針對AOI自動光學(xué)檢測機檢查的PCB整體布局
器件到PCB的邊緣應(yīng)該至少留有3mm(0.12”)的工 藝邊。片式器件必須優(yōu)先于圓柱形器件。布局上建議考慮 傳感器技術(shù),因為有時檢查只能通過垂直(正交)角度,而其他時候又需要一個輔助的角度來進行。
對一個穩(wěn)定的工藝過程來說,一個重要的因素是元器 件,這不僅與PCB上直接的器件布局有關(guān),而且或多或少 也與“工藝流程設(shè)計”有關(guān)。元器件的采購趨勢是盡 可能地便宜,而不管它在顏色、尺寸等參數(shù)上的不同。不 幸的是,這些選擇在日后對AOI或AXI檢查過程中造成的影 響往往被忽略了。始終采用同樣的材料和產(chǎn)品能夠顯著地 減少檢查時間和誤報,而這些問題主要是通過元器件以及 PCB的突然變化而出現(xiàn)的。
IPC-7350標(biāo)準(zhǔn)描述了器件的尺寸,并對某些焊盤的尺 寸提出了建議。根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn),器件的長度和引腳的寬度可 以有一個較大變化范圍,相反,焊盤的尺寸卻是相對固定 的。此外,PCB制造公差的影響相對于這些器件的變化來說 也是是很小的。
通常,設(shè)備能夠檢查 出所有不同單板的顏色, 盡管檢查中的某些細(xì)節(jié)處 理是不倚賴于顏色的。例 如, 一塊白色和一塊綠 色的PCB有著不同的對比 度,因此設(shè)備需要一些特 定的補償。在一種極端情 況下,橋接在亮背景下呈 現(xiàn)黑色,而在另一種極端情況下,橋接在黑背景下卻是呈現(xiàn)出亮色。這里我們建議 使用無光澤的阻焊層。在我們的實踐中,焊盤間(甚至是 細(xì)間距引腳)的區(qū)域也應(yīng)該覆蓋著阻焊層,這個建議也已 經(jīng)被焊料供應(yīng)商所響應(yīng)。
所有印有圖案的PCB也是能夠被檢查的,例如,當(dāng)元 器件的邊框或元器
件本體上的字母單獨出現(xiàn)在組件的某個 區(qū)域從而干擾對其他部分的檢查時,可以手工調(diào)整檢查程 序。盡管如此,在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi),圖案的印刷范圍仍 然有一個較大的選擇,因此,減少非反射性標(biāo)識印刷(黑 或暗黃)值得加以考慮。另外一個可能出現(xiàn)的情況是需要 有選擇地印刷標(biāo)識:例如,當(dāng)某些特定的器件(如霍爾傳 感器)正面向下時就必須印刷成白色;而另一種情況是印 有極性標(biāo)志的有傾斜角的鉭電容器件;這樣能使標(biāo)識和背 景形成鮮明的對比,使得檢查的圖像更加清晰。
設(shè)備可以檢查所有 類型的基準(zhǔn)點,而且任 何構(gòu)件都可以被定義成 一個基準(zhǔn)點。
雖然三個基 準(zhǔn)點可以補償一塊單板的 變形,但通常情況下只需 要確定兩個基準(zhǔn)點就可以 了。每個基準(zhǔn)點至少離單 板邊緣5mm(0.2”)。 十字形、菱形、星形等比較適用,并建議使用統(tǒng)一的黑背 景。此外,十字形的基準(zhǔn)點特別有優(yōu)勢,他們在檢測光下的圖像十分穩(wěn)定且可以被快速和容易地判定。。
設(shè)備有能力檢查所有已知類型的壞板標(biāo)識。板上的任 何構(gòu)件都可以被定義為壞板標(biāo)識。這里建議采用與上述基 準(zhǔn)點的判定相類似的方法,即在可能的情況下,首先通過 檢查整板或已完成組裝的單板上的單個壞板標(biāo)識來進行確 認(rèn)。板上每個單獨的壞板標(biāo)識只有在整板的壞板標(biāo)識檢查失敗后才會被逐一檢查;整板的壞板標(biāo)識應(yīng)該定位于PCB的邊上。
避免焊點反射
焊點的形狀和接觸角是焊點反射的根源。焊點的形成 依賴于焊盤的尺寸、器件的高度、焊錫的數(shù)量和回流工藝 參數(shù)。為了防止焊接反射,應(yīng)當(dāng)避免器件對稱排列。
經(jīng)過波峰焊后,焊點所有的參數(shù)會有很大的變化,這 主要是由于焊爐內(nèi)錫的老化導(dǎo)致焊盤反射特性從光亮到灰 暗,因此,在檢查時算法上必須要包含這些變化。在波峰焊 中,典型的缺
陷是短路和焊珠。當(dāng)檢測到短路時,假如印刷 的圖案或者無反射印刷這兩種情況的減少以及應(yīng)用阻焊層, 就可以消除這些誤報。如果基準(zhǔn)點沒有被阻焊膜蓋住而過波 峰焊,可能會導(dǎo)致一個圓形基準(zhǔn)點上錫成了一個半球,其內(nèi) 在的反射特性將會發(fā)生改變;應(yīng)用十字型作為基準(zhǔn)點或者用 阻焊層覆蓋基準(zhǔn)點,可以防止這種情況的發(fā)生。等離子粘接影響設(shè)備強度的物理因素
1.表面粗糙度:
當(dāng)膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時(接觸角θ<90°),表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度,增加膠粘劑與被粘材料的接觸點密度,從而有利于提高粘接強度。反之,當(dāng)膠粘劑對被粘材料浸潤不良時(θ>90°),表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高。
2.表面處理:
粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵,其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層(如銹蝕)、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”,被粘物的表面處理將影響粘接強度。例如,聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強度,加熱到70-80時處理1-5分鐘,就會得到良好的可粘接表面,這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時,只能在常溫下進行。如在上述溫度下進行,則薄膜的表面處理,采用等離子或微火焰處理。
