UTILAREA completă a unui laborator de inspecţie optică a plăcilor electronice

25 IANUARIE 2008

Inspecţia optică cu raport cost/eficienţă optim

Inspecţia optică joacă un rol important în supervizarea procesului de producţie atunci când dorim o calitate constantă pentru plăcile electronice populate. Pentru o alegere corectă a echipamentelor de care avem nevoie este necesar să ştim ce tipuri de defecte pot apărea în producţie şi ce defecte pot fi analizate de sistemele de inspecţie existente pe piaţă.
De asemenea este important să definim ce dorim de la echipamentele de inspecţie optică:
1) Inspecţia detaliată şi rapidă a tuturor plăcilor electronice – în acest caz se recomandă folosirea aparaturii de inspecţie optică automată. Nu se pot face analize de inspecţie ale BGA-urilor.
2) Analize de îmbunătăţire a procesului, analiza la începutul procesului de producţie, analiza în timpul operaţiunilor de reparaţii şi debug, analiza şi inspecţia BGA-urilor – se recomandă folosirea aparaturii de laborator, cu cost mai scăzut şi capabilităţi de analiză sofisticate descrise mai jos
.

Pentru utilarea unui laborator care să ne permită analiza completă şi flexibilă din punct de vedere optic, Technolab vă recomandă următoarele tipuri de instrumente:

1) FLYINSPECTOR – aparat mobil manual de inspecţie optică cu autofocus ce permite achiziţionarea şi compararea software a imaginilor colectate.

Acest aparat permite schimbarea focus-ului la manevrarea plăcii în câteva ms. Camerele optice pot fi apropiate la distanţă optimă faţă de lipituri astfel încât munca de re-work poate fi observată şi documentată foarte precis. Instalarea sistemului pe linie în zonele unde procesul este problematic este flexibilă şi ne aduce o eficienţă maximă.

Investiţia în acest echipament este echivalentă cu investiţia într-un microscop, dar beneficiile sunt infinit mai mari.

Geometria specială a braţelor ne permite un radius de 1m, folosind cele 6 axe de mişcare, cu posibilitate de auto-balansare pe înălţime până în 300mm. Cele 2 surse de lumină halogen de 5W fiecare, cu braţe semiflexibile ne permit iluminarea suplimentară pentru o mai bună achiziţie a imaginilor.
Camera de achiziţie este în tehnologie CCD cu procesor DSP de imagine şi autofocus cu zoom până în 125x digital şi 25x optic. Frame Grabberul RGB pe 24 biţi ne permite achiziţionarea imaginilor ce apoi sunt stocate într-o bază de date de tip Paradox. Cu ajutorul unui software specializat IMXpro imaginile se pot prelua şi prelucra, se pot face măsurători de distanţe, unghiuri, radius, suprafeţe, se pot face comparaţii cu alte imagini, se pot adăuga comentarii text. Alăturat avem un exemplu de achiziţie şi utilizare a imaginilor.
DOMENIU DE UTILIZARE: Pe linia SMT, în laboratorul de încercări, în zona de reparaţii şi debug.
Permite o recuperare a investiţiei rapidă prin flexibilitatea utilizării şi acurateţea analizei pentru imaginile achiziţionate.

2) MICRO INSPECTOR – soluţie flexibilă de micro-inspecţie optică
Componentele de tip BGA (PBGA,CBGA, TBGA) sunt pe scară largă utilizate la realizarea produselor electronice. Acest lucru ne pune în postura de analiză şi control a calităţii procesului de plasare / lipire a BGA-urilor cât şi în eventualitatea de a face reparaţii, cunoscând faptul că BGA-urile sunt printre cele mai scumpe componente de pe plăcile electronice. Sistemele de inspecţie optică clasice – automate sau manuale nu ne pot ajuta prea mult, echipamentele de tip XRAY -2D nu ne oferă totdeauna date elocvente, iar aparatura de tip XRAY 3D este extrem de costisitoare şi necesită o calificare înaltă a personalului fiind utilizată pentru inspecţia automată a plăcilor electronice sofisticate, ce au valoare adaugată foarte mare.
Soluţia alternativă este dată de utilizarea endoscoapelor rigide sau semiflexibile dar şi aici se pune problema accesului. Mai jos am alăturat un tabel cu cerinţele pe care trebuie să le îndeplinească endoscoapele pentru microinspecţia optică în funcţie de tipul componentelor care le avem pe plăcile electronice:

Specialiştii în inspecţie şi test ştiu că spaţiul de acces este extrem de limitat pe plăcile electronice populate şi inspecţia este complicată în cazul în care forma geometrică a endoscopului este deficitară. Mai jos avem prezente cele 2 cazuri posibile, designul favorabil al endoscopului, fiind reprezentat în desenul din dreapta.
Toate endoscoapele rigide de la Technolab au diametrul constant pe înălţime, de 2 mm sau mai mic. Extremitatea endoscopului, de formă trapezoidală ne permite inspecţia în spaţii cu o lăţime mai mică de 1 mm.

