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The Applications and Categories of Solder Paste Inspection System

作者:stk 来源: 时间:2015-11-27 15:44:31 

The Applications and Categories of Solder Paste Inspection System 
 
Sinic-Tek Vision Technology Co.,Ltd.   Jackie Zhang
 
1.The Applications of 3D SPI:
From the Solder Paste Thickness Inspection System to the current Automatic 3D Solder Paste Inspection System, the Solder Paste 
Inspection System has developed for more than a decade, now more and more SMT users begin to focus on the application of it. 
How to treat the application of Solder Paste Inspection System (SPI) , I will share my opinions as follows:
* Component miniaturization
* Pitch intensification
* Wide use of lead-free solder paste
* Growth of labor costs 
* One-time passing rate control

The sooner the problems can be found,the sooner the problems can be solved.The SMT managers are bothered constantly by the 
problems of component costs, process costs, repair costs, onetime passing rate, customer satisfaction etc. There are too many 
reasons that the SMT users decide to add more inspection systems to their production line from the back of the line to the front, 
from the ICT to the AOI in the back of the Reflower, then to the AOI in front of the Reflower,and then move to the SPI in front of the 
Mounter.

SPI has two basic functions:
1) Timely detection of defects in printing quality.
SPI can visually distinguish the good and bad printing to the users and provide the information of the detect types as well.
2) We can found the quality trend through a series of solder joints inspection.
The change trend is caused by one or more than one potential factors. We can not see the potential factors, but you can see the 
trend changes, so as to analyze the potential factors through trend changes.

SPI can find the quality trend through a series of solder paste inspection, and find the potential factors that lead to this kind of trends 
before the quality is out of range, such as the regulation parameters of the printers, human factors, solder paste changes, etc. And 
the timely adjustments is very important to prevent the trend continue to spread.

For the specific test items, SPI can conduct the fullautomatic inspection to the volume, area, height, XY offset, shape, bridging.The 
Mainstream PMP (phase modulation profile measurement) has reached the micron detection level. The laser scanning detection 
method has been gradually launched to the solder paste inspection market.

SPI, as a hardware device,can find the printing quality defects timely. If you want to know the trend changes,then a powerful SPC
(software of process control ) is needed to assist. SPC is able to provide statistical analysis, comparison and trends in graphs through 
a series of solder paste inspection results. The general XBarS, XBarR, Histogram, Single View, Multi View, CP, CPK, G&GR and 
other reports are indispensable tools.

Currently in the market,the Kohyoung, Sinic-Tek TRI, CKD are the advanced SPI in technology and function.

2. The difference between 3D SPI and Solder Paste Thickness Inspection System
The limitations of the traditional Solder Paste Thickness Inspection System is increasingly obvious in the present solder paste 
inspection. The traditional Solder Paste Thickness Inspection System mainly measures the height of a certain solder joint. The detecting 
light source is laser, and according to the distortion of the laser beam  generated at different heights plane, we can manually click the 
measured height using the mouse. 

However,The detection of the height of solder paste is completely inadequate.The volume control of solder paste is critical to the printing 
process. There will be different volume in the same area,and there will be different area in the same volume, etc. The traditional Solder 
Paste Thickness Inspection System can only detect a single or a few solder joints,but do these solder joints can really represent the entire 
board? The answer is absolutely no. Because a certain kind of solder joints even a single solder joint are unique,any solder joint defects 
can cause NOT GOOD of the entire board.

So, the real 3D SPI is used to solve these problems described above. 3D SPI can detect all the solder joints of the entire board automatically, 
including the volume, area, height, XY offset, shape, bridging, etc., and with combination of the powerful SPC process control software and 
offline equipment to monitor the printing quality by regular sampling,and the Inline equipment can detect each piece of circuit board on SMT 
production line. This kind of equipment put the PMP white light as the mainstream.T series of SinicTek, as the representative of the offline 
entire board automatic inspection system and InSPIre series of online 3D solder paste inspection system provide a complete solution for SMT 
printing process detection and control.

3. Simple methods to distinguish the 3D Solder Paste Inspection SystemCurrently,In the SMT solder paste inspection system market,there 
are a lot of products with uneven levels of technology, function and accuracy. 

