Bagi pengeluar elektronik perubatan, kos kecacatan terlepas bukan sekadar sekerap, kerja semula atau tuntutan jaminan; ia merangkumi keselamatan pesakit dan risiko pematuhan peraturan. Monitor pesakit, papan kawalan ventilator dan peranti diagnostik boleh mempunyai sambungan pateri yang tidak mencukupi, kaki komponen terangkat atau sambungan yang lemah yang melepasi ujian kefungsian, tetapi tidak dikesan sehingga produk digunakan. Bagi pengeluar yang perlu mengendalikan PCBA perubatan kebolehpercayaan tinggi, setiap pemeriksaan perlu melangkaui sekadar mengesan kecacatan dan mencegahnya daripada berlaku.
Keperluan ini telah menyebabkan industri beralih daripada sistem pemeriksaan 2D kepada yang lebih canggih3D SPI(Pemeriksaan Pes Tampal) dan3D AOI(Pemeriksaan Optik Berautomasi). Teknologi-teknologi ini, yang berfungsi bersama, menyediakan pengukuran dimensi, maklum balas proses, dan data kualiti boleh jejak yang membolehkan pengesanan lebih banyak kecacatan dan kawalan proses semasaProses pemasangan SMT.
Keterbatasan Pemeriksaan 2D Tradisional
Dalam sistem SPI dan AOI 2D konvensional, pemasangan dinilai terutamanya berdasarkan kontras imej, rupa permukaan dan pengecaman coraknya. Sistem ini berguna untuk pelbagai aplikasi, tetapi semakin kurang sesuai digunakan apabila PCBA dihasilkan dengan komponen yang lebih kecil, julat proses yang lebih ketat dan padang (pitch) yang lebih halus.
Tiga jenis kecacatan ditunjukkan sebagai contoh masalah yang berkaitan dengan pemeriksaan visual 2D.
Kekurangan Isipadu Pateri
Sistem SPI 2D boleh mengesahkan sama ada pes pateri terdapat di kawasan yang sesuai dan sama ada ia berada atau tidak berada pada kedudukan yang betul. Ia tidak boleh mengukur secara langsung ketinggian atau isipadu lapisan pes tersebut.
Ini bermakna satu timbunan pes dalam imej 2D mungkin kelihatan baik tetapi sebenarnya bersaiz lebih kecil daripada yang diperlukan untuk menghasilkan sambungan pateri yang baik semasa proses refluks. Kecacatan ini boleh berlaku semasa proses pencetakan, tetapi mungkin tidak dikesan sehinggalah ke peringkat seterusnya dalam proses pembuatan apabila kerja pembaikan menjadi lebih mahal dan analisis punca masalah menjadi lebih mencabar.
Sambungan Sejuk dan Pembasahan Tidak Lengkap
Satu lagi kesukaran mungkin disebabkan oleh sambungan sejuk atau penggabungan yang lemah pada sambungan pateri. Dalam banyak keadaan, sambungan ini tidak memenuhi keperluan ikatan metalurgi, namun ia masih kelihatan baik secara visual.
Disebabkan oleh hakikat bahawa penampilan luaran dinilai dalam AOI 2D dan bukan geometri tiga dimensi, adalah sukar untuk menentukan keadaan sedemikian hanya dengan ciri-ciri imej. Kelemahan ini boleh muncul sebagai kegagalan berselang-seli atau kekal di bawah kitaran haba, getaran, dan tekanan pensterilan serta tekanan persekitaran lain yang lazim dalam produk perubatan.
Kecacatan Koplanar dan Kesan Batu Nisan
Sekatan ketiga ialah kecacatan sepanjang paksi Z. Lead ini mungkin terangkat dari papan, satu komponen mungkin mempunyai kaki yang tidak koplanar, dan perintang cip jenis “tombstone” mungkin kelihatan baik dari atas, tetapi sebenarnya mempunyai perbezaan ketinggian menegak yang besar.
Keadaan ini mungkin tidak dapat dikenal pasti dengan boleh dipercayai menggunakan sistem pemeriksaan 2D, melainkan ketinggian diukur secara langsung. Namun, kecacatan ini boleh memberi kesan buruk terhadap keutuhan dan kebolehpercayaan sambungan pateri.
3D SPI: Mencegah Kecacatan dari Puncanya
Kelebihan utama SPI 3D ialah ia mengukur isipadu mendapan pes pateri di samping menjalankan analisis 2D.
Sistem ini menghasilkan model 3D bagi setiap lapisan pes pateri ketika ia dicetak, melalui profilometri cahaya berstruktur. Parameter yang diukur termasuk isipadu, ketinggian, keluasan, anjakan kedudukan dan bentuk lapisan tersebut dan dibandingkan dengan had proses yang ditetapkan.
