עִברִית 
בייצור SMT מודרני, המדריך השלם למכונות SPI מוכיח בעקביות כלל אחד בלתי שביר: SPI תמיד מגיע לפני AOI. טעות בהזמנה זו היא הטעות הכי יקרה שמפעל יכול לעשות, מכיוון ש-55-70% מכל הפגמים בזרימה חוזרת מתחילים בהדפסת משחת הלחמה - הרבה לפני שהרכיבים ממוקמים.
ה-PCB של היום נושאים באופן שגרתי נגדים של 01005, BGA בגובה 0.3 מ'מ וחבילות מוערמות רב-שכבתיות. משקע משחת הלחמה שהוא רק 10 מיקרומטר נמוך מדי יכול לגרום לחיבור פתוח לאחר זרימה חוזרת, בעוד ש-5 מיקרומטר יותר מדי יכול ליצור גשר מתחת ל-QFN של 0.4 מ'מ. הסבילות הללו הן הרבה מעבר למה שהעין האנושית או מצלמות דו-ממד מסורתיות יכולות לתפוס בצורה מהימנה, וזו הסיבה שבדיקת תלת-ממד אוטומטית הפכה לבלתי ניתנת למשא ומתן בייצור אלקטרוניקה מודרני.
מהנדסים ומנהלים רבים ירשו קווי ייצור שנבנו לפני 10-15 שנים כאשר AOI הייתה הבדיקה האוטומטית היחידה הזמינה. הקווים האלה עדיין עובדים (בערך), אז השאלה הטבעית הופכת להיות: 'אם AOI כבר מסתכל על הלוח המוגמר, האם אנחנו באמת צריכים עוד מכונה מוקדם יותר בתור?' בינתיים, מהנדסי תהליכים צעירים יותר שעברו הכשרה על Six-Sigma ו- CpK צופים באותם פגמי הדפסה חוזרים על עצמם חודש אחרי חודש ותוהים מדוע המפעל מוציא אלפים על הבעיה במקור במקום.
SPI ( Solder Paste Inspection ) מותקן מיד לאחר מדפסת השבלונות ולפני מכונת האיסוף והמקום הראשונה. הוא משתמש באור מובנה או בלייזר כדי ליצור מפה תלת-ממדית אמיתית של כל הפקדת משחת הלחמה בודדת. תוך שניות הוא מודד נפח (nL), גובה (מיקרומטר), שטח (mm²), מיקום X/Y וצורה עבור כל כרית על הלוח. אם משהו אינו סובלני, הלוח נדחה או שהמדפסת מקבלת תיקון לולאה סגורה בזמן אמת לפני הדפסת הלוח הבא.
AOI ( בדיקה אופטית אוטומטית ) יושב אחרי תנור הזרימה מחדש. זה לוקח תמונות צבע דו-ממדיות או תלת-ממדיות ברזולוציה גבוהה של הלוח המורכב במלואו. הוא בודק חלקים חסרים, חלקים שגויים, קוטביות הפוכה, מצבות, מובילים שהורמו, הלחמה לא מספקת, גשרים ובעיות הרטבה גלויות. מכיוון שההלחמה כבר נמסה, AOI יכול רק לומר לך מה השתבש - זה לא יכול למנוע מהפגם להתרחש מלכתחילה.
SPI היא רפואה מונעת: היא עוצרת משחת הלחמה גרועה מלפגוש אי פעם רכיב. AOI הוא הנתיחה שלאחר המוות: הוא אומר לך אילו לוחות כבר מתים או גוססים. אחד חוסך לך כסף במעלה הזרם, השני חוסך ללקוח שלך קבלת מוצר גרוע במורד הזרם. שניהם חשובים, אבל הם לא ניתנים להחלפה.
הרבה מפעלי אלקטרוניקה צרכניים ישנים יותר עדיין מפעילים קווי AOI בלבד כי 'ככה עשינו את זה תמיד.' קווים אלה מייצרים בדרך כלל לוחות דו-צדדיים פשוטים עם רכיבי 0603/0402 וגובה 0.5 מ'מ+. הדפסה נחשבת ליציבה מספיק, עיבוד חוזר זול, וההנהלה שונאת להוסיף מכונות חדשות. התוצאה מקובלת עבור מוצרים בעלות נמוכה, אך שיעורי הפגמים עומדים בשקט על 500-2000 עמודים לדקה.
מהנדסים ממוקדי תהליכים - במיוחד בתחום הרכב, הרפואה והטלקום - מתייחסים להדפסת משחת הלחמה כשלב הקריטי והמשתנה ביותר בכל הקו. הם יודעים שברגע שהדבק שגוי, שום כמות של מיקום מושלם או פרופיל זרימה חוזרת מושלמת לא יכולה להציל את המפרק. המנטרה שלהם היא 'למדוד ולתקן את ההדבקה לפני שאתם מבזבזים כסף בהנחת רכיבים יקרים עליה'.
