سولڈر پیسٹ معائنہ کیا ہے

 

 

سولڈر پیسٹمعائنہ (SPI) ایک میٹرولوجیکل چیک پوائنٹ کی نمائندگی کرتا ہے جو SMT اسمبلی کی ترتیب میں سٹینسل پرنٹنگ کے فوراً بعد لگائی جاتی ہے۔ یہ عمل آپٹیکل پیمائش کے نظام کو استعمال کرتا ہے-عام طور پر ساختہ لائٹ پروجیکشن یا لیزر ٹرائینگولیشن-پیسٹ ڈپازٹ کی خصوصیات کو مقدار کا تعین کرنے کے لیے جس میں والیومیٹرک ڈسٹری بیوشن، اونچائی کا پروفائل، ایریا کوریج، اور پیڈ جیومیٹری کی نسبت پوزیشنی درستگی شامل ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ صنعت کا ڈیٹا مستقل طور پر 60-74% پوسٹ-ری فلو سولڈرنگ کی خرابیوں کو پرنٹنگ کے مرحلے میں پیدا ہونے والی بے ضابطگیوں سے منسوب کرتا ہے، SPI اعلی کثافت والے انٹرکنیکٹ مینوفیکچرنگ میں پیداوار کو بہتر بنانے کے لیے بنیادی مداخلتی نقطہ کے طور پر کام کرتا ہے۔

کیوں اس کے ساتھ بالکل پریشان

یہ وہ چیز ہے جو آپ کو کوئی نہیں بتاتا ہے جب آپ پہلی بار لائن لگا رہے ہیں: ری فلو سے پہلے کسی خرابی کو تلاش کرنے پر اس کی قیمت کا دسواں حصہ خرچ ہوتا ہے۔ ٹیسٹ کے بعد تلاش کریں؟ اسے دوبارہ دس سے ضرب دیں۔ ریاضی تیزی سے بدصورت ہو جاتا ہے۔

میں نے دیکھا ہے کہ آپریشنز SPI کو مکمل طور پر چھوڑنے کی کوشش کرتے ہیں۔ "ہمیں ری فلو کے بعد AOI مل گیا ہے،" وہ کہیں گے۔ ضرور اور تب تک آپ بورڈ کو پہلے ہی آباد کر چکے ہیں، اسے تندور کے ذریعے چلائیں، اور واحد آپشن دوبارہ کام یا سکریپ ہے۔ اس نے QFN کو پل کیا؟ قبر کا پتھر 0402؟ اچھی قسمت ان کو مؤثر طریقے سے ٹھیک کرنا۔

پیسٹ پرنٹنگ مرحلہ حیرت انگیز طور پر ناقابل معافی ہے۔ حجم بہت کم ہے اور آپ کو کمزور جوڑ ملتے ہیں، شاید کھل جائے۔ بہت زیادہ اور اچانک آپ ہر جگہ شارٹس سے نمٹ رہے ہیں۔ اور اجزاء کے سکڑنے کے ساتھ-اب ہم 01005 غیر فعال بات کر رہے ہیں، کچھ مینوفیکچررز اس سے بھی چھوٹے-غلطی کے مارجن کو بنیادی طور پر بخارات بنا رہے ہیں۔

پرانا طریقہ بمقابلہ اصل میں کیا کام کرتا ہے۔

2D معائنہ

زیادہ تر پرنٹرز میں 2D معائنے کی کچھ شکلیں شامل ہوتی ہیں۔ یہ ہمیشہ کے لیے موجود ہے۔ کیمرے پیسٹ کو نیچے دیکھتے ہیں، علاقے کی کوریج کی پیمائش کرتے ہیں، واضح پلوں کو جھنڈا دیتے ہیں۔ یہ اس کے بارے میں ہے.

