كيف يتم تطبيق نظام الفحص البصري التلقائي (AOI) في إنتاج الدوائر المطبوعة؟
بعد ما يقرب من 112 عامًا من الجهود، تم أخيرًا تطبيق نظام الفحص البصري التلقائي (AOI) بنجاح على خط إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). خلال هذه الفترة، زاد عدد موردي AOI بشكل حاد، كما أحرزت تقنيات AOI المختلفة تقدمًا كبيرًا. في الوقت الحالي، من أنظمة الكاميرات البسيطة إلى أنظمة فحص الأشعة السينية ثلاثية الأبعاد المعقدة، تمكن العديد من الموردين تقريبًا من توفير معدات AOI التي يمكن تطبيقها على جميع خطوط الإنتاج الأوتوماتيكية.
على مدار العقد الماضي، تم تحسين أداء طابعات معجون اللحام وآلات وضع SMT، مما عزز سرعة ودقة وموثوقية تجميع المنتج. وبالتالي، تم تحسين معدل الإنتاجية للمصنعين الكبار. كما أدى العدد المتزايد من مكونات SMT المعبأة التي يوفرها مصنعو المكونات إلى دفع تطوير الأتمتة في خطوط تجميع لوحات الدوائر المطبوعة. يمكن للوضع التلقائي لمكونات SMT أن يقضي تقريبًا على الأخطاء التي قد تحدث أثناء التجميع اليدوي على خط الإنتاج.
في صناعة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، كان التصغير والتشويه للمكونات دائمًا هو اتجاه التطوير. وقد دفع هذا المصنعين إلى تثبيت معدات AOI على خطوط الإنتاج الخاصة بهم. لأنه لم يعد من الممكن إجراء كشف موثوق ومتسق للمكونات الموزعة بكثافة والاحتفاظ بسجلات كشف دقيقة بالاعتماد على العمل اليدوي. من ناحية أخرى، يمكن لـ AOI إجراء عمليات فحص متكررة ودقيقة، ويمكن أيضًا رقمنة تخزين وإصدار نتائج الفحص.
في كثير من الحالات، يمكن أن يضمن فحص وتعديل طابعة معجون اللحام وعملية التجميع بواسطة مهندسي العمليات أن معدل تلوث معجون اللحام (معدل التناثر) على خط الإنتاج هو بضعة أجزاء فقط في المليون (ppm). بالنسبة لخط إنتاج عالي الإنتاجية/منخفض الخلط، يتراوح معدل تلوث معجون اللحام النموذجي بين 20 جزءًا في المليون و 150 جزءًا في المليون. أظهرت التجربة العملية أنه من الصعب اكتشاف تلوث كل نوع من أنواع معجون اللحام بمجرد أخذ العينات واختبار عينات لوحات الدوائر المطبوعة. فقط عن طريق إجراء فحص بنسبة 100٪ على جميع لوحات الدوائر يمكن ضمان تغطية فحص أكبر، وبالتالي تحقيق التحكم الإحصائي في العمليات (SPC).
إلى حد كبير، لا توجد سوى نسبة صغيرة جدًا من أنواع معينة من تلوث معجون اللحام، ويمكن ربط توليد ملوثات معجون اللحام هذه بمعدات إنتاج معينة. في كثير من الحالات، يمكنك أيضًا أن تعزو حدوث تلوث معجون اللحام إلى جهاز معين. ومع ذلك، بالنسبة لبعض المتغيرات، مثل إزاحة المكونات (بسبب تأثير التصحيح الذاتي أثناء عملية إعادة التدفق)، من المستحيل تتبعها إلى خطوة إنتاج معينة. لذلك، من أجل اكتشاف جميع ملوثات معجون اللحام، من الضروري إجراء فحص بنسبة 100٪ على كل خطوة إنتاج على خط الإنتاج. ومع ذلك، في الواقع، نظرًا لاعتبارات اقتصادية، لا يمكن لمصنعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور اختبار كل لوحة دائرة بعد اكتمال كل عملية. لذلك، يجب على مهندسي العمليات ومديري مراقبة الجودة أن يفكروا بعناية في كيفية تحقيق أفضل توازن بين الاستثمار في الفحص والفوائد التي يجلبها زيادة الإنتاج.
