Công nghệ vi sóng - Làm thế nào để cải thiện chất lượng của bảng mạch PCB

Trong thế giới điện tử hiện đại, bảng mạch PCB là một phần quan trọng của thiết bị điện tử. Thật khó để tưởng tượng rằng bất kỳ thiết bị điện tử nào không sử dụng PCB, vì vậy chất lượng của PCB sẽ có tác động lớn đến hoạt động bình thường và đáng tin cậy của thiết bị điện tử trong thời gian dài. Cải thiện chất lượng của bảng mạch in là một vấn đề quan trọng mà các nhà sản xuất thiết bị điện tử nên chú ý.

Nếu trong quá trình lắp ráp PCB, có quá nhiều hoặc không đủ dán trên miếng đệm, hoặc không có dán nào được đặt, thì một khi mối hàn được hình thành sau khi hàn trở lại tiếp theo, kết nối điện tử giữa các thành phần và bảng sẽ bị lỗi. Hầu hết các khuyết tật có thể được phát hiện bằng cách sử dụng dấu vết khối lượng liên quan đến dán.

Hiện nay, nhiều nhà sản xuất bảng mạch đã áp dụng một số thử nghiệm trong mạch (ICT) hoặc công nghệ X-quang để kiểm tra chất lượng của các mối hàn. Chúng sẽ giúp loại bỏ các khiếm khuyết phát sinh trong hoạt động của quá trình in, nhưng không thể tự giám sát hoạt động của quá trình in. Các bảng mạch bị in sai có thể trải qua các bước quy trình bổ sung, mỗi bước làm tăng chi phí sản xuất ở một mức độ nào đó, dẫn đến các bảng bị lỗi bước vào giai đoạn lắp ráp cuối cùng. Cuối cùng, các nhà sản xuất sẽ phải loại bỏ các bảng bị lỗi hoặc thực hiện công việc sửa chữa tốn kém và tốn thời gian, điều này có thể không giải quyết rõ ràng nguyên nhân gốc rễ của lỗi.

Việc thực hiện quá trình in dán hàn kém có thể dẫn đến các vấn đề với kết nối của mạch điện tử. Để giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả, nhiều nhà sản xuất thiết bị in màn hình đã áp dụng công nghệ phát hiện thị giác máy trực tuyến, được giới thiệu ngắn gọn dưới đây.

Kiểm tra trực quan toàn diện trực tuyến

Ngày càng có nhiều nhà sản xuất thiết bị in màn hình đang kết hợp công nghệ thị giác máy trực tuyến vào thiết bị in màn hình của họ để giúp các nhà sản xuất bảng mạch phát hiện các khuyết tật trong giai đoạn đầu thực hiện quy trình của họ. Hệ thống thị giác tích hợp đạt được ba mục tiêu chính:

Đầu tiên, chúng có thể phát hiện các khiếm khuyết trực tiếp sau khi hoạt động in hoàn tất, cho phép người vận hành xử lý các vấn đề trước khi tăng chi phí sản xuất chính trên bảng. Điều này thường được thực hiện sau khi rửa sạch bằng chất tẩy rửa và sau khi sửa chữa và trở lại dây chuyền sản xuất, khi tấm in được lấy ra khỏi đơn vị in.

Thứ hai, bởi vì các khiếm khuyết đã được tìm thấy ở giai đoạn này, các tấm bị lỗi có thể được ngăn chặn đến cuối phía sau của dòng. Do đó, ngăn chặn hiện tượng sửa chữa hoặc hình thành hiện tượng bỏ hoang trong một số trường hợp.

Cuối cùng, và có lẽ quan trọng nhất, có thể phản hồi kịp thời cho người vận hành về việc xử lý quy trình in có thể ngăn ngừa hiệu quả các khuyết tật.

Để cung cấp kiểm soát hiệu quả ở mức độ hoạt động của quá trình này, hệ thống thị giác trực tuyến có thể được cấu hình để phát hiện tình trạng của pad trên PCB sau khi bùn được áp dụng và liệu khoảng cách giữa các mẫu in tương ứng có bị chặn hoặc kéo hay không. Trong phần lớn các trường hợp, các thành phần được đặt cách nhau tốt được kiểm tra để tối ưu hóa thời gian phát hiện và tập trung vào các khu vực có vấn đề nhất. Vì vậy, thời gian dành cho thử nghiệm là rất đáng giá khi các vấn đề có thể đã được loại bỏ.

