Inspeção 3D e equipamento de teste após a impressão
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Este artigo discute brevemente o método de detecção usado após a deposição da pasta de solda e compara a tecnologia de detecção bidimensional com a tecnologia de detecção tridimensional. As vantagens da tecnologia de detecção tridimensional e o desempenho técnico de vários equipamentos de teste são principalmente introduzidos através de comparação. Palavras-chave: inspeção tridimensional; depósito de pasta de solda; equipamentos de inspeção de impressão Com o desenvolvimento mais profundo de montagem eletrônica de maior densidade, menor tamanho, mais complexa tecnologia híbrida PCB, o uso do olho nu para detectar a qualidade após a impressão tornou-se uma história. Apesar do equipamento de processo mais avançado, ainda é importante controlar rigorosamente a qualidade da PCB, pois 70% dos defeitos no processo de montagem eletrônica são derivados do processo de impressão de pasta de solda, especialmente ao depositar componentes de passo fino. Além disso, defeitos como falta de marcas, excesso ou falta de solda durante a deposição da pasta de solda podem causar pontes, curto-circuito e tombamento nos processos subseqüentes (montagem do componente), resultando em qualidade e confiabilidade do produto final. Sexo não é garantido. Para este fim, as pessoas estão prestando mais atenção à inspeção da pasta de solda após a impressão. Atualmente, os fabricantes de equipamentos de inspeção de montagem em superfície oferecem diversos métodos diferentes de inspeção pós-impressão e vários equipamentos de inspeção de deposição de pasta de solda, desde equipamento de inspeção manual e off-line relativamente barato até equipamentos de inspeção on-line de alta velocidade de US $ 100.000. . Escolha sua própria linha de montagem depois de entender e pesar as vantagens e desvantagens entre comparar equipamentos de inspeção 2D e equipamentos de inspeção 3D, equipamentos de inspeção off-line e equipamentos de inspeção on-line, inspeção de amostras e inspeção geral da placa. Equipamento adequado de inspeção de pasta de solda.
1 detecção aumenta os custos
Os especialistas da indústria eletrônica concordam que os defeitos de soldagem são causados por uma impressão ruim de pasta de solda. Portanto, melhorar a qualidade da impressão ou reduzir o número de placas defeituosas que entram na próxima etapa ajudará a melhorar a qualidade final e reduzir os custos, reduzindo a quantidade de reparo e reduzindo a taxa de descarte.
1.1 Detecção antecipada de defeitos Após extensas estatísticas sobre o custo de reparo ou remoção de placas defeituosas detectadas durante a fase de teste on-line, verificou-se que o controle do processo de impressão traz muitas vantagens significativas à impressão de pasta de solda. . Qualquer tipo de defeito consumirá dinheiro e o teste pós-impressão só poderá ajudar a reduzir o número de defeitos e não eliminar completamente os defeitos. No entanto, de fato, antes que o custo da placa seja aumentado, testes no processo para obter defeitos o mais cedo possível podem de fato reduzir o custo adicional causado pelos defeitos e melhorar a taxa de inspeção única para a linha de produção básica. Ótimo efeito. Limpar a placa para reutilização é muito menos dispendioso do que o retrabalho ou o reteste. O custo de reparar defeitos após a impressão é estimado em US $ 0,45, e o custo de reparar os mesmos defeitos após o teste online é de aproximadamente US $ 30. Independentemente do preço do dólar, esse relacionamento permanece inalterado. Portanto, não é um problema encontrar defeitos no início do processo, mas uma boa oportunidade para economizar custos.
1.2 Melhore a confiabilidade O processo de inspeção adicional no processo de impressão pode melhorar a confiabilidade da placa de circuito montada por dois motivos. Primeiro, a inspeção reduz a quantidade de reparo e, além disso, a junta de solda após o reparo é fácil de danificar e é mais qualificada. As juntas de solda são mais suscetíveis a quebra. Em segundo lugar, a quantidade insuficiente de pasta de solda também pode formar uma junta de solda que é facilmente quebrada. Embora possa ser testado online, irá quebrar mais tarde. Placas com esses dois problemas podem passar no teste final, mas podem falhar facilmente durante a operação. Esses problemas no produto acabado podem deixar o usuário insatisfeito ou aumentar a garantia.
1.3 Inspeções Necessárias Devido ao espaçamento de chumbo mais apertado, esferas de solda de matriz de grade de esferas menores e requisitos de lacunas de impressão mais precisos, mais fabricantes de montagem de PCB adicionaram processos de inspeção de pasta de solda ao processo de montagem. Em algumas plantas de montagem de contrato, as etapas de detecção são adicionadas de acordo com os requisitos do usuário. Quando a inspeção da pasta de solda deve ser realizada de acordo com os requisitos técnicos, o próximo passo é determinar qual equipamento de teste é mais adequado para a aplicação específica.
