通过对AOI和AXI检测结果分析提高SMT直通率

通过对AOI和AXI检测结果分析提高SMT 直通率

随着印制电路板组装（PCBA）变得日益复杂，AOI和AXI系统在电子制造产业中得到日益广泛的应用。AXI有很好的缺陷诊断能力，但与SMT线体上的其它设备（印刷机、贴片机、回流炉和波峰焊）相比，其节拍时间（TaKT time）是一个瓶颈。这两种检测设备如何有效地应用于生产检测呢？也就是说：1、我们如何合理利用AOI辅助补充AXI检测，以减少AXI检测时间？以及，2、我们如何利用AOI和 AXI检测结果，以提高整体制造工艺，从而提高制造直通率呢？过去的研究大多只针对AXI测试1、3，而我们试图通过对AOI和AXI的检测数据进行分析，进而达到这个目的。

通过使用伟创力制造系统（FMS，Flextronics Manufacturing System）方法，我们聚焦在精益制造。精益是一个制造方法论，它将浪费（WASTE）作为工序时间的主要驱动力，同时使用方法工具持续消除在各种制造过程中的浪费，因为这是实现工序时间缩短最有效的方法。我们开发了新的工艺过程以处理三种类型的浪费：1、过度处理（不正确处理）；2、缺陷浪费；3、库存积压。我们在这个研究项目中使用了6西格玛的DMAIC（Define，Measure，Analyze，Improve & Control：定义、测量、分析、改善和控制）的关键要素和相关统计工具。

在本研究项目中，我们首先从一个客户的产品着手，以前这个产品的AOI 检测的元器件覆盖率为100%，AXI的覆盖率大于95%。我们对AOI、AXI、ICT 和功能测试数据进行了六个月的分析，降低了某些非关键元器件的AXI检测覆盖。降低AXI覆盖率的结果是：我们能够将AXI测试时间从4分多钟降低到小于3分钟，同时我们也利用日常的AOI和AXI检测结果发现了相应的工艺问题并加以改善。

在本研究项目中，测试和工艺工程师协同工作，利用AOI /AXI检测结果调整锡膏印刷、贴片和波峰焊设备的设备参数设置，解决了许多工艺和物料问题并取得了很好的效果。以一个产品为例，我们通过只检测BGA、细间距IC、排阻和其它“关键功能”元器件，实现了AXI检测时间的缩短。这样AXI的元器件和引脚覆盖率分别从98.4%和98.9%降低到13.6%和50.1%，AXI检测时间从4.1分钟降低到2分钟。同时，AOI（顶面）、AOI（底面）、AXI、ICT和FT 的直通率分别从98.9%、 97.3%、88.4%、98.9%和100%提高到99.6%、99.0%、96.2%、98.9%和100%。同时，在本文中也会讨论成本节约的成果。

PCB的平均密度正日益快速增加，同时，ICT的电测试接入点日益缩小，随着元器件数量和焊点数量的增加，AOI和AXI系统正被考虑“添加”到制造过程中，以减少下游电测试成本4。AOI成本相对较低，而且易于使用和设置，同时它也能够发现有些特定缺陷，特别是错件。AXI能检测出95%以上的缺陷，

如BGA焊点空洞、焊点质量缺陷、电镀通孔（PTH）焊料填充不足、压接跪脚、SMT连接器开焊或少锡，以及“隐藏”焊点相关的缺陷。将AXI和常规测试方法相结合，可以确保产品的所有缺陷在交付给客户之前都被检出。然而，对于高密度组件， AXI检测跟不上组装工序速度，因为它的检测时间远比其它 SMT 设备处理时间要长，因此会在AXI工序前出现积压，从而延长了整个组件的制造交付周期。所以实现SMT生产线平衡非常重要。

缩短交付周期对实现精益制造至关重要，而消除浪费是实现缩短交付周期最有效的方式。制造过程主要存在七种类型的浪费：搬运、积压、多余动作、等待、过量生产、过度处理（不正确处理）及缺陷。在本研究项目中，我们主要研究以下三种浪费：过度处理、缺陷和积压。目前在上海伟创力共有14台安捷伦AOI设备和三台5DX设备，我们决定让AOI检测保持100%的检测覆盖率，同时在网络产品上降低AXI的覆盖率，涉及组件的PCB板层数为6～ 24层。我们的目标是通过对AOI和AXI检测结果分析提高 SMT直通率。

项目分为两个阶段：

阶段一，用100%的AOI检测降低AXI的检测时间。我们调阅了AOI、AXI、ICT 和FT的历史数据，以了解并优化各方面的工艺和缺陷类型，而后修改了AXI检测程序，降低元器件检测覆盖率。

阶段二，在工艺工程师的帮助下，关注改善SMT直通率。我们必须首先确保AOI 和AXI程序是正确的，希望及时反馈AXI和AOI缺陷，这样就能在制造更多“浪费”之前，将工艺问题的根本原因找到并解决。在方法论章节我们将详细描述这一过程。

在本文的结论部分，我们也将列出本项目的成本节约成果。

方法

精益主要围绕着系统进行改善。我们必须将AOI和 AXI看作系统，而不是设备或工具。精益跳出工具的概念，提供了系统思考、文化改变和持续改进的方法。测试工程师和工艺工程师都要协同投入到这项研究中，通过对AOI和 AXI检测结果的分析提高SMT直通率。

1、缩短AXI检测时间

如何减少AXI检测覆盖率？在本项目中我们使用了六西格玛DMAIC（定义、测量、分析、改善和控制）的关键要素和相关统计工具。首先我们调阅了以前3～6个月特定单板的测试直通率（AOI、AXI、ICT和FT）数据，一开始我们只选择那些工艺稳定、测试直通率较高（AOI>95%、 AXI>80%、ICT>95%且FT>95%）、制造DPMO小于30的组件进行研究，表1列出了我们在本项目中首先研究的五种组件的测试直通率情况。

5DX能检出哪些历史缺陷？哪些元器件会出现这些缺陷？图1(a)中列出了前十大缺陷元器件的位置，图1(b)中列出了一个组件上的缺陷类型。这个组件是14层板，上面有 0402元件、0.5mm细间距翼型元器件和0.6mmBGA焊球。