Tecnologia RF - Come migliorare la qualità del circuito stampato PCB

Nel mondo dei prodotti elettronici moderni, il circuito stampato PCB è una parte importante dei prodotti elettronici. È difficile immaginare che qualsiasi apparecchiatura elettronica non utilizzi PCB, quindi la qualità del PCB avrà un grande impatto sul funzionamento normale e affidabile a lungo termine dei prodotti elettronici. Migliorare la qualità del PCB è una questione importante a cui i produttori di prodotti elettronici dovrebbero prestare sufficiente attenzione.

Se la pasta di saldatura in eccesso o insufficiente viene applicata al pad durante l'assemblaggio del PCB, o se non viene posizionata alcuna pasta di saldatura, il collegamento elettronico tra il componente e il circuito stampato sarà difettoso una volta formati punti di saldatura dopo la successiva saldatura a riflusso. La maggior parte dei difetti si riscontrano con l'applicazione di tracce di qualità legate alla pasta di saldatura.

Attualmente, molti produttori di circuiti stampati hanno adottato alcuni test in-circuit (ICT) o tecnologia a raggi X per rilevare la qualità dei giunti saldati. Contribuiranno ad eliminare i difetti derivanti dall'operazione del processo di stampa, ma non possono monitorare l'operazione stessa del processo di stampa. Un circuito stampato in modo errato può essere sottoposto a ulteriori fasi di processo, ognuna delle quali aumenta in qualche misura il costo di produzione, portando alla fase finale di assemblaggio del circuito stampato difettoso. Alla fine, il produttore dovrà scartare la scheda difettosa o sottoporsi a costosi e lunghi lavori di riparazione, che potrebbero non avere una risposta chiara alla causa principale del difetto.

Una scarsa implementazione del processo di stampa della pasta di saldatura può causare problemi nella connessione dei circuiti elettronici. Per risolvere efficacemente questo problema, molti produttori di attrezzature per serigrafia hanno adottato la tecnologia online di ispezione della visione della macchina, che è brevemente introdotta di seguito.

Ispezione visiva integrata online

Un numero crescente di produttori di apparecchiature per la serigrafia sta incorporando la tecnologia di visione automatica online nelle loro apparecchiature per la serigrafia per aiutare i produttori di circuiti stampati a rilevare i difetti nelle prime fasi della loro implementazione del processo. Il sistema di visione integrato raggiunge tre obiettivi principali:

In primo luogo, sono in grado di rilevare i difetti direttamente dopo l'esecuzione di un'operazione di stampa, consentendo all'operatore di affrontare i problemi prima che vengano aggiunti alla scheda costi di produzione importanti. Questo avviene solitamente quando la scheda viene rimossa dall'unità di stampa dopo che è stata pulita in un detergente e dopo che è stata riparata e restituita alla linea di produzione.

In secondo luogo, poiché si riscontrano difetti in questa fase, le schede difettose possono essere evitate di raggiungere l'estremità posteriore della linea. Quindi la prevenzione del fenomeno di riparazione o in alcune occasioni formato dal fenomeno abbandonato.

Infine, e forse la cosa più importante, la capacità di fornire all'operatore un feedback tempestivo su come viene gestito il processo di stampa può efficacemente prevenire i difetti.

Per fornire un controllo efficace a questo livello di funzionamento del processo, è possibile configurare un sistema di visione online per rilevare le condizioni del pad sul PCB dopo l'applicazione della pasta e se lo spazio tra i modelli di stampa corrispondenti è bloccato o trascinato. Nella stragrande maggioranza dei casi, i componenti con spaziatura fine vengono testati per ottimizzare i tempi di rilevamento e concentrarsi sulle aree più problematiche. Per questo motivo, il tempo trascorso nei test vale la pena quando vengono eliminati i possibili problemi.