بشكل عام، كما هو موضح في الشكل 1، يمكنك تطبيق AOI بفعالية بعد أي من الخطوات الأربع للإنتاج في خط الإنتاج. ستعرض الفقرات التالية على التوالي تطبيق AOI بعد أربع خطوات إنتاج مختلفة على خط إنتاج SMT PCB. يمكننا تقسيم AOI تقريبًا إلى فئتين: منع المشاكل واكتشاف المشاكل. في الوصف التالي، يمكن تصنيف الفحص بعد طباعة معجون اللحام، ووضع الجهاز (التركيب السطحي) ووضع المكونات على أنه منع للمشاكل، في حين أن الخطوة الأخيرة - الفحص بعد لحام إعادة التدفق - يمكن تصنيفها على أنها اكتشاف للمشاكل، لأن الفحص في هذه الخطوة لا يمكن أن يمنع حدوث العيوب.
بعد طباعة معجون اللحام: إلى حد كبير، تنبع اللحام المعيبة من طباعة معجون اللحام المعيبة. في هذه المرحلة، يمكنك بسهولة واقتصاديًا إزالة عيوب اللحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكن لمعظم أنظمة الكشف ثنائية الأبعاد مراقبة إزاحة معجون اللحام والانحراف، ومناطق معجون اللحام غير الكافية، بالإضافة إلى تناثر اللحام والدوائر القصيرة. يمكن للنظام ثلاثي الأبعاد أيضًا قياس كمية اللحام.
بعد وضع الأجهزة (الرقاقة): يمكن أن يكتشف الكشف في هذه المرحلة المكونات المفقودة، والإزاحة، وانحراف الأجهزة (الرقاقة) وأخطاء الاتجاه للأجهزة (الرقاقة). يمكن لنظام الكشف هذا أيضًا التحقق من معجون اللحام على الوسادات المستخدمة لتوصيل مكونات الشبكة ذات الملعب القريب ومصفوفة شبكة الكرة (BGA).
بعد تركيب المكونات: بعد أن تقوم المعدات بتركيب المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يمكن لنظام الكشف التحقق من المكونات المفقودة والمزاحة والمنحرفة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، واكتشاف الأخطاء في قطبية المكونات.
بعد لحام إعادة التدفق: في نهاية خط الإنتاج، يمكن لنظام الكشف التحقق من المكونات المفقودة والمزاحة والمنحرفة، بالإضافة إلى العيوب في جميع جوانب القطبية. يجب على النظام أيضًا اكتشاف صحة وصلات اللحام بالإضافة إلى العيوب مثل معجون اللحام غير الكافي، والدوائر القصيرة أثناء اللحام والأقدام المرفوعة.
إذا لزم الأمر، يمكنك أيضًا إضافة طرق التعرف الضوئي على الأحرف (OCR) والتحقق الضوئي من الأحرف (OCV) للكشف في الخطوات 2 و 3 و 4.
تستمر مناقشات المهندسين والمصنعين حول إيجابيات وسلبيات طرق الكشف المختلفة إلى ما لا نهاية. في الواقع، يجب أن تركز المعايير الرئيسية للاختيار على نوع المكونات والعمليات، وطيف الخطأ، ومتطلبات موثوقية المنتج. إذا تم استخدام العديد من مكونات BGA أو تغليف على نطاق الرقاقة (CSP) أو رقاقة الوجه، فيجب تطبيق نظام الكشف على الخطوتين الأولى والثانية لزيادة فعاليته. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي إجراء عمليات التفتيش بعد المرحلة الرابعة إلى تحديد العيوب بشكل فعال في السلع الاستهلاكية منخفضة الجودة. بالنسبة لـ PCBS المستخدمة في الفضاء والمنتجات الطبية والسلامة (الوسائد الهوائية للسيارات)، نظرًا لمتطلبات الجودة الصارمة للغاية، قد يكون من الضروري إجراء عمليات تفتيش في العديد من الأماكن على خط الإنتاج، خاصة بعد الخطوتين الثانية والرابعة. بالنسبة لهذا النوع من ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يمكن تحديد الأشعة السينية للفحص.
