Italiano numero Sfoglia:0 Autore:Mark Pubblica Time: 2025-12-10 Origine:motorizzato
Nella produzione moderna di SMT, la Guida completa alle macchine SPI dimostra costantemente una regola inviolabile: SPI viene sempre prima di AOI. Sbagliare quest'ordine è l'errore più costoso che una fabbrica possa commettere, perché il 55-70% di tutti i difetti di rifusione iniziano con la stampa della pasta saldante, molto prima che i componenti vengano posizionati.
I PCB di oggi trasportano abitualmente resistori 01005, passo da 0,3 mm BGA e pacchetti impilati multistrato. Un deposito di pasta saldante troppo basso di soli 10 µm può causare un giunto aperto dopo la rifusione, mentre un deposito di pasta saldante di soli 10 µm troppo basso può creare un ponte sotto un QFN da 0,4 mm. Queste tolleranze vanno ben oltre ciò che l’occhio umano o le tradizionali telecamere 2D possono catturare in modo affidabile, motivo per cui l’ispezione 3D automatizzata è diventata non negoziabile nella moderna produzione elettronica.
Molti ingegneri e manager hanno ereditato linee di produzione costruite 10-15 anni fa, quando AOI era l'unica ispezione automatizzata disponibile. Quelle linee funzionano ancora (più o meno), quindi la domanda naturale diventa: 'Se AOI guarda già la scheda finita, abbiamo davvero bisogno di un'altra macchina prima nella linea?' Nel frattempo, ingegneri di processo più giovani che si sono formati su Six-Sigma e CpK osservano gli stessi difetti di stampa ripetersi mese dopo mese e si chiedono perché la fabbrica sta spendendo migliaia di dollari in rilavorazioni invece di prevenire il problema alla fonte.
SPI ( Solder Paste Inspection ) viene installato immediatamente dopo la stampante stencil e prima della prima macchina pick-and-place. Utilizza luce strutturata o laser per creare una vera mappa 3D di ogni singolo deposito di pasta saldante. In pochi secondi misura il volume (nL), l'altezza (μm), l'area (mm²), la posizione X/Y e la forma di ogni pad sulla tavola. Se qualcosa è fuori tolleranza, la scheda viene rifiutata oppure la stampante riceve la correzione a circuito chiuso in tempo reale prima che venga stampata la scheda successiva.
AOI ( ispezione ottica automatizzata ) si trova dopo il forno di rifusione. Vengono acquisite immagini a colori 2D o 3D ad alta risoluzione della scheda completamente assemblata. Verifica la presenza di parti mancanti, parti errate, polarità invertita, rimozione definitiva, cavi sollevati, saldatura insufficiente, ponti e problemi visibili di bagnatura. Poiché la saldatura si è già sciolta, AOI può solo dirti cosa è andato storto, ma non può impedire che si verifichi il difetto.
SPI è una medicina preventiva: impedisce che una pasta saldante scadente entri in contatto con un componente. AOI è l'autopsia: ti dice quali tavole sono già morte o in fin di vita. Uno ti fa risparmiare denaro a monte, l'altro evita che il tuo cliente riceva un prodotto scadente a valle. Entrambi sono importanti, ma non sono intercambiabili.
Molte vecchie fabbriche di elettronica di consumo utilizzano ancora linee solo AOI perché 'è così che abbiamo sempre fatto'. Queste linee in genere producono semplici schede a doppia faccia con componenti 0603/0402 e passo di 0,5 mm+. La stampa è considerata sufficientemente stabile, la rilavorazione è economica e il management odia aggiungere nuove macchine. Il risultato è accettabile per i prodotti a basso costo, ma il tasso di difetti si attesta tranquillamente a 500–2000 ppm.
Gli ingegneri focalizzati sui processi, soprattutto nei settori automobilistico, medico e delle telecomunicazioni, trattano la stampa della pasta saldante come la fase più critica e variabile dell'intera linea. Sanno che una volta che la pasta è sbagliata, nessun posizionamento perfetto o profilo di rifusione perfetto può salvare il giunto. Il loro mantra è 'misurare e correggere la pasta prima di spendere soldi per posizionarvi sopra componenti costosi'.