Posizionamento e rilevamento delle telecamere

Nelle applicazioni di ispezione visiva online convenzionali, la fotocamera è posizionata sopra il circuito stampato per ottenere l'immagine della posizione di stampa e l'immagine relativa può essere inviata al sistema di elaborazione dell'apparecchiatura di ispezione visiva. Lì, il software di analisi delle immagini confronta l'immagine catturata con un'immagine di riferimento memorizzata nella stessa posizione nella memoria del dispositivo. In questo modo, il sistema può confermare se è stata applicata troppa o troppo poca pasta di saldatura. Il sistema rivela anche se la pasta di saldatura è allineata sul pad. Può scoprire se c'è pasta in eccesso tra i due pad per formare un fenomeno di connessione simile a ponte? Questo problema è noto anche come il fenomeno "ponte" da molti produttori di PCB. Il lavoro di rilevamento delle lacune nel modello di stampa avviene in una forma identica. Quando la pasta di saldatura in eccesso viene accumulata sulla superficie della lastra di stampa, il sistema visivo può essere utilizzato per rilevare se le lacune sono bloccate dalla pasta di saldatura o se c'è un fenomeno di trascinamento.

Una volta rilevato il difetto, l'apparecchiatura può richiedere immediatamente automaticamente le seguenti serie di operazioni di pulizia dello schermo o avvisare l'operatore dell'esistenza di problemi che devono essere riparati. L'ispezione dei modelli di stampa può anche fornire agli utenti dati molto utili sulla qualità e la coerenza di stampa. Una caratteristica chiave del sistema di visione online all'avanguardia è la capacità di ispezionare le superfici di schede PCB e pad altamente riflettenti, nonché in condizioni di luce irregolari o quando le strutture a pasta saldante a secco fanno la differenza. Le schede HASL, ad esempio, tendono ad essere irregolari e piatte, con profili superficiali variabili e proprietà riflettenti. Una corretta illuminazione svolge anche un ruolo molto importante per ottenere immagini di altissima qualità. La luce deve essere in grado di "mirare" il riferimento e il pad della tavola, trasformando a sua volta altre caratteristiche oscure in forme chiaramente identificabili. Il passo successivo è quello di utilizzare algoritmi software di visione per raggiungere il loro pieno potenziale. In determinate situazioni, il sistema visivo può essere utilizzato per rilevare l'altezza o il volume della pasta di saldatura sul pad e a volte solo un sistema di ispezione off-line può essere utilizzato per farlo. Utilizzando questa procedura si forma un corrispondente grado di accumulo in un determinato modello di stampa per confermare se il volume di pasta è mancante sullo stesso pad.

Prova della pasta di saldatura

Nello specifico, può essere diviso in due categorie: rilevamento della pasta di saldatura su PCB e rilevamento della pasta di saldatura sul modello di stampa:

A. Rilevazione PCB

Pricipalmente rileva l'area di stampa, l'offset di stampa e il fenomeno di ponte. L'ispezione dell'area di stampa si riferisce all'area della pasta di saldatura su ogni pad. L'eccessiva pasta di saldatura può portare al verificarsi del fenomeno di ponte e la pasta di saldatura troppo piccola porterà anche al fenomeno dei punti di saldatura instabili. Il rilevamento della stampa offset è per vedere se la quantità di pasta situata sul pad è diversa dalla posizione specificata. Il test per il bridging è quello di vedere se più della quantità specificata di pasta viene applicata tra pad adiacenti. L'eccesso di pasta di saldatura può causare un cortocircuito elettrico.

B. Ispezione dei modelli stampati

Il rilevamento dei modelli stampati è principalmente per il blocco e il trailing. Il rilevamento del blocco si riferisce al rilevamento dell'accumulo di pasta di saldatura nei fori sulla piastra di stampa. Se il foro è bloccato, è possibile applicare troppa poca pasta di saldatura al punto di stampa successivo. Il rilevamento di trailing si riferisce all'accumulo di pasta di saldatura eccessiva sulla superficie del modello stampato. Questa pasta di saldatura in eccesso può essere applicata su aree della scheda che non dovrebbero essere conduttive, causando problemi di connessione elettrica.

I sistemi di visione automatica online possono beneficiare il produttore di PCB in modi diversi. Oltre a garantire un elevato grado di integrità del giunto di saldatura, impedisce ai produttori di sprecare denaro su difetti di bordo e conseguenti rilavorazioni. Forse la cosa più importante, fornisce un feedback continuo sul processo che non solo aiuta i produttori a ottimizzare il loro processo di stampa serigrafica, ma dà loro anche maggiore fiducia nel processo.