ایک بار جب آپ اس کے بارے میں سوچیں تو حد واضح ہے۔ دو پیڈز میں اوپر سے ایک جیسے قدموں کے نشانات ہو سکتے ہیں لیکن پیسٹ کی اونچائیوں میں بہت مختلف ہے۔ ایک 120 مائکرون پر کامل ہوسکتا ہے۔ دوسرا 60 مائکرون ہوسکتا ہے-ری فلو کے بعد ناکافی ٹانکا لگانے کی ضمانت دیتا ہے۔ اوپر-نیچے کیمرہ فرق نہیں بتا سکتا۔

2D بھی زوال کے ساتھ جدوجہد کرتا ہے۔ پیسٹ کریں جو پھیل رہا ہے یا ٹوٹ رہا ہے؟ اوپر سے ٹھیک لگ رہا ہے جب تک کہ یہ نہ ہو۔

3D معائنہ

یہ وہ جگہ ہے جہاں چیزیں دلچسپ ہوتی ہیں. 3D سسٹمز پروجیکٹ ڈھانچے والے لائٹ پیٹرن-عموماً Moiré fringes یا فیز-sinusoidal gratings- کو پیسٹ کی سطح پر منتقل کرتے ہیں۔ ایک کیمرہ مسخ کو پکڑتا ہے، اور الگورتھم ہر ڈپازٹ کے تین جہتی پروفائل کو دوبارہ تشکیل دیتے ہیں۔

ٹیکنالوجی میں کچھ قانونی طور پر ہوشیار طبیعیات شامل ہیں۔ جب آپ کسی ناہموار سطح پر متوازی لکیریں لگاتے ہیں، تو لکیریں اونچائی کے تغیرات کے مطابق موڑتی ہیں۔ یہ تجزیہ کرکے کہ یہ لکیریں کس طرح مسخ ہوتی ہیں، آپ ذیلی-مائکرون درستگی کے ساتھ ہر نقطہ پر اونچائی کا حساب لگا سکتے ہیں۔ زیادہ تر جدید نظام 0.5 µm یا اس سے بہتر کے ارد گرد اونچائی ریزولوشن حاصل کرتے ہیں۔

حجم کی پیمائش قدرتی طور پر -ڈپازٹ ایریا میں اونچائی کے نقشے کو مربوط کرتی ہے اور آپ کو حجم مل جاتا ہے۔ یہ وہ میٹرک ہے جو درحقیقت سولڈر جوائنٹ کے معیار کے ساتھ تعلق رکھتا ہے۔

پیمائش دراصل کیسے ہوتی ہے۔

بورڈ پرنٹر سے باہر آتا ہے اور ایس پی آئی اسٹیشن میں منتقل ہوتا ہے۔ Fiducials یا بورڈ کے کنارے پوزیشننگ قائم کرتے ہیں۔ پھر آپٹکس کام پر جاتے ہیں۔

پروجیکٹر پیسٹ پر ساختی روشنی ڈالتا ہے۔ دھاریاں ہوسکتی ہیں، سائنوسائیڈل پیٹرن ہوسکتی ہیں۔ فیز شفٹنگ میں عام طور پر مختلف فیز آفسیٹس پر چار یا زیادہ پیٹرن کیپچرز شامل ہوتے ہیں۔ پروجیکٹر کے ایک زاویے پر نصب کیمرہ-ہر فریم کو پکڑتا ہے-۔

وہاں سے، الگورتھم مرحلے کی معلومات نکالتے ہیں اور اسے اونچائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ ریاضی گھنی ہو جاتی ہے (لپٹے ہوئے مرحلے کے بارے میں سوچیں، کھولنے کے طریقہ کار، انشانکن میٹرکس) لیکن آؤٹ پٹ سیدھا ہے: ایک 3D پوائنٹ کلاؤڈ جو بورڈ پر ہر پیسٹ ڈپازٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔

سائے کا مسئلہ

سنگل پروجیکٹر سیٹ اپ میں ایک خامی ہے۔ لمبے پیسٹ کے ذخائر سائے ڈالتے ہیں، اور سائے کیمرے کے لیے پوشیدہ ہوتے ہیں۔ نظام لفظی طور پر ڈپازٹ کا حصہ نہیں دیکھ سکتا۔

