AOI स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण प्रणाली को मुद्रित सर्किट के उत्पादन में कैसे लागू किया जाता है
लगभग 112 वर्षों के प्रयासों के बाद, स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण प्रणाली (AOI) को अंततः मुद्रित सर्किट बोर्ड (PCB) उत्पादन लाइन में सफलतापूर्वक लागू किया गया है। इस अवधि के दौरान, AOI आपूर्तिकर्ताओं की संख्या में तेजी से वृद्धि हुई है, और विभिन्न AOI तकनीकों ने भी काफी प्रगति की है। वर्तमान में, सरल कैमरा सिस्टम से लेकर जटिल 3-डी एक्स-रे निरीक्षण सिस्टम तक, कई आपूर्तिकर्ता लगभग सभी स्वचालित उत्पादन लाइनों पर लागू किए जा सकने वाले AOI उपकरण प्रदान करने में सक्षम हैं।
पिछले दशक में, सोल्डर पेस्ट प्रिंटर और एसएमटी प्लेसमेंट मशीनों के प्रदर्शन में सुधार हुआ है, जिससे उत्पाद असेंबली की गति, सटीकता और विश्वसनीयता में वृद्धि हुई है। इस प्रकार बड़े निर्माताओं की उपज दर में सुधार हुआ है। घटक निर्माताओं द्वारा प्रदान किए गए एसएमटी-पैक घटकों की बढ़ती संख्या ने मुद्रित सर्किट बोर्ड असेंबली लाइनों में स्वचालन के विकास को भी बढ़ावा दिया है। एसएमटी घटकों का स्वचालित प्लेसमेंट उत्पादन लाइन पर मैनुअल असेंबली के दौरान होने वाली त्रुटियों को लगभग पूरी तरह से समाप्त कर सकता है।
पीसीबी विनिर्माण उद्योग में, घटकों का लघुकरण और विकृतीकरण हमेशा विकास का रुझान रहा है। इसने निर्माताओं को अपनी उत्पादन लाइनों पर AOI उपकरण स्थापित करने के लिए प्रेरित किया है। क्योंकि घनीभूत रूप से वितरित घटकों का विश्वसनीय और सुसंगत पता लगाना और मैनुअल श्रम पर निर्भर रहकर सटीक पहचान रिकॉर्ड रखना अब संभव नहीं है। दूसरी ओर, AOI बार-बार और सटीक निरीक्षण कर सकता है, और निरीक्षण परिणामों का भंडारण और रिलीज भी डिजिटलीकृत किया जा सकता है।
कई मामलों में, प्रक्रिया इंजीनियरों द्वारा सोल्डर पेस्ट प्रिंटर और असेंबली प्रक्रिया का निरीक्षण और समायोजन यह सुनिश्चित कर सकता है कि उत्पादन लाइन पर सोल्डर पेस्ट संदूषण दर (स्पैटर दर) केवल कुछ पार्ट्स प्रति मिलियन (पीपीएम) है। उच्च-आउटपुट/कम-मिश्रण उत्पादन लाइन के लिए, विशिष्ट सोल्डर पेस्ट संदूषण दर 20 पार्ट्स प्रति मिलियन और 150 पार्ट्स प्रति मिलियन के बीच होती है। व्यावहारिक अनुभव से पता चला है कि मुद्रित सर्किट बोर्ड के नमूनों का नमूनाकरण और परीक्षण करके प्रत्येक प्रकार के सोल्डर पेस्ट के संदूषण का पता लगाना मुश्किल है। केवल सभी सर्किट बोर्डों पर 100% निरीक्षण करके ही एक बड़ी निरीक्षण कवरेज की गारंटी दी जा सकती है, जिससे सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण (SPC) प्राप्त किया जा सकता है।
बड़े पैमाने पर, केवल विशिष्ट प्रकार के सोल्डर पेस्ट संदूषण का एक बहुत छोटा हिस्सा वास्तव में मौजूद है, और इन सोल्डर पेस्ट संदूषकों की पीढ़ी को कुछ विशिष्ट उत्पादन उपकरणों से जोड़ा जा सकता है। कई मामलों में, आप सोल्डर पेस्ट संदूषण की घटना को एक विशिष्ट उपकरण के लिए भी जिम्मेदार ठहरा सकते हैं। हालाँकि, कुछ चरों के लिए, जैसे घटक ऑफसेट (रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान स्व-सुधार प्रभाव के कारण), एक विशिष्ट उत्पादन चरण का पता लगाना असंभव है। इसलिए, सभी सोल्डर पेस्ट संदूषण का पता लगाने के लिए, उत्पादन लाइन पर प्रत्येक उत्पादन चरण पर 100% निरीक्षण करना आवश्यक है। हालाँकि, वास्तविकता में, आर्थिक विचारों के कारण, पीसीबी निर्माता प्रत्येक प्रक्रिया पूरी होने के बाद प्रत्येक सर्किट बोर्ड का परीक्षण नहीं कर सकते हैं। इसलिए, प्रक्रिया इंजीनियरों और गुणवत्ता नियंत्रण प्रबंधकों को इस बात पर सावधानीपूर्वक विचार करना चाहिए कि निरीक्षण में निवेश और बढ़ी हुई उत्पादन से मिलने वाले लाभों के बीच सबसे अच्छा संतुलन कैसे बनाया जाए।