對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時,希望橡膠表面輕度氧化,故在涂酸后較短的時間,就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結(jié)構(gòu),不利于粘接。
對硫化橡膠表面局部粘接時,表面處理除去脫膜劑,不宜采用大量溶劑洗滌,以免不脫膜劑擴散到處理面上妨礙粘接。
鋁及鋁合金的表面處理,希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶,而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的、相當(dāng)疏松的氧化鋁層,不利于粘接。所以,需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。
3.滲透:
已粘接的接頭,受環(huán)境氣氛的作用,常常被滲進一些其他低分子。例如,接頭在潮濕環(huán)境或水下,水分子滲透入膠層;聚合物膠層在有機溶劑中,溶劑分子滲透入聚合物中。低分子的透入首先使膠層變形,然后進入膠層與被粘物界面。使膠層強度降低,從而導(dǎo)致粘接的破壞。
滲透不僅從膠層邊沿開始,對于多孔性被粘物,低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細(xì)管或裂縫中滲透到被粘物中,進而侵入到界面上,使接頭出現(xiàn)缺陷乃至破壞。滲透不僅會導(dǎo)致接頭的物理性能下降,而且由于低分子物的滲透使界面發(fā)生化學(xué)變化,生成不利于粘接的銹蝕區(qū),使粘接完全失效。
4.遷移:
含有增塑劑被粘材料,由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差,容易從聚合物表層或界面上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界面上就會妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接,造成粘接失效。
5.壓力:
在粘接時,向粘接面施以壓力,使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞,甚至流入深孔和毛細(xì)管中,減少粘接缺陷。對于粘度較小的膠粘劑,加壓時會過度地流淌,造成缺膠。因此,應(yīng)待粘度較大時再施加壓力,也促使被粘體表面上的氣體逸出,減少粘接區(qū)的氣孔。
對于較稠的或固體的膠粘劑,在粘接時施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下,常常需要適當(dāng)?shù)厣邷囟?,以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如,絕緣層壓板的制造、飛機旋翼的成型都是在加熱加壓下進行。
為了獲得較高的粘接強度,對不同的膠粘劑應(yīng)考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力,而對低粘度的膠粘劑施低的壓力。
6.膠層厚度:
較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡、缺陷和早期斷裂,因此應(yīng)使膠層盡可能薄一些,以獲得較高的粘接強度。另外,厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區(qū)所造成的熱應(yīng)力也較大,更容易引起接頭破壞。
7.負(fù)荷應(yīng)力:
在實際的接頭上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的,包括剪切應(yīng)力、剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力。
(1) 切應(yīng)力:由于偏心的張力作用,在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)力集中,除剪切力外,還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時,接頭在剪切應(yīng)力作用下,被粘物的厚度越大,接頭的強度則越大。
(2) 剝離應(yīng)力:被粘物為軟質(zhì)材料時,將發(fā)生剝離應(yīng)力的作用。這時,在界面上有拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用,力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上,因此接頭很容易破壞。由于剝離應(yīng)力的破壞性很大,在設(shè)計時盡量避免采用會產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式。電暈機表面處理和等離子表面處理的不同點:
1.等離子表面處理除了輝光放電外,還包括電伏放電,所產(chǎn)生的能量更強,能達到52達因以上的附著力,而電暈機一般只能達到32-36達因的附著力。
2.電暈機能處理寬幅并且附著力要求不是很高的材料,比如布匹,薄膜、塑料膜一類的東西。而等離子表面處理一般單噴頭處理的寬度僅為50mm,需要通過多個噴頭的組合能實現(xiàn)寬幅的處理。處理寬幅的時候成本會更高,但是處理效果好。