电子组装检测设备的搭配策略

电子组装检测设备的搭配策略

SMT的技术发展已有相当长的时间了，因此对大部分的SMT设备而言，产品周期已经是进入相当成熟的阶段，但是对SMT检测设备而言，目前正处於起飞的阶段，各种不同的检测设备依然保有特定的市场成长空间，主要的设备有以下四类：

(一)人工视觉检测设备：MVI虽然是最传统的检测技术加上对先进封装产品如BGA等，是无法以视觉直接目视检测，因此也限制了MVI的应用领域。但由於MVI设备价格便宜，因此对消费性电子产品制造商而言是具有较优势的成本效率的检测设备，尤其是亚洲地区的制造商接受的意愿较高，加上自动化设备尚无法突破感测死角的技术能力，使得人工视觉设备市场仍有获利的空间存在。

(二)自动光学检测设备：自动光学检测设备是近年来相当具有市场潜力的检测设备，在整条SMT生产线中使用AOI的流程包含回焊(Reflow)後检测、网印(Screen printer)後检测、以及元件放置後(Post-placement)检测，估计2000年销售的AOI 中有%用於网印後检测，%用於元件放置後检测，其他的%则是用於回焊後检测，但是一般制造商对於表面粘着的重工(Rework)及修补(Repair)的成本损耗相当

重视，尤其是印刷电路板的损失，因此有更多厂商越来越重视网印及元件取放的检测，可预期的是AOI在这两方面的应用比例将会逐年增加。

(三)雷射检测设备：雷射检测设备也是近年来逐渐成长的设备市场，主要是用在於侦测锡膏(Solder paste)的高度及宽度，也是因为锡膏涂布的高度及厚度受到制程工程师相当高的要求，因此带动了雷射检测设备的高速成长。由於会有更多厂商对回焊前焊点锡膏量的测量日益重视，因此预估在未来五年中，雷射检测设备市场仍会有稳定成长的实力。目前全球投入雷射检测设备制造的厂商数不多，主要是因为开发雷射检测设备的成本过高所致。

(四)X-ray检测设备：X-ray检测设备正值快速成长的阶段，主要是因为先进封装产品(如BGA)运用於电子产业的比重逐年增加所致，先进封装产品接点的锡球或是凸块只能以X-ray透视电子元件以检测接点的缺损，其他的检测设备则无此能

力，因此预估未来随着其他先进封装产品(如CSP、Flip Chip)的普及，X-ray检测设备市场仍将会有成长的空间。

以上是各种检测设备的市场趋势，而整体SMT检测设备市场将随着无导线架(Lead-free)封装产品对检测设备的需求增加而成长，主要是因为无导线架封装必须在高温下将电子元件粘着於印刷电路板上，高温容易对印刷电路板及电子元件产生热冲击而造成伤害，所以检测设备的角色便更加的重要。

另外，将检测设备整合在SMT设备中也是未来发展的趋势，虽然这个趋势将会威胁到单机检测设备的市场，但是在目前的生产流程中整合设备的绩效并不显着，加上产速较慢，目前尚无法获得电子组装厂的青睐，但是未来如果将检测机构嵌入SMT设备中，进而改善现有生产流程，势必会是单机市场的强大竞争者，另一方面也将为检测设备制造商创造新的市场商机。

在电子组装检测设备的搭配策略方面，除了生产缺陷分析(MDA)、线上测试(ICT)和功能测试及组合测试之外，最近几年，更增加了自动视觉检测(AVI)、自动光学检测(AOI)和自动X-Ray检测(AXI)，它们可提供电路板的静态图像及不同平面上的X射线电路板的分层图像，从而确定虚焊及焊点桥接缺陷。

组装印刷电路板测试面临着微封装(0402，0201)及“不可见”焊点(如BGA、CSP 和Flip Chip)的挑战。同时，随着技术的发展，组装与焊接的难度也日益增加，迫使测试技术必须由ICT转化到其他新测试技术上，最明显的是功能测试技术的崛起，然而ICT在逐渐退出主流的时候，部分缺陷便需要藉由检测监控功能来填补，最普遍的方式是自动X-Ray检测与自动光学检测AOI。

组装印刷电路板的检测包含焊垫测试、布局检查及电性测试等方式(如图二所示)，各自有其功能及局限性，因此缺陷覆盖率也各有高低。ICT的长处是电气缺陷测试，如元件的功能不正常或错值；X-Ray检验可对许多焊垫进行综合检验；而AOI系统可以X-Ray系统通常达不到的速度，对元件黏着位置和多种焊垫缺陷进行检验。

(一)AOI搭配ICT

自动光学检查(AOI)已成为生产流程控制的有效工具,使用AOI的好处有很多，例如可以提高在线测试(ICT)或功能测试的良率、降低目检和ICT的人工成本、避免使ICT成为产能瓶颈甚至取消ICT、缩短新产品产能提升周期以及藉由统计制程控制(SPC)和统计品质控制(SQC)改善制程良率等等。已经有许多OEM和EMS成功导入了AOI。整体而言，AOI对缺陷检测及良品率改善等可获得良好的绩效。

AOI可执行的检测有两类，包含缺陷检测(传统意义的AOI应用)和整批PCB的差异测量。其中差异测量对即时SPC应用非常重要，根据AOI系统类型及它所处生产线位置的不同而不同。对生产流程控制而言，许多厂商已经意识到快速获取设备状态资讯以及采取立即纠正措施，是有效达到即时管控的重要方式。AOI 具有生产线上收集数据的能力，可提高讯息传输率和流程最佳化，并能融入到工厂管理系统以取得更好的效果。

生产制程越多，误判的可能性就越大，这是由於制程变化非常大时，缺陷检测的复杂程度也越大。因此选择在锡膏印刷、贴片、回焊後或者波焊後进行检查，误判率会有明显的不同。一般来说，误判率的高低取决於制程的变化以及组装板的复杂程度。缺陷通常包含有缺件、空焊、零件移位和锡量不足等，每一种缺陷都有其判定范围，用户可能对缺陷的容忍度有不同的看法，此时必须仔细地设定检查参数，使设备不会产生误判。也可以从统计的观点来看这种给定范围的误判，此时应该在既能满足保护要求又能使总体检测成本最低的情况下，选择最佳检测参数。

在生产线上使用AOI可能有四种选择：

(1)Pick & Place之後，控制锡膏印刷制程中的元件黏着；

(2)焊前模式，放在Pick & Place之後，回焊炉之前；

(3)焊前模式，放在锡膏印刷机之後；?

(4)焊後模式，放在回焊炉之後。?

(二)AXI搭配Functional Tester

组装印刷电路板自动X-Ray检验具有许多优点和独特的性能，可满足目前乃至未来所面临的挑战。自动X射线检验系统的运作流程是：在PCBA上方的X射线管中产生X射线，X射线穿过PCBA，被置於测试板下面的探测器所接收。由於焊点中通常都包含有铅，而铅可以大量地吸收X射线，因此与穿过玻璃纤维、铜、矽及其它PCBA材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，从而产生良好“讯号”(焊点)与“噪音”(PCB、器件等)比的X射线视像。这是PCBA 的X射线检验的基本优点，即只有焊点本身可在X射线视像中显示，从而使得分析变得相当简单。元件、导线、各层PCB、焊垫等在X射线视像中基本上看不见。因此简单的图像分析算法便可自动而且可靠地检验焊点的缺陷。

随着组装电路板数量的增加，特别是在可携式消费电子产品中的应用，设计时对於ICT测试节点仅留有很小的空间，甚至被取消。这就意味着你将面临大量的潜