上檢測主要有三個方面：焊膏印刷位置與焊膏量是焊點形成的關鍵，焊膏印刷后，應即刻進行焊膏印后檢測；再流焊前與再流焊后，器件貼裝與包括焊點缺陷的焊接檢測。本文著重闡述再流焊前器件貼裝的自動檢測技術。
隨著器件尺寸縮小，印制板尺寸減小，組裝密度增加，貼裝速度提高，組裝時間縮短，線上檢測技術的應用也更為普遍。例如再流焊后發現的全部缺陷，究其原因器件漏貼，器件誤貼或角度轉動將占其一半以上。再流前這些類型缺陷檢測的好處可以更低的返工成本，更好的過程控制，以及為進一步減少缺陷率改進貼裝工藝的能力。
檢測時間是線上應用的重要因素。自動檢測系統的快速檢測速度必須在允許的時間范圍內。產品的壽命周期正在縮短，許多不同類型的產品經常在一條SMT生產線上加工，減少編程時間與轉換時間對檢測系統也是重要的。
2、線上檢測的正確配置
SMT制造過程中發生的許多缺陷，究其原因可以追朔到不良的焊膏印刷，及不良的器件貼裝。要達到最佳解決方法關鍵是在缺陷潛在原因之前，盡快進行檢測。如果印制板焊接問題的主要原因是不良焊膏印刷所致，印后檢測可鑒別缺陷發生的原因，省去SMT過程后續返工的成本。如果器件漏貼，誤貼是造成問題的原因，那未在器件貼裝后與再流焊工序前，線上檢測系統在這些缺陷容易固定時，能及時發現缺陷源。
在SMT表面組裝過程中，線上檢測技術是提供預防缺陷數據最有效的方法。再流焊工序前，糾正偏位器件到其正確位置，如器件漏貼，將器件補上也是容易。但是在再流焊后返工操作就需要專用工具與人員培訓，有時印制板或器件會存在損壞的危險。在返工時形成的焊點，或修理要比原始再流焊形成的焊點，有可能導致降低產品的可靠性。另外在關鍵工序后，直接檢測縮短工藝反饋，使得SMT工程師和操作者能即刻糾正問題。
對比之下，SMT生產線終端的再流焊后檢測系統或在線測試（ICT）可用于檢查最終產品質量，但是在焊后尋找缺陷困難，返修成本也高。在焊后檢測檢驗到缺陷問題前，器件貼裝誤差或焊膏印刷問題能產生許多組裝缺陷印制板。由于造成缺陷的工序與缺陷檢測間存在一個時間滯后，因此焊后檢測對實時工藝控制并不實用，隔離缺陷源難度也很大。
3、器件檢測能力
線上檢測系統最重要的是檢測的可靠性。如果檢測數據太多錯誤，線上操作者不得不對系統數據經常性檢查，而且也會喪失對數據的信任。檢測器件貼裝的不良可靠性大多數是由器件或印制板的變量造成的。檢測系統對印制板的顏色與表面光潔度敏感，并完全取決于采用的光照技術，當印制板的顏色與表面光潔度或光照發生變化，系統就可能產生問題。
檢測系統測量每個器件貼裝的X,Y,θ位置,檢查器件極性。每個器件的位置與計算機CAD數據比較，確認器件位置是否在允許的公差范圍內。超差的器件被確認，使用統計過程控制（SPC）圖表對測量數據進行處理。
4、三維（3D）/二維（2D）檢測技術
通常使用兩種技術實現器件的線上檢測。器件貼裝檢測系統多數使用灰度級或彩色CCD攝像機。攝像機采集PCB圖像，系統對圖像進行分析，確認印制板各個部位是否存在確陷。CCD檢測系統的檢測速度快，但依賴PCB光的反射成像，其對于光照條件的變化，或材料的變化非常敏感。大多數CCD檢測系統采集數據，通過對每個位置或器件的可編程光照來得到最佳圖像。印制板復雜程度增加，對比度會發生問題或產生遮隱。當圖像的復雜程度增加，圖像處理更為困難，處理時間也延長。激光檢測系統使用激光掃描器建立印制板的三維圖像。三維圖像是根據印制板平面與器件的高度建立的，對器件顏色變化不敏感。激光掃描系統還具有產生與CCD攝像機相同的二維圖像的能力。此圖像用于高度低反差的情況，如印制板基準標志或鑒別膏上的器件引腳。激光掃描器也能提供器件位置的準確測量。這些測量有利于減少數據錯誤，為優化工藝過程提供必需的數據。
5、三維（3D）激光掃描技術
采用激光掃描器的線上檢測系統檢測器件，在檢測時印制板置于靜止不動狀態。激光器向印制板發射低功率激光束，位置傳感器測量激光束反射的位置。當激光束在印制板上移動，采集用于建立目標三維圖像的高度測量數據。
圖 1 三維高度數據圖像，器件高度較大顯示明亮，
較低的器件顯示暗淡。
圖 2 二維圖像采用灰度級攝像機獲得圖1相同的高度數據。
圖 1與圖2是激光掃描器獲得的印制板圖像。圖 1是三維圖像，圖2是二維圖像，采用二維灰度級表示圖1相同的高度數據。在圖1中，較高的器件顯示明亮。印制板與器件的顏色或反射率不會對圖像產生影響。最高的目標器件，在圖像中顯示最明亮。銅焊盤與導線較灰暗，印制板材料相比之下是最暗黑的。從這些三維圖像數據可很容易確定器件的貼裝位置。
6、線上檢測的成本回報
線上器件貼裝檢測系統有幾種途徑得到成本回報。器件貼裝后立即進行缺陷檢測要比在再流焊后檢測容易得多，成本也低得多。
在線工藝過程控制是連續質量改進的重要環節，其為降低生產成本提供最大的可能性。許多器件檢測系統內置多種SPC工具。
對每塊印制板正確鑒別確認缺陷是十分重要的，但工藝控制能力有利于幫助排除器件貼裝缺陷原因，減少生產過程的缺陷率。如果焊膏印刷與器件貼裝符合技術標準，那么再流焊工序產生的缺陷是非常少的。
SPC方法可用于追朔缺陷的根源，為采取預防措施提工依據。實時在系統發生偏移或貼裝精度下降時，SPC圖表顯示器件的貼裝位置。貼裝器件在同一方向發生批此性偏移表明貼片機的傳動系統或貼裝機構存在問題。SPC工具如直方圖，可顯示發生某種缺陷的最大幾率與器件的類型等信息。如多數缺陷發生在某個器件，可能是該器件送料器存在問題。
SMT工藝特征是操作者從器件貼裝檢測系統獲得的另一個重要信息為擴展應用，測試貼片機的能力因數是新產品加工的重要部分，從檢、測系統得到的數據，SMT自動貼裝系統就能保證操作者能精確及所需相關數據確認有關設備與工藝的策劃。有些制造商使用自動檢測系統在貼片機維修后，對設備進行檢驗。
7、結 論
不要期望一旦SMT生產線上安裝檢測設備，就能自動改進組裝工藝，這僅是一種期望。要達到最高的質量及最低的制造成本，制造商必須實行計劃，人員，培訓等措施，使用檢測系統提供的數據，為其改進生產質量打好基礎。SMT線上配置檢測設備提供重要的缺陷檢測能力，免除報廢及返工的高成本。更為重要的是，線上檢測設備為實施SPC計劃提供正確的數據與工具，支持連續質量改進目標。