I principali produttori a contratto e OEM ora trattano SPI + AOI nello stesso modo in cui trattano stampante + pick-and-place: semplicemente non puoi costruire una linea seria senza entrambi. L’investimento è giustificato da una resa al primo passaggio che abitualmente supera il 99,5% e da costi di rilavorazione che scendono del 60–80%. In queste fabbriche il dibattito non è più 'SPI o AOI?' ma 'Quale modello SPI ci offre il ROI più veloce?'
IPC-7912 , iNEMI e decine di studi indipendenti condotti negli ultimi 15 anni mostrano costantemente la stessa ripartizione: la stampa della pasta saldante rappresenta il 55–70% di tutti i difetti di assemblaggio, il posizionamento il 10–15%, la rifusione il 10–15% e tutto il resto. Anche una macchina pick-and-place perfettamente sintonizzata non è in grado di superare un volume di pasta o un offset scadenti.
Riparare un difetto di stampa a SPI non costa praticamente nulla: la scheda viene semplicemente pulita e ristampata. La correzione dello stesso difetto in AOI dopo la rifusione richiede un ritocco manuale, l'eventuale rimozione del componente, una verifica a raggi X e una rifusione, il che è facilmente 20-50 volte più costoso. Se il difetto non viene rilevato dal cliente, il costo può raggiungere centinaia o migliaia di dollari per scheda in richieste di garanzia e perdita di reputazione.
Troppa poca pasta → altezza del raccordo insufficiente → giunto aperto o debole. Troppa pasta → sfere o ponti di saldatura in eccesso sotto dispositivi a passo fine. Incolla sfalsato di 50 µm → tombstone su piccoli componenti di chip. Variazione di altezza → vuoti all'interno di BGA palline che AOI non può vedere ma che i raggi X troveranno in seguito. Ognuno di questi guasti è prevedibile al 100% dai dati incollati in 3D forniti solo da SPI.
SPI viene eseguito prima che venga posizionato qualsiasi componente, quindi non ha modo di sapere se la macchina di prelievo e posizionamento ha successivamente afferrato la bobina sbagliata o saltato completamente una parte. Anche gli errori di polarità sui condensatori o sui diodi polarizzati sono invisibili a SPI perché la pasta sembra identica indipendentemente dall'orientamento.
Anche con una pasta perfetta, un ugello può far cadere una parte di 100 µm dal tampone, oppure un riscaldamento non uniforme può causare la rimozione definitiva durante il riflusso. Questi shock meccanici o uno scarso vuoto possono sollevare un vantaggio su un QFP. SPI non vede nessuno di questi perché si verificano molto tempo dopo la sua finestra di ispezione.
Il cuscino a testa in giù, la non bagnatura, la dewetting e alcuni tipi di svuotamento diventano visibili solo dopo che la saldatura si è sciolta e raffreddata. Le telecamere a colori e l'illuminazione angolata di AOI sono progettate specificamente per catturare questi problemi a livello superficiale che SPI non ha mai la possibilità di vedere.
L'unica sequenza utilizzata oggi dalle fabbriche di livello mondiale è: stampante stencil → SPI → sparatrucioli ad alta velocità → posizionatore flessibile → forno di rifusione → AOI → ( raggi X o ICT opzionali ). Questo ordine non è arbitrario. Segue la sequenza temporale naturale della creazione dei difetti: prima prevenire i problemi di stampa, quindi prevenire i problemi di posizionamento, quindi verificare il risultato finale dopo la saldatura. L'inversione di qualsiasi passaggio aumenta notevolmente il rischio di rilavorazione e di fuga.
I moderni sistemi SPI come I.C.T-S510 e I.C.T-S1200 inviano dati di offset e volume in tempo reale alla stampante (controllo a circuito chiuso). La stampante regola automaticamente la pressione della racla, la velocità o la frequenza di pulizia dello stencil sul pannello successivo. Entro 3-5 tavole il processo si stabilizza tipicamente su CpK > 1,67. Una volta bloccata la stampa, le macchine pick-and-place ricevono ogni volta tamponi perfetti, riducendo drasticamente gli allarmi relativi al posizionamento a valle.
Con la stampa già sotto controllo, il lavoro di AOI diventa molto più semplice e accurato. Le false chiamate diminuiscono del 60–80% perché AOI non deve più indovinare se un giunto di saldatura marginale è causato da una cattiva pasta o da un cattivo posizionamento. AOI ora può concentrarsi sui veri errori di posizionamento e sui problemi post-riflusso, diventando un vero e proprio gatekeeper finale anziché una stazione di risoluzione dei problemi generale.