Here, I will tell you a simple way to distinguish the 3D Solder Paste Inspection System:
* whether the splint device is a blade mode or not. Blade mode means that the blade moves upward and fasten the circuit board, this can 
ensure that the upper surface of the circuit board is the reference surface, such methods are mostly used in high-precision equipment. If the 
circuit board is pressed from the upper direction, and the thickness of the board changes, then the detection will not get the correct results.

* Is the rack made of cast or steel structure. Stable cast or steel structure can ensure the mechanical accuracy during the longtime operation. 
The accuracy of the aluminum built structure will change and be out of control during long-time operation.
From the above two points, we can initially determine the merits and dismerits of the system, the following points can help conduct further 
analysis;

* Whether the sampling mode is FOV formula or not. Because the accuracy of solder paste inspection shall reaches to micron or even smaller 
level when detecting the height, FOV will take pictures when it is still and sample multiple times, avoiding interference of the mechanical 
components and external vibration, and the GGR can reach 6 Sigma within 1 micron. If we adopt scanning and single sampling, it can not avoid 
the interference of the mechanical transmission and external vibration, the repeatability accuracy of the device itself will be very poor.

* Choice of reference plane. Excellent performance of solder paste inspection system is to automatically defined a relative reference plane for 
each test point, simple and with high accuracy. The other one is to manually select more than three points to define an absolute reference plane,
complex and with low accuracy.

* Automatic full board inspection. In terms of detecting all the solder paste on a circuit board during the printing process, the solder paste on one 
circuit board have no representativeness. Good is good, bad is bad. We can not judge the other hundreds of points from a single point. Solder 
paste inspection needs to detect all the points in the board.

* Whether the system is equipped with powerful SPC process control software or not. XBarS, XBarR, Histogram, Single View, Multi View, CP, 
CPK, G & GR and other reports are indispensable tools.

4. Category of SPI 
There are a number of different levels of Solder Paste Inspection System in the market, from highend automatic Inline 3D Solder Paste Inspection 
System to the low-end Manual Solder Paste Thickness Inspection System , they can be classified as follows:

* Automatic Inline 3D Solder Paste Inspection System; It can conduct Inline automatic and full inspection for all the solder paste in the board, 
including volume, area, height, XY offset, shape, bridging, etc. and with the powerful SPC process control software to monitor the realtime printing 
quality. Such equipment put the PMP white light as the mainstream, and the accuracy and speed have greatly improved than the previous laser 
detection methods. The major manufacturers are: Sinic-Tek; Kohyoung; TRI,etc.

* Automatic desktop 3D Solder Paste Inspection System;can conduct Inline automatic and full inspection for all the solder paste in the board, 
including volume, area, height, XY offset, shape, bridging, etc. and with the powerful SPC process control software to monitor the realtime printing 
quality through regular sampling. Such equipment put the PMP white light as the mainstream, and the accuracy and speed have greatly improved 
than the previous laser detection methods.the function and operation have reach the level of the Inline ones. 
The major manufacturers are: Sinic-Tek; Kohyoung.

* Semiautomatic desktop 3D Solder Paste Inspection System; it uses the step motor to drive the Xaxis and Yaxis, and conducts sampling inspection 
to some solder joints on the printed circuit board, generally the samples will be 510 or less,and it mainly detects the height of the solder paste, and 
combined with simple SPC functions. Such devices put laser detection as the principle, the program is more complex and can not truly reflect the 
printing quality of solder paste, now they are gradually being replaced by full and automatic inspection equipment . The manufacturers are mainly 
distributed in the southern of China, the brands are complex.

* Manual Desktop Solder Paste Thickness Inspection System; It entirely adopts manual positioning and conducts the height test of a single solder 
joint. Adopting the method of manually click the measured height using the mouse according to the distortion of one laser beam that are generated 
at different heights plane.The device has low speed and low accuracy. Currently it has been basically out of the market.

5. The application of SPC process control software in SPI
SPI, as a hardware device,can find the printing quality defects timely. If you want to know the trend changes,then a powerful SPC(software of process control ) is needed to assist. SPC is able to provide statistical analysis, comparison and trends in graphs through a series of 
solder paste inspection results. The general XBarS, XBarR, Histogram, Single View, Multi View, CP, CPK, G&GR and other reports are 
indispensable tools.
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