حل؟ مختلف زاویوں پر متعدد پروجیکٹر۔ دو پروجیکٹر زیادہ تر سائے کو ختم کرتے ہیں۔ کچھ اعلی-اینڈ سسٹم چار استعمال کرتے ہیں، جس کو مینوفیکچررز "شیڈو-مفت" معائنہ کہتے ہیں۔ لاگت اسی حساب سے بڑھ جاتی ہے-ہم کچھ معاملات میں $50,000 مشین اور $150,000 مشین کے درمیان فرق پر بات کر رہے ہیں۔

کیا ماپا جاتا ہے

حجم بادشاہ ہے۔ زیادہ تر چشمی پیسٹ والیوم کو برائے نام کے ±50% کے اندر کہتے ہیں، حالانکہ اہم ایپلی کیشنز کے لیے سخت رواداری موجود ہے۔ اونچائی بھی اہمیت رکھتی ہے-اوسط اور چوٹی دونوں قدریں مسائل کی نشاندہی کر سکتی ہیں۔ ایریا کوریج آپ کو پھیلاؤ اور کمی کے بارے میں بتاتی ہے۔

آفسیٹ پیمائش پیسٹ کے ذخائر اور پیڈ کے درمیان غلط ترتیب کو پکڑتی ہے۔ ٹھیک-پچ اجزاء کے لیے اہم جہاں-کا تہائی-پیڈ-چوڑائی آفسیٹ بنیادی طور پر نقائص کی ضمانت دیتا ہے۔

شکل کا تجزیہ نیا ہے لیکن تیزی سے متعلقہ ہے۔ کیا ڈپازٹ فلیٹ-اوپر یا چوٹی پر ہے؟ کیا وہاں voids یا ہوا کے بلبلے ہیں؟ کیا خاکہ یپرچر کی شکل سے مماثل ہے یا منتقلی میں کچھ غلط ہوا ہے؟

پل کا پتہ لگانا

 

 

سسٹم جانتا ہے کہ پیڈ کہاں ہونے چاہئیں۔ یہ جانتا ہے کہ پیسٹ کہاں ہونا چاہئے۔ جب پیسٹ پیڈ-برجنگ-کے درمیان ظاہر ہوتا ہے تو اسے فوری طور پر جھنڈا لگا دیا جاتا ہے۔ شدت پر منحصر ہے، بورڈ مسترد ہو جاتا ہے یا صفائی اور دوبارہ پرنٹ کرنے کے لیے قطار میں کھڑا ہو جاتا ہے۔

یہ اکیلے بہت سے آپریشنز کے لیے SPI کو جواز بناتا ہے۔ ریفلو کے بعد پلوں کا مطلب شارٹس ہے۔ شارٹس کا مطلب ہے دوبارہ کام کرنا، مہنگے اجزاء کو ممکنہ نقصان، یا سکریپ۔ جگہ کا تعین کرنے سے پہلے انہیں پکڑنے میں تقریباً کچھ بھی نہیں ہوتا ہے۔

بند-لوپ فیڈ بیک

یہ وہ جگہ ہے جہاں جدید ایس پی آئی واقعی اپنی حفاظت حاصل کرتا ہے۔ سسٹم صرف اس بات کا معائنہ نہیں کرتا ہے-یہ بات چیت کرتا ہے۔

بورڈ کے ایک حصے پر کم حجم کے پیٹرن کا پتہ لگائیں؟ SPI پرنٹر کو squeegee پریشر کو ایڈجسٹ کرنے یا سٹینسل کی صفائی کا سائیکل شروع کرنے کا اشارہ دے سکتا ہے۔ ایک سے زیادہ بورڈز میں مسلسل آفسیٹ؟ خودکار سیدھ کی اصلاح۔