Ini akan memberikan maklumat yang jauh lebih lengkap tentang kualiti cetakan. SPI 3D bukan sahaja akan mengesahkan kehadiran pes pada pad, ia juga akan mengesahkan sama ada kuantiti bahan yang betul telah didepositkan untuk menghasilkan sambungan pateri yang boleh diterima selepas refluks.
Maklumat tambahan ini amat penting terutamanya bagi pemasangan perubatan yang kerap mengandungi pakej padang halus, komponen pasif bersaiz miniatur dan susun atur yang padat.
Kawalan Proses Gelung Tertutup
Pengeluar moden, sistem SPI 3-D menawarkan kelebihan berbanding pengesanan kecacatan. Data pemeriksaan boleh dipindahkan terus ke pencetak stensil, sekali gus membentuk satusistem kawalan proses gelung tertutup.
Sistem ini dapat mengesan hanyutan proses dalam jumlah pes, penjajarannya dan kualiti cetakan sebelum ia mula menyebabkan sejumlah besar kecacatan. Langkah pembetulan boleh merangkumi pembetulan penjajaran cetakan, parameter cetakan, dan/atau tetapan pencetak, bergantung pada konfigurasi platform.
Proses gelung tertutup ini menjadikan SPI sebagai alat kawalan proses dan bukannya sekadar pemeriksaan kualiti. Sistem ini menghalang penciptaan kecacatan, bukannya mengenal pasti kecacatan selepas ia berlaku.
Mengawal pematerian pes pateri pada peringkat percetakan ialah salah satu faktor yang boleh memberi kesan ketara kepada kualiti pematerian seterusnya dan seterusnya hasil serta kebolehpercayaan SMT.
3D AOI: Mengesahkan Kualiti Pemasangan Selepas Reflow
3D SPI digunakan untuk mencegah kecacatan sebelum reflow, 3D AOI digunakan untuk memastikan kualiti pemasangan siap selepas penyolderan.
Walaupun AOI 2D tradisional mengukur keamatan dan rupa sesuatu imej, AOI 3D mengukur ketinggian (atau nilai z) imej dengan menggunakan laser untuk membina peta topografi papan yang telah dipasang. Setiap ciri yang diperiksa mempunyai nilai paksi-z yang boleh diukur, membolehkan pemeriksaan dimensi dan bukan sekadar pemeriksaan visual.
Ini akan membolehkan sistem menilai geometri sendi dunia sebenar dan penempatan komponen dengan ketepatan yang jauh lebih tinggi.
Pengesanan Solder Tidak Mencukupi
Keupayaan AOI 3D boleh mengesan keadaan pateri yang tidak boleh diterima yang mungkin kelihatan boleh diterima dalam imej 2D. Dengan mengukur ketinggian dan bentuk sambungan pateri, AOI 3D boleh mengesan keadaan pateri tidak mencukupi yang mungkin kelihatan boleh diterima dalam imej 2D konvensional.
Sistem ini bukan sahaja mengenal pasti rupa permukaan sambungan pateri, tetapi juga menggunakan geometri sambungan pateri dan kriteria penerimaan yang ditetapkan untuk meningkatkan pengesanan sambungan yang kurang terisi atau terbentuk dengan tidak baik.
Pengesanan Petunjuk Diangkat
AOI 3D mengukur secara langsung perbezaan ketinggian antara kaki komponen dan pad PCB yang sepadan, untuk pakej gull-wing dan komponen lain.
Punca terangkat yang mungkin tidak dikesan semasa pemeriksaan tradisional dapat dikenal pasti dengan lebih mudah kerana pengukuran adalah berdasarkan geometri sebenar dan bukannya tafsiran imej.
Pengesanan Batu Nisan
Sistem ini membandingkan ketinggian perbezaan antara pengakhiran komponen bagi komponen cip. Ini membolehkan kecacatan tombstone penuh dan separa dikesan, walaupun apabila ia kelihatan baik secara visual dari pandangan “atas ke bawah”.
Pengesanan Jambatan Pateri
Pemetaan ketinggian tiga dimensi juga membantu mengesan jambatan pateri antara konduktor bersebelahan. Ini amat berguna untuk pemasangan padang halus di mana keadaan pencahayaan dan pantulan permukaan boleh menyukarkan pemeriksaan 2D konvensional dijalankan.
Walaupun AOI 3D menawarkan manfaat besar dari segi geometri dalam pengesanan kecacatan, terdapat beberapa ciri logam yang tidak dapat dinilai sepenuhnya melalui pemeriksaan optik dan mungkin memerlukan teknik pengesahan lain untuk aplikasi yang sangat kritikal.