Định vị và phát hiện camera

Trong các ứng dụng phát hiện thị giác trực tuyến truyền thống, máy ảnh được đặt phía trên bảng mạch để có được hình ảnh về vị trí in và hình ảnh liên quan có thể được gửi đến hệ thống xử lý của thiết bị phát hiện thị giác. Ở đó, phần mềm phân tích hình ảnh so sánh hình ảnh được chụp với hình ảnh tham chiếu được lưu trữ ở cùng một vị trí trong bộ nhớ của thiết bị. Bằng cách này, hệ thống có thể xác nhận nếu có quá nhiều hoặc quá ít dán hàn được áp dụng. Hệ thống cũng tiết lộ liệu dán có được căn chỉnh trên đĩa hay không. Có thể phát hiện ra hiện tượng dán dư thừa hình thành cầu nối giữa hai đĩa hàn không? Vấn đề này cũng được nhiều nhà sản xuất PCB gọi là hiện tượng "cầu nối". Công việc phát hiện khoảng trống trong mẫu in được thực hiện theo cùng một hình thức. Khi diện tích bề mặt của bảng in tích tụ thêm dán hàn, hệ thống thị giác có thể được sử dụng để phát hiện xem khoảng trống có bị chặn bởi dán hàn hay không hoặc nếu có hiện tượng kéo dài.

Ngay sau khi phát hiện ra lỗi, thiết bị có thể tự động yêu cầu loạt hoạt động làm sạch màn hình sau hoặc cảnh báo người vận hành về các vấn đề cần sửa chữa. Việc kiểm tra các mẫu in cũng có thể cung cấp cho người dùng dữ liệu rất hữu ích về chất lượng và tính nhất quán của bản in. Một tính năng quan trọng của hệ thống thị giác trực tuyến hiện đại là khả năng kiểm tra bề mặt của bảng mạch PCB và pad phản xạ cao và khi có tác động trong điều kiện ánh sáng không đồng đều hoặc khi cấu trúc dán khô. Ví dụ, các tấm HASL có xu hướng không bằng phẳng và có đường viền bề mặt thay đổi và các đặc tính phản chiếu. Ánh sáng thích hợp cũng đóng một vai trò rất quan trọng trong việc có được hình ảnh chất lượng cao nhất. Ánh sáng phải có khả năng "nhắm mục tiêu" các điểm chuẩn và lớp lót của tấm, do đó chuyển đổi các tính năng mờ khác thành các hình dạng rõ ràng và dễ nhận biết. Bước tiếp theo là sử dụng thuật toán phần mềm trực quan để đạt được tiềm năng đầy đủ của nó. Trong một số trường hợp, một hệ thống thị giác có thể được sử dụng để phát hiện chiều cao hoặc khối lượng của dán trên miếng đệm và đôi khi chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một hệ thống phát hiện ngoại tuyến. Sử dụng quy trình này có nghĩa là một mức độ tích lũy tương ứng được hình thành trong một mẫu in nhất định để xác nhận sự thiếu hụt khối lượng dán trên cùng một miếng đệm.

Kiểm tra dán hàn

Cụ thể có thể được chia thành hai loại: phát hiện dán hàn trên PCB và phát hiện dán hàn trên mẫu in:

A. Kiểm tra PCB

Chủ yếu phát hiện khu vực in ấn, in offset, bắc cầu và các hiện tượng khác. Kiểm tra khu vực in đề cập đến khu vực của dán hàn trên mỗi pad. Quá nhiều hàn dán có thể dẫn đến hiện tượng cầu nối xảy ra, quá nhỏ hàn dán cũng có thể dẫn đến hiện tượng điểm hàn không ổn định. In offset in được phát hiện để xem liệu lượng dán nằm trên bảng in có khác với vị trí được chỉ định hay không. Thử nghiệm cầu nối được thực hiện để xem liệu có nhiều hơn một lượng dán quy định được áp dụng giữa các tấm liền kề hay không. Quá nhiều dán hàn có thể dẫn đến ngắn mạch điện.

B. Kiểm tra mẫu in

Việc phát hiện các mẫu in chủ yếu được sử dụng để chặn và kéo. Phát hiện tắc nghẽn đề cập đến việc phát hiện sự tích tụ của dán hàn trong các lỗ trên bảng in. Nếu lỗ bị tắc, có thể có quá ít dán hàn được áp dụng cho điểm in tiếp theo. Phát hiện đuôi là sự tích tụ quá nhiều dán hàn trên bề mặt của mẫu in. Dán hàn dư thừa này có thể được áp dụng cho các khu vực trên tấm không nên dẫn điện, dẫn đến các vấn đề về kết nối điện.

Hệ thống thị giác máy trực tuyến có thể mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất PCB theo nhiều cách khác nhau. Ngoài việc đảm bảo tính toàn vẹn cao của các mối hàn, nó ngăn chặn các nhà sản xuất lãng phí tiền vào các khuyết tật và làm lại tấm. Có lẽ quan trọng nhất, nó cung cấp phản hồi liên tục về quy trình không chỉ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa quy trình in màn hình mà còn giúp họ tự tin hơn trong quy trình.