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随着通信技术的飞速发展,电信制造也正面临着前所未有的挑战。各种各样集成度高,混合度高,功能齐全的电路板出现在我们的流水线上,对它们的测试也变得越来越困难,而要求也越来越高。 如今,摆在我们面前的一个问题是:我们如何对这些复杂度高,周期短,产量低的电路板进行可靠的测试从而保证其高质量呢?相信行业中的很多工程师都会想到这样一种测试技术——AXI (自动X光检测).
下面我们来简单介绍一下AXI的背景。 AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。当组装好的线路板沿导轨进入机器内部后,位于线路板上方有一X-Ray发射管,其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器(光学感应器)接受,形成图像。由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅,因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收而呈黑点,产生良好图像,使得对焊点的分析变得相当直观.
因此,简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。前者为透射X射线检验法,对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像,但对于目前广泛使用的双面贴装线路板,效果就会很差,会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。而3D检验法采用分层技术,即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接受面上,由于接受面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰,而其它层上的图像则被消除,故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。 3D X-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点,如BGA等进行多层图像“切片”检测,即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。同时利用此方法还可测通孔(PTH)焊点,检查通孔中焊料是否充实,从而极大地提高焊点连接质量。 AXI在制造行业中的典型应用 X光测试在制造行业中可以根据各行业自身的特点分为两种应用方式:在线测试和离线测试。OEM厂商偏向于在线测试方式;它的特点是产品生产周期长,品种较单一且稳定,长流水线作业。由于电信、航空电子产品高混合度、低到中产量的特性,其制造厂商多采用离线测试方式;它的特点是产品集成度高,电路缺少访问性或受到局限,产量不大且周期短。使用离线测试可以灵活机动地安排测试中具体所采用的方法。 实际应用方案
以我公司为例,我公司属于电信制造行业,所生产的电路板属于自主开发研制,很多部分是高新技术产品,具有电路复杂、集成度高且可访问性不强的特点。我们采用离线测试的方法,这样可以最大程度的利用AXI有限的资源来达到测试最大化的目的。
由于X-RAY采用的是离线测试的方法,也就是说我们所用来测试的X-RAY设备的数量不需要很多,可能只有一台或两台,而生产线的数量却是比较多的,所以势必会造成这样一种情况:大量组装好的板子通过SMT生产线出来后到AXI测试处,形成堆积,造成X-RAY测试的瓶颈。那么在不增加设备成本的情况下如何有效的解决这个矛盾呢?我们在实际的测试过程中遵循这样的原则——合理分配,动态调整,测试均衡。 合理分配 所谓合理分配就是指根据产品的不同特性,如PCB上器件的分布情况、密集程度,以及以往相关的测试数据,来决定对该种电路板上的器件采用多大的测试比率。例如我们有一个产品,电路板上器件排列整齐,SMT贴片故障率低,平时产量也比较大,那我们就采用只测试BGA的方式进行;而另一种产品,由于器件形状差异很大,排列密集,SMT贴片出来的故障率也比较高,那我们就采用对上面器件都进行X-RAY测试(95%以上),从而达到合理分配的目的。 动态调整 动态调整是一种在测试资源有限的情况下不得已采用的方法。由于X-RAY对电路板上器件焊接情况的测试覆盖率可以达到97%以上,高效而且可靠,具有其他测试设备所不具有的优势,所以通过X-RAY测试可以极其有效地找出电路板上的各种装配故障,降低后面工序的维修成本(工序越靠后,维修难度越大,成本越高)。但由于设备资源有限,不可能对所有的板子进行测试,所以我们对每天所需要测试的PBA采用动态调整的方式进行测试。 首先根据生产计划对当日所需测试的板子确定一个测试的比率:如当日有2000块板子生产出来需要测试,而X-RAY对该种板子的最大测试能力为800块,那我就可以确定当天的测试比率为30%。另外考虑到由于该2000块板子可能属于几个种类,所以对每一种类的板子测试时按照其前10块或20块的测试通过率再确定其具体的测试比率,按照有增必有减的原则进行动态调整,从而达到一种合理分配资源的状态。这样既能保证设备的饱满运行,又能最大程度地解决瓶颈问题。 测试均衡 最后我们说一下测试均衡的问题。相信每一个制造行业对电路板的装配测试所采用的手段都不是单一的,而是多种测试方法的组合,有AOI, AXI,ICT等。每一种测试方法都有其各自的特点及兼容性。如何把这些测试设备组合在一起,让它成为一个强有力的“团队”,那就是我们所需考虑的测试策略的问题了。在实际应用中,对于一块板子上所有器件的测试,如果能依托各测试设备的特点,做到测试点和测试方式的合理分布,最后形成一个统一的整体,相信会大大的提高测试效率。 就拿AXI和ICT来讲,ICT由于受到测试点以及测试方法的局限,会有一部分器件无法测试,而它能测试到的部分确能很好地保证其电性能及焊接性能(可能会存在部分焊接缺陷,但不影响最终结果);而X-RAY测试的器件虽然覆盖率广,能保证其焊接性能,但无法对器件的电性能进行测试。所以,如果把ICT测试到的部分从AXI测试中去除,而重点测试ICT无法测试到的部分,从而形成一个互补,那将会大大提高整体的测试效率。当然,这还会牵扯到许多具体的问题,我们要根据总的原则对具体问题做出具体分析,从而制定出实际可行的测试方案。 行业展望 如今,电子制造行业正在飞速地向前发展,各种生产设备和新型器件正在不断地产生,所以各种新的测试技术或设备也必将会不断地被推出,测试技术的各种组合也必将成为测试应用的一个发展趋势。我们必须要不断地学习和探索,才能满足日益复杂的测试要求。
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