ЭНДОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ

21.06.2023 |

Организация крупносерийного производства электронных компонентов требует больших вложений в технологическое оборудование, которое позволяет обеспечить высокое качество изготовления при сравнительно низких затратах на проведение испытаний.

В отличие от этого, в мелкосерийном производстве приходится проверять почти каждое изготовленное изделие, так как при этом влияние отклонений от технологического процесса, а значит и число возможных дефектов, резко возрастает. При необходимости получить информацию о дефектах пайки, ошибках позиционирования или иных визуально обнаруживаемых дефектах нередко используют эндоскопические методы исследования.

 

Метод оптического контроля AOI (Automatic Optical Inspection) предназначен для контроля качества пайки выводов BGA. Для оптического контроля используют эндоскоп. Он содержит оптическую систему и блок обработки информации.

Оптическая система состоит из мощного источника света, размещаемого со стороны корпуса BGA и освещающего через световод пространство под ним, и оптического приемника с регулируемым фокусным расстоянием. Изменяя глубину резкости оптического приемника, можно рас- смотреть пространство под корпусом на расстоянии порядка 50 мм. Зазор между корпусом и платой может составлять всего 0.05 мм. Информация с выхода оптического приемника может быть передана для дальнейшей обработки на экран компьютера. Основными преимуществами метода оптического контроля по сравнению с рентгеновскими методами являются дешевизна, безопасность и простота применения.

Одной из основных проблем при визуальном контроле является классификация дефектов. Визуальная оценка является субъективной и в большой степени за- висит от требований, предъявляемых к надежности изделия.

Так, если нет явных дефектов, например, отрыва вывода компонента (рис. 1), то принятие решения о надежности пайки вывода BGA отдают на откуп опытным экспертам-технологам.

Рис. 1. Отрыв вывода корпуса BGA от поверхности компонента

Суждения о качестве и надежности того или иного изделия для разных групп изделий и

различных предприятий существенно отличаются.

Визуальная оценка дефектов имеет смысл лишь тогда, когда имеется банк данных с описанием дефектов.

Постановка задачи при организации визуального контроля При использовании системы визуального контроля классификация дефектов по критерию «годен – негоден» достаточно затруднительна. Хотя с помощью системы визуального контроля можно обнаружить сдвиг компонента, однако, право сделать вывод о том, является ли дефектом неровность поверхности пайки, обычно предоставляется потребителю (рис. 2). Оценить результаты визуального контроля достаточно сложно, точность оценки зависит от ряда параметров: вида источника света (точечного или диффузного), угла зрения, контрастности изображения и др.

Рис. 2. Шероховатость поверхности вывода BGA дефект или норма?

Эндоскопические системы Визуальный контроль с использованием 90-градусных призм иногда крайне затруднителен из-за наличия расположенных рядом высоких компонентов.

В таких случаях следует использовать эндоскопические системы с поворотом изображения. К сожалению, некоторые эндоскопы слишком велики для применения в условиях высокой плотности расположения компонентов. Здесь могут оказать помощь так называемые «игольчатые» эндоскопы, имеющие диаметр зонда не более 0.9 мм. Предполагается, что их использование в будущем значительно возрастет.

Возможности применения эндоскопов Система визуального контроля обеспечивает возможность обнаружения различного рода отклонений в паяных соединениях, которые не обязательно являются дефектами. Она позволяет контролировать функциональные узлы, производить макросъемку компонентов вплоть до соединительных проводников, а также исследовать с помощью специального зонда труднодоступные места пайки, например, выводы корпусов BGA.

Эндоскопические системы, как правило, не предназначены для контроля больших партий изделий. Чаще всего они используются при отладке технологического процесса, при периодических испытаниях, а также для проверки изделий после ремонта.

Ниже описана система LS 3000 [2], обеспечивающая проведение  оптического контроля качества монтажа электронных компонентов, размещенных в корпусах с матричным расположением выводов.

Система оптического контроля LS 3000 Система LS 3000 (рис. 3) фирмы PACE – новейшая система оптического контроля, разработанная для применения в производстве изделий современной электроники. Основное ее назначение – контроль качества пайки микросхем в корпусах с матричным расположением выводов: PBGA, CSP, Flip Chips, LBGA, CBGA и др. С ее помощью можно осуществлять периодический контроль качества работы паяльного оборудования, предназначенного как для серийного производства, так и для ремонта электронных устройств.

Рис. 3. Система оптического контроля LS 3000

Она может также использоваться в исследовательских лабораториях при разработке новых технологических процессов.

Система оснащена CCD-видеокамерой с высоким разрешением, а также набором зондов. Сигнал видеокамеры системы LS 3000 можно передать на экран компьютера или отдельный монитор. Для получения изображения, как правило, используют два источника света: один со стороны видеоголовки и

второй (с противоположной стороны корпуса) – от гибкого световода. Интенсивность каждого из них можно регулировать автономно. По желанию заказчика система комплектуется двойным гибким световодом.

Видеоголовка имеет возможность перемещения вдоль оси Y, чем обеспечивается получение изображения с любого места вдоль корпуса компонента.

Основные параметры системы контроля LS 3000:

  • увеличение от 100 до 375 раз
  • поле зрения от 1.5 до 6.35 мм
  • фокусное расстояние от нуля до 228 мм
  • минимальное расстояние между платой и компонентом 0.05 мм
  • минимальное расстояние между компонентами 2.54 мм
  • содержит оптические зонды со световодами, в том числе гибким световодом диаметром 0.38 мм, и видеокамеру с высоким разрешением
  • источник света: металлогалогенная лампа • габаритные размеры (Ш×В×Г) 635×510×660 мм, масса 32 кг.

Примеры изображений, полученных с помощью оптической системы LS 3000, показаны на рис. 1, 2.