یہ بند-لوپ کا انتظام دو الگ الگ مشینوں کو ایک واحد ذہین نظام میں تبدیل کرتا ہے۔ آپریٹر کی کم مداخلت۔ زیادہ مستقل پیداوار۔ انڈسٹری 4.0 کے حامی اس قسم کی چیز کے بارے میں پرجوش ہیں، اور ایمانداری سے، اچھی وجہ سے۔

ڈیٹا مسلسل SPC چارٹنگ میں واپس آتا ہے۔ Cp اور Cpk قدروں کا حساب حقیقی وقت میں-۔ رجحان کا تجزیہ خرابی کا واقعہ بننے سے پہلے بڑھ جاتا ہے۔

رواداری کا تعین کرنا

یہ حصہ لوگوں کو مسلسل دور کرتا ہے۔

بہت تنگ اور آپ اچھے بورڈز کو مسترد کر رہے ہیں۔ جھوٹی کالیں ڈھیر ہو جاتی ہیں، آپریٹرز مایوس ہو جاتے ہیں، آخر کار کوئی اس وقت تک برداشت کو کم کر دیتا ہے جب تک کہ مشین بنیادی طور پر ہر چیز کو لہرا نہ لے۔

بہت زیادہ ڈھیل مقصد کو مکمل طور پر شکست دیتی ہے۔

صحیح نقطہ نظر میں آپ کے بہاو کے عمل کو سمجھنا شامل ہے۔ ہر جزو کی قسم کے لیے ری فلو کے بعد کون سا پیسٹ والیوم دراصل قابل قبول جوڑ پیدا کرتا ہے؟ یہ آپ کا نقطہ آغاز ہے۔ پیمائش کی غیر یقینی صورتحال کے لیے مارجن شامل کریں۔ اصل خرابی کے ارتباط کے مطالعے کے ساتھ تصدیق کریں

عام ایپلی کیشنز کے لیے، ±50% حجم معیاری ہے۔ ٹھیک-پچ BGA ±25% کا مطالبہ کر سکتا ہے۔ پاور QFN تھرمل پیڈ وسیع رینج کو برداشت کرتے ہیں۔ ایک-سائز-فٹ-تمام رواداری کام نہیں کرتی ہے۔

سٹینسل کی تصدیق

زیادہ تر دکانوں میں اس کا ایمانداری سے کم استعمال کیا جاتا ہے۔

اس سے پہلے کہ کوئی نیا سٹینسل پروڈکشن میں آئے، اسے SPI سٹیشن کے ذریعے چلائیں۔ قربانی کے بورڈ پر پرنٹ کریں (یا بہتر، ایک وقف شدہ ٹیسٹ گاڑی)، ہر یپرچر کا معائنہ کریں۔ گمشدہ یپرچر-ہاں، ایسا ہوتا ہے-اس سے پہلے کہ وہ مسائل پیدا کریں۔ یپرچر کے سائز کے انحراف کو دستاویزی شکل دی جاتی ہے۔ سٹینسل اور بورڈ کے درمیان صف بندی کے مسائل واضح ہو جاتے ہیں۔

اس کا متبادل یہ ہے کہ پیداوار کے درمیان مسائل کو تلاش کرنا-جب پیداوار اچانک گڑھے بن جاتی ہے اور کوئی نہیں جانتا کہ کیوں۔

وارپ معاوضہ

اصلی پی سی بی فلیٹ نہیں ہیں۔ وہ جھکتے ہیں، وہ مروڑتے ہیں، ان کے پاس اونچے مقامات ہوتے ہیں۔ اونچائی کا ایک سخت حوالہ بگڑے ہوئے تختوں پر کوڑے کی پیمائش پیدا کرتا ہے۔

اچھے ایس پی آئی سسٹم میں وارپ معاوضہ شامل ہے۔ مشین پہلے بورڈ کی سطح کی پیمائش کرتی ہے، اونچائی کے حوالے سے ایک طیارہ بناتی ہے جو وار پیج کے لیے حساب کرتی ہے، پھر اس ایڈجسٹ شدہ حوالہ کے نسبت پیسٹ کے ذخائر کی پیمائش کرتی ہے۔