Este important ca endoscopul să conţină o sursă de iluminare internă şi focusul să fie reglabil într-o plajă largă.

1) Conexiunile lipiturilor sus / jos, existenţa întreruperilor Structura suprafeţei: 2) reflexia
3) porozitatea
4) gradul de lustruire
5) geometria
6) existenţa fluxului residual
7) Existenţa scurt-circuitelor

Endoscoapele de la Technolab sunt foarte robuste având o protecţie din metal, iar focusul este reglabil standard într-o plajă între 0 şi 55 mm, existând posibilitatea extinderii la cerere a focusului la 0-150mm. O sursă de iluminare de tip XENON este înserată direct în endoscop. Toate aceste caracteristici permit o inspecţie optică de calitate în cele mai dificile condiţii de acces şi luminozitate.
Mai jos avem o imagine achiziţionată cu un endoscop Technolab. Putem observa aspecte ale lipiturilor BGA care sunt critice, având astfel o percepţie clară asupra procesului de lipire. Pentru un inginer de proces există cel puţin 7 tipuri de informaţie care pot fi utilizate la îmbunătăţirea procesului sau pentru reparaţii:
Am ataşat 2 exemple de defecte asociate cu un proces de lipire defectuos unde se constată rugozitate mare şi flux în exces. Calitatea imaginii poate fi îmbunătăţită prin utilizarea a 2 surse de lumină cu Xenon semiflexibile ce sunt ataşate lateral. Aceasta ne ajută în special la vizualizarea rândurilor doi şi trei ai pinilor BGA-urilor.

Flexibilitatea sistemului este dată de posibilitatea interschimbării sistemului de achiziţie optic, cu următoarele opţiuni:

1) lentile optice pentru largă vizibilitate de 6mm achiziţie 1:1, imagine aprox. 300 x 400 mm

2) lentile tip macro-zoom 18-108mm (1:10 – 1:100) imagine aprox. 30 x 40mm – 3 x 4mm

3) microscop optic 12x (1:100 – 1:1000) imagine aprox. 3 x 4 mm – 0,3 x 0,4 mm

4) endoscop rigid, diverse tipuri, până la 350x zoom (depinzând de distanţa faţă de obiectul vizualizat), 1 mm necesar între componente (fără restricţie de înălţime), lungime focală 0 – 150 mm, cu vizibilitate directă sau la 90 de grade.
Astfel avem opţiunea de a utiliza acelaşi aparat de inspecţie pentru mai multe aplicaţii, de aici rezultând un cost total al proprietăţii (TCO) foarte bun. În continuare vom exemplifica ce se poate face în cazul în care spaţiul de acces este sub 1mm şi dorim să avem o investigaţie optică dincolo de rândurile 2-3 de pini ale BGA-urilor

3) ENDOSCOPUL Semiflexibil
Practic, avem posibilitatea să facem o micro inspecţie optică de mare fineţe folosind endoscopul semi-flexibil. Acesta ne permite accesul sub componente în cele mai dificile condiţii.Sursa de lumină este integrată începând de la dimensiuni de 0,32mm. Endoscopul semiflexibil este format din micro fibre optice, fiind protejat de o cămaşă de oţel.Lentilele au o deschidere de 120 de grade, iar dimensiunile de lucru/rezoluţie variază între 0,28 mm/1600 pixeli şi 1mm/10000 pixeli.

Mai jos putem observa miniaturizarea acestor endoscoape semi-flexibile ce ne permit inspecţia BGA-urilor cu fine-pitch-ul sub 1mm. Focusul este fix (de 2mm), iar captarea imaginilor trebuie făcută prin manevrarea atentă a endoscopului. Pentru curăţarea urmelor de flux sau înlăturarea scurt-circuitelor se recomandă utilizarea micro-periilor ce au dimensiuni în aceeaşi gamă cu endoscopul semi-flexibil.

Pentru o calitate mai bună a imaginii se poate utiliza şi o sursă separată cu lumină tip XENON, foarte stabilă, cu luminozitate 5500K – lumină solară şi flux luminos de 4000 lumeni.
Aceste endoscoape semi-flexibile pot fi utilizate şi ca instrumente separate (împreună cu sistemul software IMX Pro de achiziţie / prelucrare de imagine) sau ca şi opţiuni ale aparatului Micro – Inspector.
În majoritatea cazurilor producătorii de instrumentaţie oferă produse ce folosesc unui singur scop.
Modularitatea Micro – Inspectorului ne permite să investim ulterior în tipul de traductoare dorit, în funcţie de tipul de inspecţie optică ce trebuie aplicat plăcii electronice.

Pentru informaţii suplimentare referitoare la această tehnologie vă stau la dispoziţie.
Firma ALFA TEST este distribuitorul aparaturii TECHNOLAB în România.

Ing. Marius Toader
ALFA TEST SRL
marius.toader@alfatest.ro
www.alfatest.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre