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研究生:范惠娟
論文名稱:自動光學檢測系統應用於表面黏著製程實務之效益與分析
論文名稱(外文):The Efficiency and Analysis Study of AOI Application in Surface Mounted Assemblies
指導教授:楊昌哲楊昌哲引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:工業工程與管理研究所
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:表面黏著技術印刷電路板自動光學檢測設備作業基礎制成本制度六標準差
外文關鍵詞:SMTPCBAOIABCSix Sigma
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表面黏著技術(Surface Mount Technology,SMT)在印刷電路板組裝製程應用廣泛,為了因應消費意識抬頭使產品朝向多樣少量,製程技術尚須不斷改善精進,相對的製程檢測設備與檢測能力已成為重要課題。
PCBA生產過程中經常會有缺陷產生,為了確保品質檢測設備之應用是非常重要的,而自動光學檢測(Automated Optical Inspection,AOI)設備為目前常使用的檢測設備之一。AOI通常擺放位置有三種方式,即印刷機之後、置件機之後與迴焊爐之後。本研究以個案公司AOI應用所發生問題為個案目標,進行AOI導入前與為導入後之評估,利用六標準差DMAIC手法進行分析探討,並以誤判率與漏檢率降低為主要改善方向。針對所產生誤判率問題進行改善,將誤判原因進行分類並收集相關數據以品質管理手法進行分析,針對分析結果進行探討驗證。最後並藉由個案改善結果修定相關作業標準程序書,以保證後續檢測操作應用之合理性與一致性,且可供個案公司應用。
本研究另針對AOI使用效益進行成本分析,在實務檢測程序中評估各階段重工成本,提供公司參考並了解AOI檢測機台重要性。經研究結果得到當AOI產生漏檢至後段,則重工成本會越高,也代表AOI達到應有效益時則可為公司省下龐大重工成本。

Surface mount technology (SMT) is an important mass production technique applied in printed circuit board (PCB) assemblies industry. In modern electronics market, various products with the trend of higher density, enhanced performance, smaller size and lighter weight driving the advanced development of manufacturing processes, automated quality inspection techniques and equipment.
During the surface mounted PCB assembly environment, solder joint defects are commonly detected by various methods. Automated optical inspection (AOI) is one of the equipment utilized in the assembly lines. This research is focused on the application issues of AOI equipment in mass production environment. Based upon the concepts f 6-sigma management techniques, how to improve both of the false alarm rate and missing rate are the first-step object in the research. Followed by the procedures of DMAIC (Define-Measure-Analyze-Improve-Control), the key factors were identified during the setup stage in the production line. There are some parameters from the production floor are also considered and analyzed. By the comparison with different features of PCBs and machine setup in various lines, the standard operation procedures for the various devices were also developed and verified on the production floor. The other consideration is the cost issue when the AOI was applied. Technique of Activity-Based Costing (ABC) was utilized to evaluate the cost effectiveness on the floor. The results show that the rework cost will be tremendously reduced through the improvement of inspection missing rate.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究限制 2
1.4 研究流程 3
第二章 文獻探討 5
2.1 表面黏著技術製程現況 5
2.2 SMT檢測設備應用概況 7
2.2.1 AOI檢測設備 7
2.2.2 X-ray檢測設備 11
2.2.3 雷射檢測設備 13
2.3 AOI的應用現況與分析手法 14
2.4 六標準差應用 17
2.5 成本會計制度 19
2.5.1 作業基礎制成本制 20
第三章 研究架構與方法 24
3.1 研究架構 24
3.2 AOI之評估 24
3.2.1 導入與未導入AOI之評估 26
3.2.2 AOI可靠性選擇與定義 26
3.3 六標準差 28
3.3.1 界定 29
3.3.2 衡量 30
3.3.3 分析 30
3.3.4 改善 31
3.3.5 控制 31
3.4 重工作業成本分析 31
第四章 個案環境與設備介紹 33
4.1 環境介紹 33
4.1.1 AOI設備 34
4.1.2 AOI影像之比對方式 35
4.2 AOI重工作業流程 41
第五章 實驗規劃與分析 42
5.1 界定誤判產生因素 42
5.2 衡量量測系統分析 44
5.3 AOI誤判數據收集與分析 49
5.3.1 AOI誤判初步統計與分析 51
5.3.2 AOI誤判改善結果 58
5.3.3 AOI誤判實驗驗證 59
5.3.4 驗證結果 60
5.3.5 AOI漏檢統計與分析 62
5.3.6 探討與改善 63
5.4 改善IC誤判與漏檢 64
5.4.1 IC零件實驗規劃 65
5.4.2 方法步驟 65
5.4.3 IC零件實驗分析結果 68
5.4.4 SOP驗證分析 68
5.4.5 SOP誤判分析 71
5.4.6 SOP實驗結果 74
5.4.7 QFP實驗分析結果 76
5.4.8 QFP誤判分析 78
5.4.9 QFP實驗結果 79
5.4.10 結果與建議 80
5.5 作業標準程序書 80
5.6 重工成本分析 85
5.6.1 ABC執行步驟 86
5.6.2 ABC之建構模組 89
5.6.3 作業中心成本計算 90
5.6.4 重工作業之成本分析結果 91
5.7 小結 92
第六章 結論與建議 93
6.1 結論 93
6.2 未來方向 94
參考文獻 95
附錄A 98
附錄B 100
附錄C 101
圖 目 錄