إذا كان سيتم تقييم AOI المستخدم في خط الإنتاج، فمن الضروري التمييز بين الأنظمة التي يمكنها فقط إجراء الكشف وتلك التي يمكنها إجراء القياس.
لا يمكن لأنظمة الكشف التي يمكنها فقط البحث عن العيوب مثل المكونات المفقودة والوضع غير الصحيح توفير أدوات للتحكم في العمليات، لذلك لا يمكن استخدامها لتحسين عملية إنتاج PCBS. لا يزال يتعين على المهندسين تعديل عملية الإنتاج يدويًا. ومع ذلك، فإن أنظمة الكشف هذه سريعة وغير مكلفة.
من ناحية أخرى، يمكن لنظام القياس توفير بيانات دقيقة لكل مكون، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لقياس معلمات عملية الإنتاج. هذه الأنظمة أكثر تكلفة من أنظمة الكشف، ولكن عند دمجها مع برنامج SPC، يمكن لنظام القياس توفير المعلومات اللازمة لتحسين عملية الإنتاج.
بشكل عام، ليس من الشامل أن يقوم الأشخاص بتقييم جودة نظام الكشف بناءً على معدل دقة الإبلاغ عن الأخطاء فقط، أي نسبة الأخطاء الحقيقية (الإبلاغ الدقيق عن الأخطاء) إلى الإنذارات الكاذبة (الإبلاغ عن الأخطاء الكاذبة). إذا كان سيتم تقييم نظام قياس، فمن الضروري أيضًا الاعتماد على نتائج تقييم دقة نظام القياس ضمن نطاق تفاوت أصغر. التحكم الإحصائي في العمليات
أخيرًا، إذا كنت تريد استخدام البيانات من نظام AOI بشكل فعال لمساعدتك في التحكم في عملية الإنتاج، وبالتالي تمكين شركتك من تحقيق إنتاجية أعلى وأرباح أكبر، فيجب عليك إتقان المعلومات التالية:
بيانات قياس دقيقة
قياسات قابلة للتكرار والتكرار
بالقرب من قياس الأحداث في الزمان والمكان
بالإضافة إلى عملية القياس في الوقت الفعلي وجميع المعلومات المتعلقة بعملية الإنتاج
يمكن أن يساعدك تثبيت نظام AOI أثناء عملية الطباعة أو التركيب في التخلص من متغيرات العمليات الأخرى المتراكمة أثناء عملية الإنتاج. بافتراض أنك تقيس ما إذا كانت المكونات قد غيرت مواضعها بعد لحام إعادة التدفق، فإن البيانات التي تجمعها لا يمكن أن تعكس دقة عملية التركيب. يجب عليك قياس النتائج بعد التركيب وبعد لحام إعادة التدفق. لكن هذه المعلومات غير مجدية تقريبًا للتحكم في تركيب الجهاز. نظرًا لاتجاه مراقبة التطوير، يمكن أن يؤدي تثبيت نظام AOI بالقرب من العملية التي يجب عليك مراقبتها إلى تصحيح سريع لمعلمة على وشك الدخول إلى الخطوة التالية. في الوقت نفسه، يمكن أن يقلل الكشف عن قرب أيضًا من عدد PCBS غير المتوافقة قبل عملية الكشف.
على الرغم من أن معظم مستخدمي AOI في صناعة الإلكترونيات لا يزالون يركزون فقط على الفحص بعد اللحام، فإن الاتجاه المستقبلي لتصغير المكونات و PCBS سيتطلب تحكمًا أكثر فعالية في العملية ذات الحلقة المغلقة. ستجذب أنظمة AOI التي يمكنها توفير حلول كشف وقياس فعالة المزيد والمزيد من المستخدمين، وسيعتبر المهندسون أيضًا أن الاستثمار في مثل هذه الأنظمة يستحق العناء. بالنسبة لجميع العملاء، ستستمر AOI في لعب دور مهم في تحسين خطوط إنتاج المنتجات وزيادة إنتاجية المنتجات النهائية.
