Detecţia sigură a defectelor ascunse

30 SEPTEMBRIE 2010

Detecţia defectelor independent de layout prin sisteme AOI

de Jens Kokott, Manager sisteme AOI/AXI, GOEPEL Electronic GmbH
Sistemele AOI sunt un element esenţial în procesul de producţie al PCB pentru a garanta o asigurare fiabilă a calităţii. Utilizatorul poate alege dintr-o varietate de opţiuni de sisteme, caracterizate de diverşi parametri de performanţă, astfel încât să fie satisfăcut un spectru larg de nivele de calitate. Pentru detecţia optimă a defectelor, cu independenţa dispunerii PCB-ului şi a parametrilor de asamblare, este indispensabilă o inspecţie în unghi.
Utilizarea de sisteme AOI este necesară pentru inspecţia punctelor de lipire ale componentelor PLCC şi suplimentar, oferă o calitate mai mare a inspecţiei pentru toate tipurile de pini ale componentelor circuitelor integrate (exemplu SO, QFP etc.). Cu privire la ultimul tip de punct de lipire menţionat este posibilă o inspecţie ortogonală, totuşi dispunerea la punctul de lipire are o influenţă crucială asupra fiabilităţii de detecţie.
În special în această problemă furnizorii de EMS se confruntă cu dificultatea de a nu fi capabili să controleze structura plăcilor şi aranjamentul componentelor; prin urmare consideraţiile asupra orientării layout-urilor va rămâne o iluzie. Pentru a corecta aceste probleme o vizualizare în unghi poate furniza informaţii despre imagine pentru analize suplimentare. Totuşi, această detecţie cu vizualizare suplimentară nu ar trebui considerată un remediu pentru creşterea calităţii detecţiei, deoarece aplicaţia acesteia aduce cu ea câteva condiţii limită care influenţează în general procesul AOI (Automated Optical Inspection). În plus, consumul crescut de timp datorat capturii suplimentare de imagine şi câmpul de vizualizare considerabil mai mic, aranjamentul componentelor pe PCB poate restrânge vederea asupra punctului de lipire inspectat cu vizualizare în unghi.

Figura 1: Mascarea pinilor unui IC prin componente THT cu inspecţia cu unghi inclinat convenţională.

Luând în calcul toate aceste particularităţi GÖPEL electronic GmbH a dezvoltat modulul rotativ cu vizualizare în unghi “Chameleon” care permite, împreună cu o funcţie de verificare inteligentă, o detecţie a defectelor fiabilă şi independentă de aranjament.
În următoarele paragrafe este explicată aplicarea acestei noi dezvoltări inovative, în special cu privire la detecţia de terminale ridicate în diverse aranjamente şi situaţii de asamblare.

Detectarea defectelor critice – în toate circumstanţele?
Terminalele ridicate determină cele mai critice defecte din producţia de PCB-uri. Acestea determină de exemplu pini ridicaţi sau un contact insuficient (de exemplu prin oxidarea unui pin). În testul electric (ICT, Scanare limită, test funcţional) acestea pot indica un contact electric la placă pe PCB ca fiind perfect – totuşi, în utilizarea reală pot exista discontinuităţi şi astfel o defectare a PCB-ului.

Figura 2: Exemple de aspecte posibile pentru terminale ridicate.

Detecţia de terminale ridicate este complexă datorită aspectului lor diversificat. Următorii parametri au o influenţă semnificativă asupra calităţii punctului de lipire/traseu ridicat:
• cantitatea de aliaj de lipire
• grosimea plăcii
• lungimea plăcii
• curgerea lipiturii la piciorul pin-ului
• comportamentul lipiturii curse pe placă
• înălţimea pinului
În realitate toate aceste criterii sunt combinate, astfel încât există o varietate mare de aspecte posibile. În lucrul de zi cu zi pot exista terminale ridicate care sunt detectabile prin inspecţie ortogonală, totuşi, acestea sunt semnificativ dependente de aranjamentul PCB şi de cantitatea de aliaj de lipire aplicat.

Numai vizualizarea în unghi nu este suficientă…
Cum a mai fost menţionat, vizualizarea în unghi este considerată ca fiind REMEDIUL pentru detecţia maximă a defectelor. Totuşi, o abordare critică pentru sistemele AOI este absolut necesară din moment ce o gamă de parametri au impact diferit asupra performanţei:
• Câmpul de vizualizare FOV (field of view) în unghi este responsabil pentru viteza de inspecţie a întregului sistem. Deoarece o utilizare extensivă a vizualizării în unghi este necesară pentru inspecţia PCB-urilor complexe cu număr ridicat de circuite integrate, FOV este decisiv pentru timpul de inspecţie.
• Adâncimea de focalizare şi calitatea imaginii vizualizării în unghi este de asemenea decisivă pentru întregul FOV asupra PCB-ului, dar şi cu privire la extensia înălţimii componentelor. În consecinţă, acestea influenţează calitatea şi viteza inspecţiei. • Evaluarea bazei pentru meniscul frontal la punctele de lipire cu pinii are doar o valoare infor­mativă limitată cu privire la calitatea lipirii. O inspecţie cu vizualizare în unghi a pinilor IC-ului permite o inspecţie optică care se aseamănă mult mai mult cu un test de conformitate IPC.
• În special pentru inspecţia circuitelor integrate cu pas fin de până la 0,3mm este necesară o rezo­luţie suficientă pentru detecţia sigură a defectelor.
• Dacă există componente mai înalte în faţa pinilor testaţi ar putea exista suprapuneri în câmpul de vedere în unghi. Se încearcă evitarea acestei situaţii prin specificaţii de proiectare, totuşi, este o problemă de aplicabilitate.
• O deviere a PCB-ului în timpul procesului de inspecţie ar putea cauza o deplasare a poziţiilor de inspecţie în imaginea camerei vizualizării în unghi. Pentru a contracara acest efect este de ajutor un algoritm de compensare adecvat.
• Componente într-o poziţie rotită diferită de paşii de 90° conduc la eforturi extrem de ridicate legate de timpul de programare, deoarece eşantioanele de test care sunt definite în bibliotecă (unităţi de test, macro-uri etc.) nu pot fi utilizate şi este necesară o adaptare manuală.
• În afara capturii de imagine utilizând vizualizarea în unghi, este necesară o funcţie de verificare inteligentă pentru a atinge o detecţie sigură de defecte cu o rată scăzută de detecţie falsă în cir­cumstanţele menţionate mai sus.