اس کے بغیر، 0.5 ملی میٹر کمان والا بورڈ اپنی سطح پر مصنوعی اونچائی کے تغیرات دکھا سکتا ہے۔ پیسٹ جو بالکل ٹھیک ہے جھنڈا لگ جاتا ہے۔ جھوٹی کالیں بڑھ رہی ہیں۔

رفتار کے تحفظات

پیداوار میں سائیکل کا وقت اہمیت رکھتا ہے۔ ایک SPI مشین جو پرنٹر کے ساتھ رفتار برقرار نہیں رکھ سکتی وہ رکاوٹ بن جاتی ہے۔

تفصیلات کی چادریں cm²/sec میں معائنہ کی رفتار کا حوالہ دیتی ہیں۔ دیکھنے کے بڑے فیلڈ کا مطلب ہے کہ کم کیپچرز کی ضرورت ہے۔ اعلی کیمرہ ریزولوشن کا مطلب ہے سست حصول۔ ہمیشہ تجارت-آف ہوتی ہے۔

ہائی- والیوم لائنوں کے لیے، اپنے سب سے بڑے بورڈ پر اصل سائیکل کا وقت دیکھیں، نہ صرف مخصوص شیٹ نمبرز۔ جب آپ کا پرنٹر 12 سیکنڈ سائیکل چلاتا ہے تو 15 سیکنڈ میں 500 ملی میٹر × 300 ملی میٹر پینل کا معائنہ 45 سیکنڈ میں اسی پینل سے کچھ مختلف ہوتا ہے۔

آپ اصل میں کیا خرچ کر رہے ہیں۔

اندراج- سطح کا 3D SPI تقریباً $40,000-50,000 سے شروع ہوتا ہے۔ یہ کم حجم، کم مطالبہ ایپلی کیشنز کے لیے ٹھیک کام کرتے ہیں۔

درمیانی-رینج کی مشینیں-بہتر دہرانے کی صلاحیت، تیز رفتار، زیادہ پروجیکٹر-$80,000-120,000 تک چلتی ہیں۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں زیادہ تر کنٹریکٹ مینوفیکچررز اترتے ہیں۔

زیادہ سے زیادہ درستگی کے ساتھ اعلیٰ-اینڈ سسٹم، AI-طاقت سے چلنے والی خرابی کی درجہ بندی، مکمل ٹریس ایبلٹی انٹیگریشن $150,000 سے آگے ہے۔

واپسی کا حساب مکمل طور پر آپ کی خرابی کے اخراجات پر منحصر ہے۔ اگر آپ کسی بھی اہم شرح پر بورڈز کو ختم کر رہے ہیں، یا دوبارہ کام پر مزدوری کے اوقات صرف کر رہے ہیں، تو ادائیگی کی مدت ڈرامائی طور پر کم ہو جاتی ہے۔ مہنگے اجزاء کے ساتھ پیچیدہ بورڈ چلانے والے آپریشنز اکثر مہینوں میں ROI دیکھتے ہیں۔

عملی حقیقت

SPI مسائل کو پکڑتا ہے۔ یہ بنیادی قدر کی تجویز ہے اور یہ فراہم کرتی ہے۔ لیکن یہ جادو نہیں ہے۔

کچرا اندر، کچرا باہر اب بھی لاگو ہوتا ہے۔ خراب سٹینسل ڈیزائن خراب پرنٹس تیار کرتا ہے جو SPI وفاداری سے دستاویز کرتا ہے لیکن ٹھیک نہیں کر سکتا۔ ناقص طور پر دیکھ بھال کرنے والے پرنٹرز مختلف حالت پیدا کرتے ہیں جو معائنہ کی مقدار تو بتاتا ہے لیکن روکتا نہیں ہے۔

