引言
現(xiàn)在，若不使用機(jī)器視覺(jué)，則無(wú)法生產(chǎn)半導(dǎo)體。事實(shí)上，機(jī)器視覺(jué)是一種使能技術(shù)，其已使實(shí)現(xiàn)當(dāng)今集成電路所需的密度成為可能，并使這類電路的生產(chǎn)能夠符合成本效益。電子材料、活動(dòng)組件、IC封裝、無(wú)源元件和成品電子設(shè)備的供應(yīng)商均采用機(jī)器視覺(jué)促進(jìn)高質(zhì)量生產(chǎn)以及降低成本。
作為二維和三維機(jī)器視覺(jué)基礎(chǔ)的技術(shù)在電子裝配應(yīng)用中正變得更強(qiáng)大、更實(shí)用。現(xiàn)在，視覺(jué)系統(tǒng)可提供更高的分辨率、更快的速度和更佳的色彩屬性。由于LED技術(shù)的發(fā)展，光源變得更強(qiáng)大，這使得生產(chǎn)線上的多方向和連續(xù)性光源更具成本效益。
視覺(jué)系統(tǒng)產(chǎn)品具有功能強(qiáng)大的視覺(jué)工具，經(jīng)過(guò)擁有廣泛應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的專業(yè)人員部署，電子生產(chǎn)工程師能夠滿足苛刻的生產(chǎn)和包裝要求，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全。
電子行業(yè)中的檢驗(yàn)挑戰(zhàn)
表面貼裝元件(SMD)的尺寸縮小到只有幾毫米或者更微小，如晶體管、電容器、電阻器和其它組件，以在印刷電路板(PCB)上實(shí)現(xiàn)更大的密度和功能。尺寸減少與功能增加相結(jié)合極大地改進(jìn)了電子設(shè)備的性能，但也導(dǎo)致幾乎無(wú)法以符合成本效益的生產(chǎn)速度進(jìn)行人工裝配或檢驗(yàn)。
多年來(lái)，在元件布局之前的PCB翹曲檢驗(yàn)、SMD拾取、放置和貼裝驗(yàn)證以及焊接驗(yàn)證應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)一直是一種極為重要的工具。通過(guò)采用二維和三維解決方案，機(jī)器視覺(jué)定位托盤上的PCB，引導(dǎo)高速拾放機(jī)器人至單個(gè)SMD元件進(jìn)行拾取，將機(jī)器人手臂引導(dǎo)回PCB以放置SMD，最后，驗(yàn)證焊接連接，以確認(rèn)每根SMD引線是否穿過(guò)PCB或者經(jīng)過(guò)安裝孔。
若沒(méi)有機(jī)器視覺(jué)的速度和精度作為機(jī)器人引導(dǎo)機(jī)制，現(xiàn)代PCB的組裝將不可能實(shí)現(xiàn)。此外，由于電路板上元件的密度，采用人工方法將完全無(wú)法進(jìn)行焊接驗(yàn)證。機(jī)器視覺(jué)不僅可驗(yàn)證連接，而且在出現(xiàn)焊接開裂、回流不足或者其它工藝特征的情況下，當(dāng)制造工程師需要在問(wèn)題裝配線上排除故障時(shí)，其可提供缺陷反饋。
隨著無(wú)源SMD和活動(dòng)微處理器組件的尺寸不斷縮小，高速生產(chǎn)線上可能錯(cuò)誤放置或顛倒的元件只能通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)提供的自動(dòng)檢測(cè)例程確定。在SMD元件的例子中，機(jī)器視覺(jué)允許電子產(chǎn)品制造商在采取額外的附加價(jià)值步驟之前正確地放置或驗(yàn)證元件，從而減少返工和提高產(chǎn)量。
從歷史上看，激光掃描設(shè)備被用于驗(yàn)證每個(gè)SMD以及微處理器引線(在其與PCB連接的位置)上的微型焊接連接。雖然這種方法允許制造商自動(dòng)檢驗(yàn)元件之間越來(lái)越小的間距，但激光掃描速度緩慢且價(jià)格昂貴。新的三維機(jī)器視覺(jué)技術(shù)允許批量分析焊膏和球等，以在采取額外的附加價(jià)值步驟之前驗(yàn)證電氣連接。