I pannelli consumer fronte-retro con 0603 e parti più grandi, passo ≥ 0,5 mm, stencil e incolla molto stabili, tirature elevate a basso mix e obiettivi di qualità rilassati (≤ 1000 ppm) a volte possono sopravvivere solo con AOI. La rilavorazione è poco costosa, i guasti sul campo sono rari e la direzione accetta la stazione di ritocco occasionale. Queste linee stanno diventando ogni anno più rare, ma esistono ancora nei mercati orientati ai costi.
Elettronica automobilistica ( AEC-Q100/104 ), dispositivi medici ( ISO 13485 ), prodotti aerospaziali/militari (IPC Classe 3), infrastrutture 5G, schede madri per server, qualsiasi cosa con componenti 01005/008004, passo ≤ 0,4 mm BGA o pacchetti con terminazione inferiore richiedono tutti 3D SPI. Le politiche zero difetti e i costi di garanzia nell'ordine di migliaia di dollari per scheda non lasciano spazio a 'ce la faremo a AOI.'
Anche le fabbriche con capitale limitato possono giustificare prima SPI. Il recupero tipico dell'investimento è di 6-12 mesi grazie alla riduzione degli scarti, al risparmio di manodopera rilavorata e al solo miglioramento della resa. Molti clienti riferiscono che l'aggiunta di SPI ha ridotto le loro stazioni di rilavorazione AOI da tre turni a un turno e ha ridotto i resi dei clienti del 90%. Il calcolo è semplice: prevenire un pallet difettoso di PCB automobilistico ripaga l'intera macchina SPI.
2D SPI misura solo l'area e può essere ingannato dalle variazioni di altezza dell'incollaggio. Il vero 3D SPI (moiré a sfasamento o triangolazione a doppio laser) misura il volume e l'altezza effettivi con una risoluzione ≤ 1 µm. Per qualsiasi cosa inferiore a 0402 o passo 0,5 mm, 2D è obsoleto e genererà eccessivi falsi scarti o mancati risultati.
Cercare una risoluzione in altezza ≥ 2 µm, GR&R < 10% a 6σ e tempo di ispezione ≤ 12 secondi per uno smartphone tipico PCB. Il modello I.C.T-S510 raggiunge 8–10 secondi per scheda con una risoluzione di 1 µm, mentre il modello più grande I.C.T-S1200 gestisce pannelli da 600 × 600 mm in meno di 20 secondi con la stessa precisione.
I moderni SPI devono importare direttamente dati Gerber e CAD, generare automaticamente programmi di ispezione in pochi minuti, visualizzare grafici CpK in tempo reale e inviare automaticamente i valori di correzione alle stampanti DEK/Minami/Panasonic/GKG. Senza queste funzionalità stai acquistando la tecnologia di ieri.
Scegli macchine con calibrazione della lastra di vetro completamente automatica (routine giornaliera di 30 secondi), ottica con compensazione della temperatura e unità di proiezione sigillate. I.C.T-S510 e I.C.T-S1200 includono entrambi queste funzionalità e mantengono una ripetibilità < 1 µm anno dopo anno con un intervento minimo dell'operatore.
No. AOI ispeziona dopo il reflow, quando il danno è già fatto. Non può misurare il volume o l'altezza della pasta saldante prima del posizionamento dei componenti, quindi non può prevenire giunti freddi, ponti o vuoti causati da errori di stampa.
Per i componenti 0402 e più grandi con passo di 0,5 mm+, a volte il 2D può sopravvivere. Per 0201, 01005, passo 0,4 mm o più fine BGA, solo 3D SPI fornisce i dati di volume e altezza richiesti da IPC-7095 e dagli standard automobilistici.
Sì, in genere il 60–80%. La stampa stabile rimuove le variazioni casuali del volume che confondono gli algoritmi AOI e generano difetti fantasma dei giunti di saldatura.
Sistemi moderni come I.C.T-S510 ispezionano un tipico smartphone PCB in 8-10 secondi e I.C.T-S1200 gestisce pannelli di grandi dimensioni in < 20 secondi. Questi tempi sono trascurabili rispetto ai tempi del ciclo di posizionamento e riflusso.
SÌ. L'IPC-7095D (BGA) e la maggior parte degli standard di qualità del settore automobilistico/medico impongono effettivamente il 3D SPI per garantire tassi di vuoti < 25% e bagnatura affidabile su dispositivi a passo ultra-fine.
