게시: 2025-12-10 원산지 : 강화 된
최신 SMT 프로덕션에서 SPI 기계에 대한 완전한 가이드는 하나의 깨지지 않는 규칙을 일관되게 증명합니다. 즉, SPI는 항상 AOI 앞에 옵니다. 이 주문을 잘못하는 것은 공장에서 저지를 수 있는 가장 큰 비용의 실수입니다. 전체 리플로우 결함의 55~70%가 부품이 배치되기 훨씬 전인 솔더 페이스트 인쇄에서 시작되기 때문입니다.
오늘날의 PCB는 일반적으로 01005 저항기, 0.3mm 피치 BGA 및 다층 적층 패키지를 운반합니다. 솔더 페이스트 용착량이 10μm만 너무 낮으면 리플로우 후 개방형 접합이 발생할 수 있으며, 5μm가 너무 많으면 0.4mm QFN 아래에 브리지가 생성될 수 있습니다. 이러한 허용 오차는 사람의 눈이나 기존 2D 카메라가 안정적으로 포착할 수 있는 수준을 훨씬 뛰어넘기 때문에 현대 전자 제조에서 자동화된 3D 검사가 협상의 여지가 없는 이유입니다.
많은 엔지니어와 관리자는 AOI가 유일한 자동화 검사였던 10~15년 전에 구축된 생산 라인을 물려받았습니다. 이러한 라인은 여전히 작동하므로 자연스러운 질문은 다음과 같습니다. 'AOI가 이미 완성된 보드를 보면 라인 초기에 다른 기계가 정말로 필요한가요?' 한편 Six-Sigma 및 CpK에 대해 교육을 받은 젊은 프로세스 엔지니어는 동일한 인쇄 결함이 매달 반복되는 것을 보고 공장이 문제를 소스에서 방지하는 대신 재작업에 수천 달러를 지출하는 이유를 궁금해합니다.
SPI( 솔더 페이스트 검사 )는 스텐실 프린터 바로 뒤와 첫 번째 픽 앤 플레이스 기계 앞에 설치됩니다. 이는 구조광 또는 레이저를 사용하여 모든 단일 솔더 페이스트 증착물의 진정한 3D 맵을 생성합니다. 몇 초 안에 보드에 있는 모든 패드의 부피(nL), 높이(μm), 면적(mm²), X/Y 위치 및 모양을 측정합니다. 허용 오차를 벗어나는 것이 있으면 보드가 거부되거나 프린터는 다음 보드가 인쇄되기 전에 실시간 폐쇄 루프 수정을 받습니다.
AOI ( 자동 광학 검사 )는 리플로우 오븐 뒤에 위치합니다. 완전히 조립된 보드의 고해상도 2D 또는 3D 컬러 이미지를 가져옵니다. 누락된 부품, 잘못된 부품, 역극성, 삭제 표시, 들어 올려진 리드, 불충분한 납땜, 브리지 및 눈에 보이는 젖음 문제를 확인합니다. 땜납이 이미 녹았기 때문에 AOI는 무엇이 잘못되었는지 알려줄 수 있을 뿐입니다. 애초에 결함이 발생하는 것을 방지할 수는 없습니다.
SPI은 예방약입니다. 이는 불량 솔더 페이스트가 구성 요소와 만나는 것을 방지합니다. AOI은 부검입니다. 어떤 보드가 이미 죽었거나 죽어가고 있는지 알려줍니다. 하나는 업스트림에서 비용을 절약하고, 다른 하나는 고객이 다운스트림에서 불량 제품을 받는 것을 방지합니다. 둘 다 중요하지만 서로 바꿔 사용할 수는 없습니다.
많은 오래된 가전제품 공장에서는 여전히 AOI 전용 라인을 운영하고 있습니다. 왜냐하면 '우리가 항상 그렇게 해왔기 때문'입니다. 이 라인은 일반적으로 0603/0402 구성 요소와 0.5mm 이상의 피치를 갖춘 간단한 양면 보드를 생산합니다. 인쇄는 충분히 안정적이고 재작업 비용이 저렴하며 경영진은 새 기계를 추가하는 것을 싫어합니다. 결과는 저가형 제품에서는 받아들일 수 있지만 결함률은 조용히 500~2000ppm에 머물고 있습니다.
특히 자동차, 의료 및 통신 분야의 프로세스 중심 엔지니어는 솔더 페이스트 인쇄를 전체 라인에서 가장 중요하고 가장 가변적인 단계로 취급합니다. 그들은 일단 페이스트가 잘못되면 아무리 완벽한 배치나 완벽한 리플로우 프로필로도 접합부를 구할 수 없다는 것을 알고 있습니다. 그들의 진언은 '값비싼 부품을 배치하기 전에 페이스트를 측정하고 수정하는 것입니다.'입니다.