鑒于新的政府法規(guī)的頒布，如《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》(RoHS指令)，禁止鉛等有毒金屬在電子產(chǎn)品元件制造中的使用已經(jīng)變得更加重要。雖然這樣做對(duì)環(huán)境更安全，但采用錫和其他金屬替代焊接材料將給電子產(chǎn)品制造商帶來(lái)眾多新的挑戰(zhàn)，如須晶須以及缺口和裂縫等更常見的問(wèn)題。所有這些條件均要求仔細(xì)控制回流焊接工藝，以防止短路和不良連接。只有通過(guò)仔細(xì)監(jiān)測(cè)和使用實(shí)時(shí)機(jī)器視覺(jué)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，制造工程師才有希望保持對(duì)他們焊接工藝的控制。
產(chǎn)品可追溯性/供應(yīng)鏈管理
為了保證產(chǎn)品安全和高效召回，生產(chǎn)商必須能夠快速識(shí)別和定位供應(yīng)鏈中可能對(duì)消費(fèi)者構(gòu)成危害的潛在故障元件。
雖然由于微型化和自動(dòng)化裝配實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)省，面對(duì)日益增加的功能，電子產(chǎn)品的價(jià)格一直保持相對(duì)穩(wěn)定，但制造商在他們的整個(gè)生產(chǎn)車間必須具有可視性，以保持利潤(rùn)率。這意味著，在額外的勞動(dòng)和精力花費(fèi)在缺陷產(chǎn)品上之前，必須成功執(zhí)行每個(gè)制造節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品檢驗(yàn)和自動(dòng)化裝配流程的閉環(huán)控制。
同時(shí)，制造商面臨更大的監(jiān)管負(fù)擔(dān)，需要跟蹤他們的產(chǎn)品，驗(yàn)證環(huán)境合規(guī)性，同時(shí)需要限制因來(lái)自二級(jí)供應(yīng)商的缺陷組件造成的產(chǎn)品召回。在這些情況下，機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品跟蹤處于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的最前沿，在整個(gè)制造流程中跟蹤產(chǎn)品，向管理層提供他們需要優(yōu)化生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，同時(shí)保護(hù)他們的公司免受資金風(fēng)險(xiǎn)。
機(jī)器視覺(jué)讓供應(yīng)鏈管理變得更輕松
電子產(chǎn)品制造過(guò)程中采用的可追溯性系統(tǒng)越佳、越精確，則能夠越快地識(shí)別和解決問(wèn)題。下面是機(jī)器視覺(jué)幫助管理供應(yīng)鏈的四種方式：
1. 改進(jìn)在制品的管理
2. 減少庫(kù)存
3. 優(yōu)化生產(chǎn)工具的可用性和使用
4. 最大限度地減少不合格產(chǎn)品的配送
總結(jié)
隨著電容器和其它無(wú)源元件的測(cè)量尺寸精確至微米以及半導(dǎo)體的關(guān)鍵測(cè)量尺寸為納米，自動(dòng)化機(jī)器視覺(jué)提供了唯一符合成本效益的半導(dǎo)體元件和電子裝配質(zhì)量檢查方式。當(dāng)與直接自動(dòng)化信號(hào)測(cè)試結(jié)合使用時(shí)，機(jī)器視覺(jué)讓制造商能夠控制電子制造過(guò)程中的每個(gè)步驟——從來(lái)件檢驗(yàn)到裝配、包裝和運(yùn)輸。
此外，機(jī)器視覺(jué)能夠讀取元件上二維數(shù)據(jù)代碼以及JEDEC托盤信號(hào)的能力，為OEM制造商提供了查看和管理他們整個(gè)供應(yīng)鏈的能力，從而促進(jìn)了精益化、利潤(rùn)驅(qū)動(dòng)型電子企業(yè)的發(fā)展，以滿足當(dāng)今快速變化市場(chǎng)的需求。