De la teorie la practică – calea către rezultate inovative
Ca o bază pentru dezvoltarea unui modul puternic de vizualizare în unghi, GOEPEL Electronic a dezvoltat un catalog care conţine toate aspectele legate de terminalele ridicate şi de combinaţii ale acestora.
Pe baza acestui catalog, toate clasele de aspecte au fost exemplificate de mostre reale în cooperare apropiată cu clienţii. Rezultatul este un fond comun de mii de terminale ridicate în diferite aspecte. Pe baza acestuia, a fost identificată o metodă de captură de imagine prin modificarea direcţiilor de vizualizare şi iluminare, care să asigure detecţia tuturor variaţiilor catalogate de terminale ridicate.
Potrivit specificaţiilor capturii de imagine, a fost dezvoltat un modul de vizualizare în unghi care se distinge printr-un câmp de vedere extraordinar de mare (42mm × 42mm) cu calitate a imaginii şi profunzime de focalizare superi­oară, dar şi cu o rezoluţie de până la 10,5μm/pixel.
Pe baza imaginilor capturate în acest mod, a fost dezvoltat un algoritm care permite detecţia auto­mată a terminalelor ridicate în toate circumstanţele.

Figura 3: Câmpul vizual pentru modulul cu vizualizare în unghi “Chameleon” de la GÖPEL Electronic GmbH cu SO-IC la un unghi de 45°.

I-a fost acordată o atenţie specială inspecţiei punctului de lipire aproape de IPC. Aceasta este posibilă datorită inspecţiei cu unghi înclinat a pinilor IC-ului. Această abordare, utilizând un model optic inte­ligent, permite inspecţia simultană a două rânduri opuse de pini de pe un IC. Astfel, există un avantaj semnificativ în timpul de inspecţie. De exemplu, pentru o ima­gine SO-IC, este necesară captura de imagine numai dintr-o direcţie. Chiar şi pentru componente cu patru rânduri de pini, este nevoie doar de două inspecţii cu o rotaţie de 90° a direcţiei de vizualizare.
Verificarea finală a algoritmului cu toate mostrele disponibile pentru terminal ridicat, inclusiv aplicarea în producţie, a demonstrat o detecţie a defectelor de 100% fără creşterea ratei de detecţie falsă.

Figura 4: Modulul de vizua­lizare în unghi “Chameleon” pentru integrare în sistemele familiei OptiCon.

Aplicarea în situaţii de asamblare critice a fost luată de asemenea în considerare în dezvoltarea modu­lului cu vizualizare în unghi (de exemplu mascarea cu componente mai înalte) împreună cu inspecţia de componente în orice poziţie unghiulară. Datorită acestor consi­deraţii, a fost integrată în modul posibilitatea rotirii în paşi de 1° pe o zonă de 360°. Avantajul pentru utilizator este demonstrat de ur­mă­toarele puncte de mai jos:
1. Pentru componente în diferite poziţii unghiulare (de exemplu 20°) nu este necesară nici o ajustare a poziţiei sau parametrilor inspecţiei din moment ce direcţia de vizualizare trebuie doar să fie ajustată la poziţia unghiulară respectivă (de exemplu 20°), iar inspecţia poate continua utilizând o mostră din bi­blioteca standard în poziţia 0°.
2. Dacă direcţia de vizualizare este obstrucţionată de componente, este posibilă rotirea direcţiei de vizualizare cu câteva grade până când punctele de lipire sunt complet vizi­bile. În consecinţă, este garantată o detecţie sigură a defectelor.

Figura 5: Sisteme AOI din familia OptiCon, disponibile opţional cu module cu vizu­a­lizare în unghi rotative “Chameleon”.

Rezumat
Pentru a răspunde cerinţelor de calitate din producţia de PCB-uri, o inspecţie în unghi puternică garan­tează detecţia sigură a defectelor, independentă de aranjament. Dimensiunea câmpului vizual capturat influenţează semnificativ vi­te­za de inspecţie a sistemului AOI. Rotaţia liberă a direcţiei de vizu­alizare într-o zonă de 360° permite o inspecţie simplă a punctelor de lipire, care ar putea fi mascate de componentele din faţa lor. O integrare modulară în sisteme AOI de linie şi individuale permite mo­dulului să fie utilizat pentru o creştere semnificativă a calităţii chiar şi pentru loturile cele mai mici.

Contact
Adrian Iliescu
Tel: +36 30 402-1987 begin_of_the_skype_highlighting              +36 30 402-1987      end_of_the_skype_highlighting
adrian.iliescu@interelectronic.net
www.interelectronic.hu

Distribuitor autorizat pentru Ungaria &România
InterElectronic Hungary Kft.
InterElectronic Romania SRL

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