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PCB驗孔機技術(shù)解析

文章出處:http://m.qyrtzss.cn網(wǎng)責任編輯:恒成和電路板作者:恒成和線路板人氣:-發(fā)表時間:2015-12-30 09:41:00

  隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,終端電子產(chǎn)品對PCB產(chǎn)業(yè)的精細化要求越來越高。鉆孔是PCB制造中的一個重要環(huán)節(jié),已經(jīng)發(fā)展到最小孔徑0.08mm、最小孔間距0.1mm甚至更高的水平。除了導(dǎo)通孔、零件孔,還有槽孔、異形孔、板外形等,均需要檢查。如何對PCB板的鉆孔品質(zhì)進行高效、精確的檢測,成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),PCB驗孔機正是應(yīng)用于鉆孔質(zhì)量檢查的一種自動光學(xué)檢查設(shè)備。本文旨在簡析驗孔機在鉆孔環(huán)節(jié)中的作用,為PCB廠家提供參考經(jīng)驗。 

PCB

  在PCB鉆孔工藝中,需主要管控以下可能發(fā)生的品質(zhì)問題:多孔、漏孔、移位、錯鉆、未透、孔損、偏廢、披鋒、塞孔。目前各廠家的管控方法,主要是鉆前規(guī)范鉆機操作工藝,以及鉆后加強檢驗手段。實際生產(chǎn)中,由于鉆前手段只能降低錯誤發(fā)生的概率,不能徹底消除,必須依靠鉆后檢驗來確保產(chǎn)品質(zhì)量。 

  在鉆后檢查中,目前很多國內(nèi)廠家還在采用塞規(guī)結(jié)合人工目視菲林(膠片)套檢比對的方法:通過塞規(guī)重點檢查孔大、孔小,通過菲林重點檢查多孔、漏孔、移位、未穿、未透,其他的孔損、披鋒、孔塞等通過人工目視來完成。在使用菲林檢查時,每種產(chǎn)品鉆孔時先鉆出一張紅菲林樣板,檢驗時通過銷釘與產(chǎn)品板固定,人工在燈箱下目視檢查。這種方法理論上可以檢查出各種不良,但是實際中的效果折扣很大。主要問題體現(xiàn)在: 

  第一,不能保證小尺寸孔徑的檢查要求:生產(chǎn)實踐表明,對最小孔徑≥0.5mm的PCB,人工可在保證一定生產(chǎn)效率的前提下達到較高的檢查效果。這是由人眼的最小可識別視角、工作距離、注意力可持續(xù)時間決定的。隨著孔徑尺寸的減小,對于0.5mm以下的產(chǎn)品板,人眼的檢驗?zāi)芰杆傧陆?,對?le;0.25mm的產(chǎn)品板,人工連抽檢質(zhì)量都難以保證。 

  第二,人工檢查的效率有局限:人工檢查的效率,與孔數(shù)、最小孔徑有直接的關(guān)系。實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明,在10000孔以上、最小孔<0.5mm時,效率會顯著降低,人工只適合抽檢。對于高密度板,依靠人工已經(jīng)無法保證鉆孔的質(zhì)量。 

  第三,不能保證品質(zhì)的穩(wěn)定性:人工會受到經(jīng)驗、情緒、疲勞度、責任心等多方面因素的影響,難以保證品質(zhì)的穩(wěn)定性。一些廠家不得以采用多道人工、重復(fù)檢查的方法,但依然不能確保品質(zhì)的穩(wěn)定性。 

  為了解決以上問題,很多PCB大廠已經(jīng)在大范圍采用驗孔AOI設(shè)備來替換人工。特別是日資企業(yè)和臺資企業(yè),多年實踐證明這種新方法的有效性,值得眾多的國內(nèi)PCB廠家重視和借鑒。 

  驗孔AOI設(shè)備屬于自動光學(xué)檢查設(shè)備,根據(jù)鉆孔的各種缺陷的圖像形態(tài),統(tǒng)分為:多孔、少孔、孔大、孔小、殘屑、孔偏、孔形態(tài)。具體分為兩種:一是驗孔機,二是孔位量測檢查機(Hole-AOI)。實際中還有X-Ray檢查機,主要做埋盲孔、多層板對位分析使用,與人工菲林套檢的目標不一致,不屬于本文的分析范圍。 

  根據(jù)PCB廠家的設(shè)備配套經(jīng)驗,推薦采用多套驗孔機做首板、底板的全檢,重點檢查多孔、少孔、孔大、孔小、殘屑;采用1臺孔位量測檢查機做抽檢,重點檢查孔偏。兩種設(shè)備的特點分別如下: 

