Экономичная система автоматической оптической инспекции электронных модулей на печатных платах VT9300C

Трудоемкость производства электронных модулей на печатных платах в значительной степени определяется стоимостью проведения ремонтов для устранения технологических дефектов. При этом стоимость локализации дефекта составляет, как правило, 90% стоимости ремонта. Наиболее эффективным средством для решения указанных проблем в настоящее время являются системы автоматической оптической инспекции. Один из мировых производителей таких систем — транснациональная компания ORBOTECH Ltd. предлагает новое экономичное решение — систему VT9300C, отвечающую самым высоким требованиям современных производств электронной аппаратуры.

Автоматическая оптическая инспекция — осознанный выбор

Неуклонное повышение сложности электронных модулей на печатных платах: увеличение плотности монтажа компонентов и количества выводов интегральных микросхем при сокращении расстояний между ними — диктует новые подходы в организации производства.

Рассмотрим современное производство электронных модулей с производительностью 20 тыс. компонентов в час. Для обеспечения заданной производительности производство должно быть оснащено двумя современными установками для автоматического монтажа SMD-компонентов. Норма дефектов для самых современных автоматов составляет 50 ppm, то есть 50 компонентов из 1 млн могут быть не установлены либо установлены со смещением. Для линии, состоящей из двух автоматов, это означает, что прогнозируемое количество неустановленных или установленных со смещением компонентов в час равно 2. Принимая среднее количество выводов на один компонент равным 5, получаем прогнозируемое количество дефектов в час — 10.

Если производство ориентировано на выпуск электронных модулей, содержащих 100 компонентов, в час монтируется 200 модулей, 10 из которых (5%) будут дефектны.

Если производство ориентировано на выпуск электронных модулей, содержащих 1000 компонентов, в час монтируется 20 модулей, 10 из которых (50%) будут дефектны.

Если производство не оснащено средствами автоматического структурного контроля (автоматической оптической инспекции, автоматического внутрисхемного контроля), электронные модули после сборки поступают на операцию функционального электрического контроля. Отбракованные в процессе выходного электрического контроля модули поступают в ремонт. Время локализации дефекта для электронного модуля, содержащего 100 компонентов, составляет в среднем 15 минут. Для устранения технологических дефектов необходимо содержать в штате 3 инженеров-наладчиков.

Среднее время локализации дефектов для электронного модуля, содержащего 1000 компонентов, — 8 часов. При серийном производстве модулей такой сложности, даже при использовании самого современного сборочного оборудования, необходимо содержать 80 инженеров-наладчиков.

Следует также отметить, что подключение питающих напряжений, выходных нагрузок и входных воздействий в процессе выходного электрического теста и ремонта может привести к выходу из строя заведомо годных компонентов при наличии таких технологических дефектов, как короткие замыкания, обрывы (непропаи), неправильная полярность и т. д.

Кроме того, даже электрический тест может не выявить дефекты паяных соединений, связанные с нарушением компланарности выводов интегральных микросхем и недостаточным количеством припоя на контактных площадках (рис. 1 и 2).

Указанные причины привели к широкому использованию систем автоматической оптической инспекции для контроля качества монтажа электронных модулей на печатных платах, позволяющих обеспечить для модулей, содержащих 100 компонентов, уровень дефектности на выходном электрическом контроле 0,1%, а для модулей, содержащих 500 компонентов, — 2,5%.

Система автоматической оптической инспекции VT9300C

Оправдывая ожидания производителей электронной аппаратуры, компания ORBOTECH — всемирно известный производитель систем автоматической оптической инспекции, разработала надежную экономичную систему VT9300C (рис. 3). Система

VT9300С — экономичное решение для предприятий с большой номенклатурой и среднесерийным объемом выпускаемой продукции. Система предназначена для контроля качества нанесения паяльной пасты, правильности установки компонентов, качества паяных соединений. Систему можно использовать для контроля печатных узлов с компонентами поверхностного монтажа и компонентами, монтируемыми в отверстия. Система VT9300С может работать как автономно, так и в составе автоматической производственной линии.

Система VT9300С производит диагностику и локализацию следующих дефектов:

• отсутствие паяльной пасты;
• неправильное нанесение паяльной пасты;
• отсутствие компонента;
• смещение компонента;
• неверная полярность компонента;
• плохое совмещение компонента с контактными площадками на печатной плате;
• недостаточное или избыточное количество припоя в паяном соединении;
• короткие замыкания;
• холодные пайки и др.

VT9300С позволяет обнаруживать все основные виды дефектов, не закрываемые корпусами компонентов, в том числе и такие сложные для обнаружения, как:

• приподнятый вывод компонента;
• эффект «надгробного камня»;
• неправильная форма галтели паяного соединения.

Система оснащена 13 усовершенствованными камерами с двумя различными разрешениями: стандартным разрешением для высокоскоростного контроля и высокочетким разрешением для прецизионного контроля. Количество камер и их расположение подобрано таким образом, чтобы было возможно производить анализ объемного изображения (3D) с высокой точностью и достоверностью при высокой производительности, достаточной в том числе и для встраивания системы в автоматические сборочные линии без замедления их работы. Схема расположения камер приведена на рис. 4.

Система VT9300С позволяет проверять печатные узлы с максимальным размером до 508×380 мм (область инспекции 498×370 мм) со скоростью инспекции 13 см²/с. Для облегчения программирования система имеет богатую библиотеку с описаниями стандартных и нестандартных компонентов, широкий набор конвертеров для различных программ проектирования. Программное обеспечение для статистического анализа дает производителю аппаратуры данные, помогающие уменьшить количество дефектов и существенно улучшить производственный процесс.

Дополнительно система может быть оснащена ремонтной станцией, позволяющей производить ремонт дефектных печатных узлов с идентификацией по бар-коду, индикацией места дефекта на плате и визуальным представлением дефекта на экране компьютера.

Применение системы автоматической оптической инспекции VT9300C позволяет:

• обеспечить высокий уровень тестового покрытия структурных технологических дефектов (отсутствие компонента, смещение компонента, разворот компонента на ребро, неправильная ориентация компонента, отсутствие вывода компонента, недостаточное количество припоя, неверная форма галтели в точке пайки, короткое замыкание и др.);
• обеспечить высокий уровень качества выпускаемых изделий за счет контроля каждого паяного соединения ПУ;
• обеспечить высокий уровень надежности выпускаемых изделий за счет непрерывного контроля заданных параметров технологического процесса;
• снизить трудоемкость ремонтов за счет обеспечения высокой точности локализации дефектов.