Data Pemeriksaan sebagai Bukti Kualiti yang Boleh Dikesan
Apabila keperluan sistem kualiti perubatan seperti FDA, ISO 13485 dan lain-lain telah dilaksanakan, keputusan pemeriksaan mestilah bukti yang objektif dan boleh diambil semula bahawa produk adalah berkualiti baik.
Sistem pemeriksaan 3D moden menyediakan data pengukuran terperinci untuk setiap papan seperti data dimensi, data pemeriksaan dandata kebolehkesanandikaitkan dengan nombor siri unik.
Rekod-rekod ini, apabila disambungkan kepada platform MES, menyediakan sejarah pembuatan yang lengkap yang memudahkan pematuhan peraturan, analisis punca akar, tindakan pembetulan dan penjejakan produk jangka panjang.
Mewujudkan Sistem Pencegahan Kecacatan Bersepadu
Keputusan terbaik diperoleh apabila 3D SPI dan 3D AOI digabungkan sebagai satu sistem pemeriksaan tunggal dan bukannya sebagai stesen pemeriksaan berasingan.
Data SPI digunakan untuk memantau variasi proses sebelum refluks dan data AOI digunakan untuk mengesahkan kualiti pemasangan akhir selepas proses pematerian. Jika kedua-dua set data disediakan kepada pengeluar melalui persekitaran MES yang sama, maka pengeluar mempunyai keterlihatan terhadap keseluruhan proses SMT.
Kedua-dua tren yang diperhatikan semasa pemeriksaan pes dan keputusan AOI berulang mungkin berkaitan dengan kecacatan pemasangan hiliran, dan keputusan AOI berulang boleh membantu menunjukkan punca akar masalah yang berkaitan dengan pencetakan, keadaan stensil, ketepatan penempatan atau prestasi refluks.
Proses maklum balas berterusan ini meningkatkan pemahaman tentang proses, membolehkan tindakan pembetulan yang lebih cepat dan meminimumkan kecacatan yang terlepas serta panggilan palsu (yang tidak perlu).
Disiplin Proses Kekal Penting
Tiada jumlah peralatan pemeriksaan canggih yang dapat memastikan kualiti secara bersendirian! Teknologi pemeriksaan perlu berfungsi dalam rangka kerja kualiti yang berstruktur untuk pembuatan elektronik perubatan.
Tiga aspek adalah utama:
PFMEA (Analisis Mod dan Kesan Kegagalan Proses)untuk menyelaraskan strategi pemeriksaan dengan risiko produk dan mod kegagalan kritikal.
SPC (Kawalan Proses Statistik)untuk menjejaki dan mengesan aliran sebelum kecacatan dapat diwujudkan.
Pemeriksaan Artikel Pertama (FAI)untuk mewujudkan garis dasar proses yang disahkan sebelum pengeluaran berskala penuh bermula.
Amalan ini meletakkan keputusan pemeriksaan ke dalam penggunaan sebagai kawalan proses dan bukan sekadar sebagai rekod lulus/gagal.
Bagi PCBA perubatan, pemeriksaan adalah jauh lebih daripada sekadar pintu gerbang kualiti akhir. Ia merupakan komponen utama dalam sistem kualiti pembuatan. Produk pemeriksaan PCBCart, seperti SPI 3D dengan maklum balas pencetak gelung tertutup dan AOI 3D pasca-reflow, bukanlah produk tambahan pilihan atau pilihan di peringkat program — ia adalah infrastruktur terbina dalam untuk semua program PCBA, terbina dalam platform MES Pintar kami di mana ia menyediakan jejak kebolehkesanan pemeriksaan setiap lot dan pengarkiban nombor siri bertanda laser.
Pasukan kejuruteraan kami bekerjasama dengan pasukan R&D perkakasan perubatan dan pasukan kualiti untuk semakan DFM sehingga kelayakan pengeluaran; menetapkan julat penerimaan SPI dan model kecacatan AOI bagi setiap program berdasarkan campuran komponen yang berbeza, jenis sambungan dan profil risiko penggunaan akhir. Kami sedia membincangkan program anda dengan anda jika anda memerlukan rakan EMS yang dapat memberikan bukti sambungan pateri, data proses gelung tertutup di peringkat papan dan rekod pemeriksaan yang diarkibkan dalam MES bagi setiap pemasangan; dan jika anda mempunyai disiplin proses untuk menyokongnya.
Sumber yang Berguna
•Apakah itu Teknologi Pelekap Permukaan (SMT)?
•Pemeriksaan dan Ujian yang Dijalankan dalam Proses Pemasangan SMT
•Cara Mencegah Pembasahan Pateri yang Lemah
•Keperluan Reka Bentuk PCB SMT Bahagian Tiga Reka Bentuk Susun Atur Komponen