  驗孔機:優(yōu)點是價格低,檢查效率快,檢查1片600mm×600mm的PCB平均6~7秒,可以實現(xiàn)多孔、少孔、孔大、孔小、殘屑的檢查。缺點是對于孔位檢查能力不高,只能檢出嚴重的不良。根據(jù)廠家的實際生產(chǎn)經(jīng)驗,一般平均15臺鉆機配置1臺驗孔機。 

  孔位量測檢查機:優(yōu)點是可實現(xiàn)所有項目的檢查。缺點是價格高(約是驗孔機的3~4倍),檢查效率低,檢查1片需要幾分鐘甚至更長時間。一般推薦配置1臺做產(chǎn)品的抽檢,補充驗孔機對孔位檢查的不足。 

  驗孔AOI設(shè)備的檢查原理:采用光學(xué)系統(tǒng)采集PCB鉆孔成像,與設(shè)計文件(鉆帶文件或Gerber文件)做比對,當兩者一致時說明鉆孔正確,否則說明鉆孔存在問題,再根據(jù)圖像形態(tài)分析、歸類缺陷的類型。驗孔設(shè)備是與鉆孔的設(shè)計文件進行對比的,人工目檢時是與菲林進行對比的,在檢驗原理上可以避免由于出現(xiàn)菲林鉆孔錯誤導(dǎo)致的問題,可信任度更高。 

  驗孔機對PCB鉆孔工藝的作用體現(xiàn)在以下幾個方面: 

  第一,高效、穩(wěn)定的鉆孔品質(zhì)檢查: 

  常規(guī)檢查:可在最小孔徑為0.15mm、8m/min的速度下,同時檢查多孔、少孔、孔大、孔小、殘屑缺陷,并標出缺陷的位置、Review缺陷圖像,為人工提供判定依據(jù)。 

  殘屑檢查:在鉆孔首件檢查中,殘屑并不是最關(guān)注的重點;但是在電鍍前,殘屑要引起足夠的重視。為了減小殘屑對沉銅質(zhì)量的影響,PCB廠家在電鍍前一般通過磨平、清洗的方法來去除殘屑,但實際中還是不能100%完全洗凈,越是高密板清洗效果就越差。理論上每塊PCB都會存在殘屑,因此要求全檢所有產(chǎn)品的所有鉆孔,依靠人工目視是不現(xiàn)實的,但是采用驗孔機使之成為了可能。 

  品質(zhì)提升:穩(wěn)定性是設(shè)備的最大優(yōu)勢,穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量能夠提升PCB廠的品牌影響力,直接提高廠家的接單能力。 

  第二,輔助生產(chǎn)、品質(zhì)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析: 

  刀具分析:可分析PCB中不同鉆刀的鉆孔孔徑平均偏差,實時監(jiān)督可能發(fā)生的鉆刀磨損、及時發(fā)現(xiàn)錯刀的問題,避免批量廢板。

  產(chǎn)能分析:可統(tǒng)計日、月、季度、年的產(chǎn)能、平均生產(chǎn)效率,為各種管控手段提供分析數(shù)據(jù),改善工廠運營管理能力。 

  機臺分析:可統(tǒng)計每臺鉆機的產(chǎn)量、品種、品質(zhì)問題點,提高對機臺的細節(jié)管理能力。 

  第三,節(jié)約成本,投入產(chǎn)出比高: 

  品檢人員:在保證質(zhì)量、提高效率的前提下,1臺驗孔機平均可節(jié)省2~3名品檢人員。 

  原材料:可節(jié)省菲林的物料成本,對于中小批量廠更有意義。 

  客戶投訴:可節(jié)省鉆孔缺陷造成的退單、罰款成本,盡管不像節(jié)省的人員、物料一樣可直接計算,但是年平均節(jié)省成本甚至高于驗孔機的采購成本。 

  隨著PCB廠家對鉆孔工藝更高的品質(zhì)要求,在人工成本提高、人工檢查能力逐漸不能勝任的壓力下,驗孔機的重要性日益明顯。

  驗孔機的使用時間已經(jīng)超過十年,設(shè)備的功能和性能一直在不斷提升,與生產(chǎn)的配合度越來越緊密。特別是隨著高密度板的快速發(fā)展,驗孔機已經(jīng)由原來的輔助設(shè)備逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵配套設(shè)備。在很多PCB老廠的設(shè)備改造、新廠籌建中,驗孔機設(shè)備的普及性會越來越高。 

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