יצרני חוזים מובילים ויצרני OEM מתייחסים כעת ל-SPI + AOI באותו אופן שבו הם מתייחסים למדפסת + בחירה-ומקום: אתה פשוט לא בונה קו רציני בלי שניהם. ההשקעה מוצדקת על ידי מספרי תשואה של מעבר ראשון העולה על 99.5% באופן שגרתי ועלויות עיבוד חוזר היורדות ב-60-80%. במפעלים אלה הוויכוח הוא כבר לא 'SPI או AOI?' אלא 'איזה מודל SPI נותן לנו את ההחזר המהיר ביותר?'
IPC-7912 , iNEMI ועשרות מחקרים עצמאיים במהלך 15 השנים האחרונות מראים באופן עקבי את אותו התמוטטות: הדפסת משחת הלחמה מהווה 55-70% מכל פגמי ההרכבה, מיקום 10-15%, זרימה חוזרת 10-15% וכל השאר. אפילו מכונת בחירה ומקום מכווננת בצורה מושלמת לא יכולה להתגבר על נפח הדבק רע או קיזוז.
תיקון פגם בהדפסה ב-SPI לא עולה כמעט כלום - הלוח פשוט מנוקה ומודפס מחדש. תיקון אותו פגם ב-AOI לאחר זרימה חוזרת מצריך טאצ'-אפ ידני, הסרה אפשרית של רכיבים, אימות בקרני רנטגן וזרימה חוזרת - בקלות 20-50× יקר יותר. אם הפגם בורח ללקוח, העלות יכולה לקפוץ למאות או אלפי דולרים ללוח בתביעות אחריות ואובדן מוניטין.
משחה קטנה מדי ← גובה פילה לא מספיק ← מפרק פתוח או חלש. יותר מדי הדבק ← עודף כדורי הלחמה או גשרים מתחת למכשירים בעלי גובה דק. הדבק אופסט ב-50 מיקרומטר → מצבה על רכיבי שבבים קטנים. שינוי גובה ← חללים בתוך כדורי BGA ש-AOI לא יכול לראות אך רנטגן ימצא מאוחר יותר. כל אחד מהכשלים הללו ניתן לחיזוי ב-100% מנתוני ההדבקה התלת-ממדיים שרק SPI מספק.
SPI פועל לפני שמציבים רכיב כלשהו, כך שאין לו דרך לדעת אם מכונת הבחירה והמקום תפסה מאוחר יותר את הסליל הלא נכון או דילגה על חלק לחלוטין. שגיאות קוטביות על קבלים או דיודות מקוטבות גם הן בלתי נראות ל-SPI מכיוון שהדבק נראית זהה ללא קשר לכיוון.
אפילו עם משחה מושלמת, זרבובית יכולה להפיל חלק 100 מיקרומטר מחוץ לרפידה, או חימום לא אחיד יכול לגרום למצבות במהלך זרימה חוזרת. הלם מכאני או ואקום לקוי אלה יכולים להרים מוביל ב-QFP. SPI לא רואה אף אחד מאלה כי הם מתרחשים הרבה אחרי חלון הבדיקה שלו.
ראש בתוך כרית, ללא הרטבה, הרטבה וסוגים מסוימים של ריקנות נראים רק לאחר שההלחמה נמסה והתקררה. המצלמות הצבעוניות והתאורה הזוית של AOI תוכננו במיוחד כדי לתפוס את הבעיות הללו ברמת פני השטח ש-SPI אף פעם לא מקבלת הזדמנות לראות.
הרצף היחיד המשמש כיום מפעלים ברמה עולמית הוא: מדפסת סטנסיל ← SPI ← יורה שבבים במהירות גבוהה ← מיקום גמיש ← תנור זרימה חוזרת ← AOI ← (אופציונלי צילום רנטגן או ICT ). צו זה אינו שרירותי. הוא עוקב אחר ציר הזמן הטבעי של יצירת פגמים: תחילה מונע בעיות הדפסה, לאחר מכן מניעת בעיות מיקום, ולאחר מכן בדוק את התוצאה הסופית לאחר הלחמה. היפוך של כל שלב מגביר באופן דרמטי את העבודה מחדש ואת הסיכון להימלט.
מערכות SPI מודרניות כמו ICT-S510 ו-ICT-S1200 שולחות נתוני היסט ונפח בזמן אמת חזרה למדפסת (בקרת לולאה סגורה). המדפסת מתאימה אוטומטית את לחץ המגב, המהירות או תדירות ניקוי השבלונות בלוח הבא. בתוך 3-5 לוחות התהליך בדרך כלל מתיישב ל-CpK > 1.67. ברגע שההדפסה נעולה, מכונות הבחירה והמקום מקבלים כל פעם רפידות מושלמות, ומפחיתות באופן דרמטי אזעקות הקשורות למיקום במורד הזרם.
כשההדפסה כבר בשליטה, העבודה של AOI הופכת להרבה יותר קלה ומדויקת. קריאות שווא יורדות ב-60-80% מכיוון ש-AOI כבר לא צריך לנחש אם מפרק הלחמה שולי נגרם מהדבקה גרועה או מיקום גרוע. AOI יכול כעת להתמקד בשגיאות מיקום אמיתיות ובבעיות שלאחר זרימה חוזרת, ולהפוך לשומר סף אמיתי במקום לתחנת פתרון בעיות.