圖1.1 研究流程 4
圖2.1 SMT流程 5
圖2.2 迴焊曲線 6
圖2.3 AOI原理 7
圖2.4 AOI擺放位置 8
圖2.5 X-ray檢測影像2D與3D 11
圖2.6 錫膏量測原理 13
圖2.7 傳統的雷射檢測設備與量測方式 13
圖2.8(a)2D偵測影像(b)3D偵測影像 14
圖2.9 AOI發展趨勢 15
圖2.10 靈敏度或允收度對漏檢及誤判影響 16
圖2.11 缺陷產生之成本 20
圖2.12 雙構面作業基礎成本制模型 21
圖2.13 傳統成本與ABC成本制差異 21
圖2.14 ABC成本計算流程圖 22
圖2.15 ABC資訊系統與成本資訊標竿學習平台系統 23
圖3.1 研究架構 25
圖3.2 Six Sigma改善流程 29
圖3.3 偏差定義 30
圖3.4 成本歸屬構面模組 32
圖4.1 個案公司SMT生產線 33
圖4.2 個案公司AOI配置位置 34
圖4.3 AOI照明系統 35
圖4.4 影像圖片比對 35
圖4.5 設定參數RGB 36
圖4.6 IC零件畫法 37
圖4.7 IC腳側視圖 37
圖4.8 電阻電容畫法 38
圖4.9 AOI於SMT製程之中重工作業流程 41
圖4.10 後製程之重工作業流程 41
圖5.1 DMAIC導入架構圖 43
圖5.2 誤判產生之魚骨圖 44
圖5.3 方法與步驟 45
圖5.4 偏差分析之結果 46
圖5.5 A機種圖 49
圖5.6 柏拉圖分析 51
圖5.7 降低誤判心智繪圖法 55
圖5.8 修改介面 56
圖5.9 程式修改 56
圖5.10 白線導致短路誤判圖 60
圖5.11 IC漏檢之柏拉圖 63
圖5.12 SOP與QFP 65
圖5.13 光源修改之方法步驟 66
圖5.14 原始光源 67
圖5.15 修改光源 67
圖5.16 原始光源誤判直方圖 71
圖5.17 修改光源誤判直方圖 73
圖5.18 SOP 8P、14P與24P檢測圖 74
圖5.19 原始光源誤判數 75
圖5.20 修改光源誤判數 75
圖5.21 原始光源QFN空焊 77
圖5.22 修改光源QFN空焊 78
圖5.23 底部檢測框 78
圖5.24 光源誤判數彙整表 79
圖5.25 作業流程分析 86
圖5.26 作業區塊 88
圖5.27 ABC之模組 90
圖5.28 作業中心成本 90
圖5.29 AOI重工成本 92
圖5.30 AOI累計重工成本 92








表 目 錄

表2.1 PCB缺陷種類 10
表2.2 Comparison of AOI only, X-ray only and combined AOI/X-ray systems 12
表2.3 導光板印刷製程DMAIC執行步驟 18
表2.4 錫膏印刷製程DMAIC執行步驟 19
表3.1 導入與未導入AOI之評估 26
表3.2 舉例(一) 27
表3.3 舉例(二) 27
表3.4 DMAIC步驟流程 29
表4.1 C廠牌AOI設備介紹 39
表4.2 AOI 可檢測項目 40
表5.1 A線AOI偏差分析 47
表5.2 B線AOI偏差分析 47
表5.3 C線AOI偏差分析 48
表5.4 F線AOI偏差分析 48
表5.5 A機種資料分類總表 50
表5.6 前15大誤判位置檢測圖 52
表5.7 前15大誤判位置檢測圖(續一) 53
表5.8 前15大誤判位置檢測圖(續二) 54
表5.9 修改記錄參數表 57
表5.10 誤判統計 58
表5.11 改善後誤判比較表 59
表5.12 修改記錄參數表 59
表5.13 驗證結果誤判表 60
表5.14 整體改善統計結果 61
表5.15 高誤判零件改善統計結果 62
表5.16 每月份AOI IC漏檢數 62
表5.17 AOI命名零件方式 64
表5.18 光源檢出數 68
表5.19 實驗SOP零件表 69
表5.20 實驗SOP零件結果表 70
表5.21 原始光源誤判數 71
表5.22 修改光源誤判數 72
表5.23 SOP 8P 14P 24P 73
表5.24 SOP 14P設定值 75
表5.25 QFN 76
表5.26 QFP參數表 79
表5.27 SOP 14P作業標準程序書 81
表5.28 實驗流程作業標準程序書 82
表5.29 AOI IC漏檢應變步驟 83
表5.30 導入機種 84
表5.31 導入前後誤判比較表 85
表5.32 作業字典說明 87

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