आम तौर पर, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, आप उत्पादन लाइन में चार उत्पादन चरणों में से किसी एक के बाद प्रभावी ढंग से AOI लागू कर सकते हैं। निम्नलिखित पैराग्राफ क्रमशः एसएमटी पीसीबी उत्पादन लाइन पर चार अलग-अलग उत्पादन चरणों के बाद AOI के अनुप्रयोग का परिचय देंगे। हम मोटे तौर पर AOI को दो श्रेणियों में विभाजित कर सकते हैं: समस्या निवारण और समस्या का पता लगाना। निम्नलिखित विवरण में, सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग, (सतह माउंट) डिवाइस प्लेसमेंट और घटक प्लेसमेंट के बाद निरीक्षण को समस्या निवारण के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जबकि अंतिम चरण - रिफ्लो सोल्डरिंग के बाद निरीक्षण - को समस्या का पता लगाने के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, क्योंकि इस चरण में निरीक्षण दोषों की घटना को रोक नहीं सकता है।
◆ सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग के बाद: बड़े पैमाने पर, दोषपूर्ण सोल्डरिंग दोषपूर्ण सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग से उत्पन्न होती है। इस स्तर पर, आप पीसीबी पर सोल्डरिंग दोषों को आसानी से और आर्थिक रूप से हटा सकते हैं। अधिकांश 2-डी डिटेक्शन सिस्टम सोल्डर पेस्ट ऑफसेट और तिरछापन, अपर्याप्त सोल्डर पेस्ट क्षेत्रों के साथ-साथ सोल्डर स्पलैश और शॉर्ट सर्किट की निगरानी कर सकते हैं। 3-डी सिस्टम सोल्डर की मात्रा भी माप सकता है।
(चिप) उपकरणों की प्लेसमेंट के बाद: इस चरण में पता लगाने से लापता घटकों, विस्थापन, (चिप) उपकरणों के तिरछापन और (चिप) उपकरणों के दिशात्मक दोषों का पता लगाया जा सकता है। यह डिटेक्शन सिस्टम क्लोज-पिच और बॉल ग्रिड एरे (BGA) घटकों को जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैड पर सोल्डर पेस्ट की भी जांच कर सकता है।
◆ घटक माउंटिंग के बाद: उपकरण द्वारा पीसीबी पर घटक माउंट करने के बाद, डिटेक्शन सिस्टम पीसीबी पर लापता, ऑफसेट और तिरछे घटकों की जांच कर सकता है, और घटक ध्रुवता में त्रुटियों का भी पता लगा सकता है।
रिफ्लो सोल्डरिंग के बाद: उत्पादन लाइन के अंत में, डिटेक्शन सिस्टम घटकों के लापता, ऑफसेट और तिरछापन के साथ-साथ सभी ध्रुवता पहलुओं में दोषों की जांच कर सकता है। सिस्टम को सोल्डर जोड़ों की शुद्धता के साथ-साथ अपर्याप्त सोल्डर पेस्ट, सोल्डरिंग के दौरान शॉर्ट सर्किट और उठे हुए पैरों जैसे दोषों का भी पता लगाना चाहिए।
यदि आवश्यक हो, तो आप चरणों 2, 3 और 4 में पता लगाने के लिए ऑप्टिकल कैरेक्टर रिकॉग्निशन (OCR) और ऑप्टिकल कैरेक्टर वेरिफिकेशन (OCV) विधियों को भी जोड़ सकते हैं।
विभिन्न डिटेक्शन विधियों के पेशेवरों और विपक्षों पर इंजीनियरों और निर्माताओं की चर्चा हमेशा अंतहीन होती है। वास्तव में, चयन के मुख्य मानदंड घटकों और प्रक्रियाओं के प्रकार, दोष स्पेक्ट्रम और उत्पाद विश्वसनीयता की आवश्यकताओं पर केंद्रित होने चाहिए। यदि कई BGA, चिप-स्केल पैकेजिंग (CSP), या फ्लिप-चिप घटकों का उपयोग किया जाता है, तो डिटेक्शन सिस्टम को इसकी प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए पहले और दूसरे चरणों में लागू करने की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, चौथे चरण के बाद निरीक्षण करने से कम-अंत उपभोक्ता वस्तुओं में दोषों की प्रभावी ढंग से पहचान की जा सकती है। एयरोस्पेस, चिकित्सा और सुरक्षा उत्पादों (ऑटोमोटिव एयरबैग) में उपयोग किए जाने वाले PCBS के लिए, अत्यधिक सख्त गुणवत्ता आवश्यकताओं के कारण, उत्पादन लाइन पर कई स्थानों पर, विशेष रूप से दूसरे और चौथे चरणों के बाद निरीक्षण करना आवश्यक हो सकता है। इस प्रकार के पीसीबी के लिए, निरीक्षण के लिए एक्स-रे का चयन किया जा सकता है।