주요 계약 제조업체 및 OEM은 이제 프린터 + 픽 앤 플레이스를 취급하는 것과 동일한 방식으로 SPI + AOI을 취급합니다. 둘 다 없이는 진지한 라인을 구축할 수 없습니다. 일반적으로 99.5%를 초과하는 1차 수율과 60~80% 감소하는 재작업 비용으로 투자가 정당화됩니다. 이러한 공장에서는 더 이상 'SPI 또는 AOI?'에 대한 논쟁이 아니라 '가장 빠른 ROI를 제공하는 SPI 모델은 무엇입니까?'입니다.
지난 15년 동안 완벽하게 조정된 픽 앤 플레이스 기계라도 나쁜 페이스트 양이나 오프셋을 극복할 수는 없습니다.IPC-7912 , iNEMI 및 수십 개의 독립적인 연구는 동일한 분석을 일관되게 보여줍니다. 솔더 페이스트 인쇄는 모든 어셈블리 결함의 55~70%, 배치 10~15%, 리플로우 10~15%, 나머지는 모두 차지합니다.
SPI에서 인쇄 결함을 수정하는 데는 비용이 거의 들지 않습니다. 보드를 청소하고 다시 인쇄하기만 하면 됩니다. 리플로우 후 AOI에서 동일한 결함을 수정하려면 수동 수정, 가능한 구성요소 제거, X선 확인 및 재리플로우가 필요하며 비용이 20~50배 더 비쌉니다. 결함이 고객에게 전달되면 보증 청구 및 평판 상실로 인한 비용이 보드당 수백 또는 수천 달러로 증가할 수 있습니다.
페이스트가 너무 적음 → 필렛 높이가 부족함 → 조인트가 열리거나 약함. 페이스트가 너무 많음 → 미세 피치 장치 아래에 과도한 솔더 볼 또는 브리지가 있습니다. 50 µm만큼 오프셋된 페이스트 → 소형 칩 부품에 툼스토닝. 높이 변화 → AOI 볼 수 없지만 나중에 X-ray로 찾을 수 있는 BGA 공 내부의 빈 공간. 이러한 모든 실패는 SPI만이 제공하는 3D 페이스트 데이터를 통해 100% 예측 가능합니다.
SPI는 구성 요소가 배치되기 전에 실행되므로 는지 또는 부품을 완전히 건너뛰었는지 알 수 없습니다 . 픽 앤 플레이스 기계가 나중에 잘못된 릴을 잡았 페이스트가 방향에 관계없이 동일하게 보이기 때문에 극성 커패시터 또는 다이오드의 극성 오류도 SPI에 표시되지 않습니다.
완벽한 페이스트를 사용하더라도 노즐은 부품을 패드에서 100μm 떨어뜨릴 수 있으며, 가열이 고르지 않으면 리플로우 중에 삭제 표시가 발생할 수 있습니다. 이러한 기계적 충격이나 불량한 진공은 QFP의 리드를 들어올릴 수 있습니다. SPI는 검사 기간이 한참 지난 후에 발생하기 때문에 이러한 현상을 전혀 볼 수 없습니다.
헤드인필로우, 비습윤, 디웨팅 및 일부 유형의 보이드 현상은 솔더가 녹고 냉각된 후에만 볼 수 있습니다. AOI의 컬러 카메라와 각진 조명은 SPI가 결코 볼 기회가 없는 이러한 표면 수준의 문제를 포착하도록 특별히 설계되었습니다.
오늘날 세계적 수준의 공장에서 사용되는 유일한 순서는 스텐실 프린터 → SPI → 고속 칩 슈터 → 플렉서블 플레이서 → 리플로우 오븐 → AOI → (선택적 X-ray 또는 ICT )입니다. 이 순서는 임의적이지 않습니다. 자연스러운 결함 생성 일정을 따릅니다. 먼저 인쇄 문제를 방지한 다음 배치 문제를 방지하고 납땜 후 최종 결과를 확인합니다. 단계를 되돌리면 재작업 및 탈출 위험이 크게 증가합니다.
I.C.T-S510 및 I.C.T-S1200과 같은 최신 SPI 시스템은 실시간 오프셋 및 볼륨 데이터를 프린터로 다시 보냅니다(폐쇄 루프 제어). 프린터는 다음 보드의 스퀴지 압력, 속도 또는 스텐실 청소 빈도를 자동으로 조정합니다. 3~5개 보드 내에서 프로세스는 일반적으로 CpK > 1.67로 설정됩니다. 인쇄가 고정되면 픽 앤 플레이스 기계는 매번 완벽한 패드를 수신하여 배치 관련 알람 다운스트림을 크게 줄입니다.
인쇄가 이미 제어되고 있으므로 AOI의 작업은 훨씬 더 쉽고 정확해집니다. 잘못된 호출은 60~80% 감소합니다. 왜냐하면 AOI는 더 이상 주변 솔더 조인트가 잘못된 페이스트 또는 잘못된 배치로 인해 발생했는지 추측할 필요가 없기 때문입니다. AOI은 이제 실제 배치 오류와 리플로우 후 문제에 집중하여 포괄적인 문제 해결 스테이션이 아닌 진정한 최종 게이트키퍼가 될 수 있습니다.