مشین کو پروگرامنگ کی ضرورت ہے۔ کسی کو ترکیبیں ترتیب دینے، معائنہ کے علاقوں کی وضاحت کرنے، رواداری قائم کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ پہلے سے تیز ہے-جدید سافٹ ویئر حقیقی طور پر زیادہ صارف دوست ہے-لیکن یہ صفر کی کوشش نہیں ہے۔

انشانکن کے معاملات۔ سینسر بڑھے. روشنی کی عمریں اگر آپ قابل اعتماد پیمائش چاہتے ہیں تو احتیاطی دیکھ بھال اختیاری نہیں ہے۔

انضمام کے نوٹس

SPI پرنٹر اور پلیسمنٹ مشین کے درمیان بیٹھتا ہے۔ جسمانی طور پر، اس کا مطلب ہے کنویئر کنکشن اور چوڑائی ایڈجسٹمنٹ۔ الیکٹرانک طور پر، اس کا مطلب ہے مواصلاتی پروٹوکول-کم سے کم SMEMA، HERMES یا IPC-مکمل رابطے کے لیے CFX۔

پرنٹر سے بند-لوپ کنکشن خصوصی توجہ کا مستحق ہے۔ تمام مشین کے مجموعے اس کی حمایت نہیں کرتے ہیں۔ خریدنے سے پہلے تصدیق کر لیں کہ آپ کا مخصوص پرنٹر ماڈل آپ کے مخصوص SPI سسٹم سے فیڈ بیک وصول کر سکتا ہے اور اس پر عمل کر سکتا ہے۔

MES انضمام مکمل ٹریس ایبلٹی کو قابل بناتا ہے۔ بورڈ آئی ڈی معائنہ کے نتائج سے منسلک، مستقل طور پر محفوظ، معیار کے تجزیہ اور کسٹمر آڈٹ کے لیے قابل استفسار۔ تیزی سے یہ طبی، آٹوموٹو، اور ایرو اسپیس کے کام کے لیے ٹیبل اسٹیک ہے۔

حتمی خیالات

سولڈر پیسٹ پرنٹنگ اسمبلی کے معیار کا تعین کرتی ہے۔ یہ صرف حقیقت ہے۔ ہر چیز ڈاون اسٹریم-پلیسمنٹ، ری فلو، ٹیسٹ-کے ساتھ کام کرتی ہے جو پرنٹر نیچے رکھتا ہے۔ اگر یہ غلط ہے تو، کوئی اور چیز اسے مکمل طور پر ٹھیک نہیں کر سکتی۔

اس کے بارے میں کچھ کرنے کے لیے وقت پر پرنٹنگ کے معیار کی تصدیق کرنے کے لیے SPI موجود ہے۔ ہر بورڈ۔ ہر جمع۔ امید کے بجائے کوانٹیفائیڈ ڈیٹا۔

ٹیکنالوجی گزشتہ دہائی میں نمایاں طور پر پختہ ہوئی ہے۔ جو پروگرام کرنا پہلے ناقص اور مشکل ہوتا تھا وہ اب معقول حد تک آسانی سے چلتا ہے۔ جو چیز قابل اعتراض پیمائش پیدا کرتی تھی اب متاثر کن ریپیٹبلٹی حاصل کرتی ہے۔ لاگت-فائدے کا حساب سال پہلے منتقل ہو گیا تھا۔

ایس ایم ٹی پروڈکشن کو کسی بھی سنجیدہ حجم میں چلانے والے ہر شخص کے لیے، خاص طور پر ٹھیک-پچ اجزاء یا معیار-اہم مصنوعات کے ساتھ، سوال یہ نہیں ہے کہ SPI کو لاگو کیا جائے۔ یہ کون سی مشین ہے، کون سی ترتیب، اور اسے موجودہ ورک فلو میں صحیح طریقے سے کیسے ضم کرنا ہے۔

پیسٹ پرنٹنگ کا مرحلہ بہت اہم ہے کہ بغیر معائنہ کے چھوڑ دیا جائے۔ معائنہ ٹیکنالوجی نظر انداز کرنے کے قابل ہے. یہ بہت زیادہ پوری دلیل ہے.