यदि उत्पादन लाइन पर उपयोग किए जाने वाले AOI का मूल्यांकन किया जाना है, तो उन प्रणालियों के बीच अंतर करना आवश्यक है जो केवल पता लगा सकती हैं और जो माप कर सकती हैं।
डिटेक्शन सिस्टम जो केवल लापता घटकों और गलत प्लेसमेंट जैसे दोषों की तलाश कर सकते हैं, प्रक्रिया नियंत्रण के लिए उपकरण प्रदान नहीं कर सकते हैं, इसलिए उनका उपयोग PCBS की उत्पादन प्रक्रिया को बेहतर बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है। इंजीनियरों को अभी भी उत्पादन प्रक्रिया को मैन्युअल रूप से समायोजित करना होगा। हालाँकि, ये डिटेक्शन सिस्टम तेज़ और सस्ते दोनों हैं।
दूसरी ओर, माप प्रणाली प्रत्येक घटक के लिए सटीक डेटा प्रदान कर सकती है, जो उत्पादन प्रक्रिया मापदंडों को मापने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। ये सिस्टम डिटेक्शन सिस्टम की तुलना में अधिक महंगे हैं, लेकिन जब आप उन्हें SPC सॉफ़्टवेयर के साथ एकीकृत करते हैं, तो माप प्रणाली उत्पादन प्रक्रिया को बेहतर बनाने के लिए आवश्यक जानकारी प्रदान कर सकती है।
कुल मिलाकर, लोगों के लिए केवल त्रुटि रिपोर्टिंग की सटीकता दर, यानी, वास्तविक त्रुटियों (सटीक त्रुटि रिपोर्टिंग) से लेकर झूठे अलार्म (झूठी त्रुटि रिपोर्टिंग) के अनुपात के आधार पर डिटेक्शन सिस्टम की गुणवत्ता का मूल्यांकन करना व्यापक नहीं है। यदि किसी माप प्रणाली का मूल्यांकन किया जाना है, तो छोटे सहिष्णुता सीमा के भीतर माप प्रणाली की सटीकता के मूल्यांकन परिणामों पर भी भरोसा करना आवश्यक है। सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण
अंत में, यदि आप AOI सिस्टम से डेटा का प्रभावी ढंग से उपयोग करना चाहते हैं ताकि आपको उत्पादन प्रक्रिया को नियंत्रित करने में मदद मिल सके, जिससे आपकी कंपनी उच्च उत्पादन और अधिक लाभ प्राप्त कर सके, तो आपको निम्नलिखित जानकारी में महारत हासिल करनी होगी:
सटीक माप डेटा
प्रजनन योग्य और दोहराने योग्य माप
◆ समय और स्थान में घटनाओं के माप के करीब
साथ ही वास्तविक समय माप प्रक्रिया और उत्पादन प्रक्रिया से संबंधित सभी जानकारी
प्रिंटिंग या माउंटिंग प्रक्रिया के दौरान एक AOI सिस्टम स्थापित करने से आपको उत्पादन प्रक्रिया के दौरान जमा होने वाले अन्य प्रक्रिया चरों को खत्म करने में मदद मिल सकती है। यह मानते हुए कि आप रिफ्लो सोल्डरिंग के बाद घटकों की स्थिति में बदलाव की माप करते हैं, आपके द्वारा एकत्र किया गया डेटा माउंटिंग प्रक्रिया की सटीकता को प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है। आपको माउंटिंग के बाद और रिफ्लो सोल्डरिंग के बाद दोनों परिणाम मापने चाहिए। लेकिन यह जानकारी डिवाइस माउंटिंग को नियंत्रित करने के लिए लगभग बेकार है। निगरानी विकास के रुझान को देखते हुए, उस प्रक्रिया के पास एक AOI सिस्टम स्थापित करना जिसकी आपको निगरानी करनी चाहिए, एक पैरामीटर को जल्दी से सही कर सकता है जो अगले चरण में प्रवेश करने वाला है। साथ ही, निकट-रेंज डिटेक्शन डिटेक्शन प्रक्रिया से पहले गैर-अनुपालन वाले PCBS की संख्या को भी कम कर सकता है।
हालांकि इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में अधिकांश AOI उपयोगकर्ता अभी भी केवल पोस्ट-सोल्डरिंग निरीक्षण पर ध्यान केंद्रित करते हैं, घटकों और PCBS के लघुकरण का भविष्य का रुझान अधिक प्रभावी क्लोज-लूप प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होगी। AOI सिस्टम जो प्रभावी डिटेक्शन और माप समाधान प्रदान कर सकते हैं, अधिक से अधिक उपयोगकर्ताओं को आकर्षित करेंगे, और इंजीनियर भी इस तरह के सिस्टम में निवेश को अधिक सार्थक मानेंगे। सभी ग्राहकों के लिए, AOI उत्पाद उत्पादन लाइनों में सुधार और तैयार उत्पादों की उपज बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता रहेगा।