0603 이상의 부품, 피치 ≥ 0.5mm, 매우 안정적인 스텐실 및 페이스트, 저혼합 대량 실행 및 완화된 품질 목표(≤ 1000ppm)를 갖춘 양면 소비자 보드는 때때로 AOI만으로도 살아남을 수 있습니다. 재작업 비용이 저렴하고 현장 오류가 거의 발생하지 않으며 경영진이 가끔 수정 작업을 수행합니다. 이 라인은 매년 점점 더 희귀해지고 있지만 비용 중심 시장에서는 여전히 존재합니다.
자동차 전자 장치( AEC-Q100/104 ), 의료 기기( ISO 13485 ), 항공우주/군사(IPC 클래스 3), 5G 인프라, 서버 마더보드, 01005/008004 구성 요소가 포함된 모든 것, 0.4mm 피치BGA 이하 또는 하단 종단 패키지에는 모두 3DSPI가 필요합니다. 보드당 수천 달러에 달하는 무결점 정책과 보증 비용으로 인해 'AOI에 확인'할 여지가 없습니다.
자본이 부족한 공장이라도 먼저 SPI를 정당화할 수 있습니다. 일반적인 투자 회수 기간은 스크랩 감소, 재작업 인건비 절감 및 수율 향상을 통해 6~12개월이 소요됩니다. 많은 고객이 SPI을 추가하면 AOI 재작업 스테이션이 3교대에서 1교대로 줄어들고 고객 반품이 90% 감소했다고 보고합니다. 수학은 간단합니다. 자동차 PCB의 불량 팔레트 하나를 방지하는 것은 전체 SPI 기계에 대한 비용을 지불하는 것입니다.
2DSPI는 면적만 측정하며 페이스트 높이 변화에 속을 수 있습니다. 진정한 3DSPI(위상 변이 모아레 또는 이중 레이저 삼각 측량)는 1 µm 이하의 분해능으로 실제 부피와 높이를 측정합니다. 0402 또는 0.5mm 피치보다 작은 경우 2D는 더 이상 사용되지 않으며 과도한 잘못된 거부 또는 누락이 발생합니다.
일반적인 스마트폰에 대해 ≥ 2μm 높이 분해능, 6σ에서 GR&R < 10%, 검사 시간 ≤ 12초를 찾으세요PCB. I.C.T-S510은 1μm 분해능에서 보드당 8~10초를 달성하는 반면, 더 큰 I.C.T-S1200은 동일한 정밀도로 20초 이내에 600 × 600mm 패널을 처리합니다.
최신 SPI은 Gerber 및 CAD 데이터를 직접 가져와서 몇 분 만에 검사 프로그램을 자동 생성하고, 실시간 CpK 차트를 표시하고, 수정 값을 DEK/Minami/Panasonic/GKG 프린터로 자동으로 다시 보내야 합니다. 이러한 기능이 없으면 어제의 기술을 구입하는 것입니다.
완전 자동 유리판 교정(일일 30초), 온도 보상 광학 장치, 밀봉된 영사 장치를 갖춘 기계를 선택하십시오. I.C.T-S510 및 I.C.T-S1200은 모두 이러한 기능을 포함하고 최소한의 작업자 개입으로 매년 <1 µm 반복성을 유지합니다.
아니요. AOI는 손상이 이미 발생한 경우 리플로우 후에 검사합니다. 부품을 배치하기 전에 솔더 페이스트 볼륨이나 높이를 측정할 수 없으므로 인쇄 오류로 인해 발생하는 콜드 조인트, 브리지 또는 보이드를 방지할 수 없습니다.
0.5mm 이상 피치의 0402 및 더 큰 구성 요소의 경우 2D가 때때로 살아남을 수 있습니다. 0201, 01005, 0.4mm 또는 더 미세한 피치BGA의 경우 3D SPI만이 IPC-7095 및 자동차 표준에서 요구하는 볼륨 및 높이 데이터를 제공합니다.
예. 일반적으로 60~80%입니다. 안정적인 인쇄는 AOI 알고리즘을 혼란스럽게 하고 유령 솔더 접합 결함을 생성하는 무작위 볼륨 변화를 제거합니다.
I.C.T-S510과 같은 최신 시스템은 일반적인 스마트폰 PCB을 8~10초 안에 검사하고 I.C.T-S1200은 20초 이내에 대형 패널을 처리합니다. 이러한 시간은 배치 및 리플로우 사이클 시간에 비해 무시할 수 있습니다.
예. IPC-7095D(BGA) 및 대부분의 자동차/의료 품질 표준은 25% 미만의 보이드율과 초미세 피치 장치의 안정적인 습윤을 보장하기 위해 3DSPI를 효과적으로 요구합니다.