2 Selecione o equipamento de teste
O equipamento de inspeção de pasta de solda pode ser adquirido de vários fabricantes. Cada fabricante oferece equipamentos de teste com diferentes velocidades, performances e preços, mas os resultados da altura, volume e área da pasta de solda são relatados (Tabela 1). Existem dois tipos principais de equipamento de teste após a impressão: equipamento de teste offline manual. , incluindo ferramentas de inspeção visual e de medição de bancada; equipamento de inspeção automática em linha, incluindo sistemas de inspeção de amostras embutidos na impressora e equipamento de inspeção de digitalização de placa impressa monolítica.
2.1 Inspeção visual O método simples de usar a inspeção visual por um longo período é suficiente para determinar se uma amostra é “qualificada ou não qualificada”. Até hoje, a introdução de dispositivos menores, contagens de chumbo mais altas e componentes de passo mais finos tornaram essa abordagem possível. Não aplicável. Use uma lupa de iluminação ou um microscópio calibrado para que o operador treinado inspecione a placa impressa da amostra e determine quando uma ação corretiva é necessária. A inspeção visual é um dos métodos de custo mais baixo no monitoramento de processo, e o custo de correção das etapas de operação no processo de impressão é o mais razoável. No entanto, o método de inspeção visual tem consciência subjetiva das pessoas: os resultados do teste entre o operador e o operador são diferentes. A ferramenta de inspeção visual não está calibrada e não fornece os dados necessários para o controle do processo. De um ponto de vista prático, com a crescente popularidade dos dispositivos ultrafinos de pitch e BGA, os métodos de inspeção visual não são mais usados porque não são mais uma forma eficaz de monitorar os processos de impressão.
2.2 Detecção de Laser Artificial Para reduzir defeitos, o próximo passo é usar uma cabine de mesa artificial para inspecionar o equipamento. Essas ferramentas de medição usam tecnologia laser sem contato para medir a altura e a gravação da pasta de solda. Ao treinar um pouco o operador, esses dispositivos geralmente produzem resultados consistentes, sem resultados de testes diferentes, dependendo do operador.
O dispositivo de inspeção tridimensional a laser utiliza um feixe de laser para estabelecer um ponto de referência para medição. Este dispositivo reporta a altura de uma única pasta de solda medida em um ponto no bloco ao qual o feixe de laser é exposto, tipicamente o centro do pad. Esse tipo de testador também pode medir a área multiplicando o comprimento do bloco pela largura do bloco. A medição do volume pode então ser calculada multiplicando a medida da área pela medição da altura. O controle de processo básico usado pelo equipamento de inspeção off-line é remover a placa de amostra da linha de produção, realizar medições padrão e registrar os resultados da inspeção. O novo equipamento de inspeção baseado em PC armazena dados e os fornece ao SPC (Statistical Process Control) para análise. No entanto, o equipamento de inspeção off-line não pode detectar defeitos imediatamente antes de imprimir outras placas defeituosas.
2.3 Sistemas de inspeção automatizados embutidos na prensa Diversos fabricantes de prensas introduziram sistemas de inspeção de pasta de solda 2D ou 3D integrados ou sistemas de detecção de falhas. Contudo, o sistema de inspecção incorporado na prensa de impressão partilha o hardware com a máquina de serigrafia e, uma vez que a máquina de serigrafia deve ser detectada num estado de pausa, a velocidade de impressão é reduzida. A maioria dos sistemas de inspeção incorporados utiliza a tecnologia de visão fotográfica para avaliar a área, a cobertura e a calibração da pasta de solda. Além de detectar a impressão, a câmera também pode ser usada para verificar a tela para ver se a abertura do modelo está bloqueada e se a pasta de solda está muito alta.
Alguns fabricantes de impressoras acrescentaram recursos de medição de volume à impressora combinando a medição da altura do feixe de laser com o sistema de visão para que a área seja multiplicada por uma medição de altura média do bloco para calcular o volume. Este método é pouco repetível e, às vezes, pode detectar defeitos no bloco que podem ocorrer no final do bloco, mas não reconhece a irregularidade da solda do bloco.
2.4 Equipamento de Teste de Amostra Online 3D Automático O equipamento de teste de amostra on-line automático tem duas vantagens principais sobre o sistema de inspeção incorporado. Em primeiro lugar, uma vez que o dispositivo é um sistema independente, é possível realizar a inspeção sem usar o hardware da impressora e sem parar a máquina. Segundo, o desempenho de medição do equipamento de teste de amostra permite obter medições precisas e repetíveis.