לוחות צרכנים דו-צדדיים עם חלקים 0603 ומעלה, גובה ≥ 0.5 מ'מ, סטנסיל והדבקה יציבים מאוד, ריצות בנפח גבוה בתערובת נמוכה ויעדי איכות נינוחים (≤ 1000 ppm) יכולים לפעמים לשרוד עם AOI בלבד. עיבוד חוזר הוא זול, כשלים בשטח הם נדירים, וההנהלה מקבלת מדי פעם תחנת טאצ'-אפ. קווים אלה הופכים נדירים יותר מדי שנה, אך הם עדיין קיימים בשווקים מונעי עלות.
אלקטרוניקה לרכב ( AEC-Q100/104 ), מכשירים רפואיים ( ISO 13485 ), תעופה וחלל/צבא (IPC Class 3), תשתית 5G, לוחות אם של שרתים, כל דבר עם רכיבי 01005/008004, ≤ 0.4 מ'מ BGA גובה גובה, או חבילות SPI עם סיומת תחתית. פוליסות אפס פגמים ועלויות אחריות באלפי דולרים ללוח לא משאירות מקום ל'נתפוס את זה ב-AOI'.
אפילו מפעלים עם הון מצומצם יכולים להצדיק SPI תחילה. החזר אופייני הוא 6-12 חודשים באמצעות הפחתת גרוטאות, חיסכון בעבודה מחדש ושיפור התשואה בלבד. לקוחות רבים מדווחים כי הוספת SPI הורידה את תחנות העיבוד מחדש של ה-AOI שלהם משלוש משמרות למשמרת אחת והפחיתה את ההחזרים של הלקוחות ב-90%. המתמטיקה פשוטה: מניעת משטח רע אחד של PCB לרכב משלמת עבור כל מכונת ה-SPI.
2D SPI מודד רק שטח וניתן לרמות אותו על ידי וריאציות גובה הדבק. True 3D SPI (Moiré-shift phase או triangulation לייזר כפול) מודד נפח וגובה בפועל ברזולוציה של ≤ 1 מיקרומטר. עבור כל דבר קטן מ-0402 או 0.5 מ'מ, 2D מיושן ויגרום לדחיות שווא או החמצות מוגזמות.
חפש רזולוציית גובה של ≥ 2 מיקרומטר, GR&R < 10% ב-6σ, וזמן בדיקה ≤ 12 שניות עבור PCB טיפוסי של סמארטפון. ה-ICT-S510 משיג 8-10 שניות לכל לוח ברזולוציה של 1 מיקרומטר, בעוד שה-ICT-S1200 הגדול יותר מטפל בפאנלים של 600 × 600 מ'מ תוך פחות מ-20 שניות באותו דיוק.
SPI מודרני חייב לייבא נתוני Gerber ו-CAD ישירות, ליצור אוטומטית תוכניות בדיקה תוך דקות, להציג תרשימי CpK בזמן אמת ולשלוח ערכי תיקון חזרה למדפסות DEK/Minami/Panasonic/GKG באופן אוטומטי. בלי התכונות האלה אתה קונה את הטכנולוגיה של אתמול.
בחרו מכונות עם כיול אוטומטי מלא של לוחות זכוכית (שגרה יומית של 30 שניות), אופטיקה עם פיצוי טמפרטורה ויחידות הקרנה אטומות. ה-ICT-S510 וה-ICT-S1200 כוללים שניהם את התכונות הללו ושומרות על יכולת חזרה של פחות מ-1 מיקרומטר שנה אחר שנה עם התערבות מינימלית של המפעיל.
לא. AOI בודק לאחר הזרמה חוזרת, כאשר הנזק כבר נעשה. הוא אינו יכול למדוד את נפח או הגובה של משחת הלחמה לפני הנחת רכיבים, ולכן אינו יכול למנוע חיבורים קרים, גשרים או חללים הנגרמים משגיאות הדפסה.
עבור רכיבים 0402 ומעלה בגובה 0.5 מ'מ+, הדו-ממד יכול לפעמים לשרוד. עבור 0201, 01005, 0.4 מ'מ או גובה BGA עדין יותר, רק 3D SPI מספק את נתוני הנפח והגובה הנדרשים לפי IPC-7095 ותקני הרכב.
כן - בדרך כלל 60-80%. הדפסה יציבה מסירה את וריאציות הנפח האקראיות שמבלבלות אלגוריתמי AOI ויוצרות פגמים פנטומים במפרק הלחמה.
מערכות מודרניות כמו ICT-S510 בודקות PCB טיפוסי של סמארטפון תוך 8-10 שניות וה-ICT-S1200 מטפל בפאנלים גדולים תוך פחות מ-20 שניות. זמנים אלו זניחים בהשוואה לזמני מחזור מיקום וזרימה חוזרת.
כֵּן. IPC-7095D (BGA) ומרבית תקני האיכות לרכב/רפואה מחייבים למעשה 3D SPI להבטיח שיעורי ריקון < 25% והרטבה אמינה במכשירים בעלי גובה דק במיוחד.