O equipamento de inspeção em linha impresso não pode medir cada bloco em cada placa impressa. Para coletar dados de CEP, este dispositivo usa técnicas estatísticas efetivas para detectar problemas-chave em operações de campo em muitas placas. Um estudo realizado por um engenheiro de desenvolvimento de processos na IBM mostrou-se mais do que adequado para o uso de equipamentos de inspeção de amostras para pastilhas BGA. No entanto, ainda existe a possibilidade de defeitos acidentais, de fato, a taxa de defeito é muito menor do que a última taxa de defeito detectada. O equipamento de teste de amostra comumente usado após a impressão é projetado on-line, montado em uma correia transportadora, imediatamente atrás da máquina serigrafia e detecta continuamente as amostras (geralmente um pequeno intervalo ou BGA) que o usuário precisa detectar durante o processo de impressão . O dispositivo de inspeção compara a medição real da almofada com os parâmetros predefinidos e notifica o operador quando a pasta de solda é desviada da faixa pré-especificada.
O equipamento de inspeção de amostras é diferente do equipamento de escaneamento de bancada e de placa de impressão monolítica a laser, que utiliza um fotossensor equipado com um detector para capturar continuamente uma impressão rápida da impressão da pasta de solda alvo. Esta imagem cria uma aparência de alta resolução da área de inspeção. O volume de pasta de solda pode ser calculado primeiro somando todos os dados de altura e multiplicando-os pela área de imagem conhecida.
O equipamento de teste de amostras tem várias vantagens sobre um dispositivo de digitalização de placa impressa monolítico. Primeiro, ele pode ser predefinido e programado em questão de minutos, e todo o dispositivo de digitalização da placa impressa pode levar várias horas para ser predefinido. Uma vez configurado, o pessoal treinado pode monitorar equipamentos de teste de amostra sem habilidades de engenharia. Os dados coletados são exibidos automaticamente no monitor para visualização pelo operador e armazenados em um formato padrão para análise posterior. Em segundo lugar, o número de amostras a testar pode ser ajustado de acordo com a correspondência entre a velocidade de detecção e a velocidade da linha, para que não demore muito tempo na detecção. Por fim, a tecnologia de lâmpada configurada permite medições precisas de locais com defeito.
A desvantagem é que, como o dispositivo de detecção da amostra não pode detectar cada posição em cada placa impressa, a chance de detecção de defeitos defeituosos é alta. Os defeitos acidentais definidos não aparecem nos gráficos regulares; Ao usar a técnica de detecção de amostras, ainda existe a possibilidade de detecção perdida.
2.5 Equipamento de inspeção de placa impressa on-line monolítico automático O equipamento de inspeção de placa impressa monolítico de alta velocidade é o equipamento mais avançado neste campo, que pode avaliar cada ponto de inspeção em cada placa impressa. Este equipamento é caro, mas é muito rápido e pode detectar toda a placa impressa que é executada na linha de produção.
O equipamento de inspeção de placa impressa monolítico usa um feixe de laser para escanear uma única placa impressa em uma linha de produção, coleta todos os dados de medição para cada bloco e compara o valor medido real com o valor limite aceitável necessário. Este dispositivo pode inspecionar uma variedade de tipos diferentes de impressões, incluindo defeitos acidentais, como manchas causadas pelo entupimento da abertura do estêncil. A varredura completa também mostra a impressão do padrão de deposição da pasta de solda, incluindo colapso, amassados e solavancos de solda.
As principais vantagens do equipamento de inspeção de placa impressa monolítica são: a capacidade de realmente indicar a localização de cada defeito de impressão e a capacidade de coletar dados reais de altura, área e volume para cada bloco na placa. Para defeitos potencialmente caros ou altos custos unitários, todo o teste da placa impressa é mais adequado. As placas de circuitos impressos usadas em aplicações automotivas, militares ou aeroespaciais devem atender aos requisitos técnicos de alta confiabilidade e geralmente exigem 100% de inspeção.
2.6 Equipamento de Inspeção Ótica Automática (AOI) O equipamento de inspeção ótica automática é atualmente o único equipamento que pode detectar a qualidade da deposição de pasta de solda em paralelo com a linha de montagem. Ele pode detectar mais de 100.000 componentes por hora, o que significa que o equipamento AOI on-line pode detectar 100% dos pontos de deposição na placa. Este dispositivo usa software de análise de imagem, componentes de medição, tecnologia de visão de borda para confirmar seu valor e polaridade, e para garantir a precisão do posicionamento. A programação padrão de arquivos CAD e Gerber é aplicada. Uma ferramenta de software de controle de processo estatístico (SPC) também foi aplicada, e um banco de dados foi estabelecido e colocado em rede com a estação de retrabalho. Tem muitas funções similares ao equipamento de inspeção monolítico online de PCBs. Sua característica mais notável é a sua versatilidade, que não só pode detectar a qualidade de impressão, mas também a qualidade de outros processos, como a precisão da máquina de colocação.