Предупреждение дефектов печатной платы при нанесении паяльной пасты

тобы обеспечить высокое качество выпускаемых изделий, при установке компонентов на печатную плату необходимо предусмотреть отклонение технологических параметров от заданных величин. Одним из этих отклонений является смещение отпечатков паяльной пасты. В статье, являющейся переводом, рассматриваются способы, позволяющие успешно решить эту проблему на этапе установки компонентов.

При выпуске изделий необходимо соблюсти абсолютно все технологические параметры и исключить влияние внешних факторов. Это значит, что все оборудование должно работать в точно установленных режимах и в строго определенных условиях эксплуатации. Например, принтер должен равномерно распределять пасту в точно установленных местах в строго определенном количестве, а манипулятор — помещать компоненты на участки платы с заданными координатами, прилагая допустимые усилия. Смонтированная плата должна пройти обработку в паяльной печи в требуемых условиях.

Поскольку на практике эти требования не соблюдаются, возникает необходимость в устройствах для проверки качества изделий на разных этапах работы производственной линии. Одним из таких устройств является автоматическая система оптической инспекции, контролирующая качество нанесения паяльной пасты (solder paste inspection, SPI). Эта система выявляет смещение отпечатков паяльной пасты, по цепи обратной связи передает полученную информацию на принтер (данные по объему пасты) или на далее стоящее оборудование (данные о смещении отпечатков пасты). щими прецизионного размещения, или с компонентами очень небольшого размера — 08004, 01005, 0201 и резисторными сборками Rnets.

Существует множество причин, по которым возникает смещение отпечатков паяльной пасты. Например, в этом отношении важную роль играет качество трафаретов, а также самой печатной платы. Перепады температур (которые могут оказаться разными в разных частях производственной линии) могут привести к растяжению или сжатию трафаретов и плат. Поскольку расширение плат может быть различным в разных системах поточной линии, возникает вопрос, насколько точной и полезной является информация от SPI-систем.

Коррекция технологических параметров в установщике компонентов Чтобы обеспечить максимально высокое качество платы, некоторые функции SPI-системы берет на себя установщик компонентов. Поскольку количество пасты, как правило, отмеряется точно, наибольшие проблемы связаны со смещением отпечатков паяльной пасты. Именно поэтому установщик компонентов часто оснащается функцией контроля над смещением отпечатков пасты, что исключает необходимость в дополнительном оборудовании. При этом для выравнивания учитываются не стандартные реперные метки (находящиеся на слое меди), а фактическое размещение отпечатков пасты, по которому и определяются координаты установки компонентов. Алгоритмы для распознавания контрольных меток постоянно совершенствуются, что способствует улучшению качества плат.

В зависимости от типа компонентов и требуемого уровня выхода годных изделий наряду со стандартными реперными метками для выравнивания используются глобальные контрольные метки отпечатков пасты, контрольные метки схем и даже контрольные метки компонентов. Применение глобальных контрольных меток сокращает время идентификации, а данные о смещении используются в последующих операциях по размещению компонентов, позволяя увеличить выход годных изделий.

Для критичных компонентов или в случаях, когда точность размещения компонента высока, идентификация смещения отпечатков пасты осуществляется локально.

УВЕЛИЧЕНИЕ ЧИСЛА СМЕЩЕНИЕ ОТПЕЧАТКОВ ПАЯЛЬНОЙ ПАСТЫ
В установщике компонентов фактические данные о монтаже (координаты и коррекция, или выравнивание) рассчитываются на основе реперных знаков. В результате компоненты размещаются в соответствии с данными, полученными от системы автоматического проектирования. Однако выход годных плат не будет удовлетворительным, если не соблюсти все заданные технологические параметры. Смещение отпечатков паяльной пасты, к примеру, может привести к дефектам печатной платы. В частности, серьезные проблемы возникают с компонентами, требуюопераций контроля в ходе технологического процесса может снизить производительность, но существенно повысить качество платы в целом.

При идентификации изображений, полученных в ходе инспекции контрольных меток отпечатков пасты, необходимо учитывать ряд факторов. Как видно из рисунка, у рассматриваемых образцов имеется несколько зон, отличающихся по контрасту и требующих корректной идентификации координат. Эти зоны определяются: флюсом, паяльной маской, тенью, медной контактной площадкой и материалом печатной платы. Надежность полученных данных зависит от алгоритма идентификации, который также позволяет интерпретировать вариации (неравномерности) формы отпечатка паяльной пасты и повысить точность ее нанесения.

Кроме того, алгоритм идентификации устанавливает, находится ли смещение отпечатков пасты в пределах допусков технологического процесса. Слишком большое смещение может привести к формированию плохих паяных соединений, появлению дефектов типа «надгробный камень», перемычек и перекрытий (особенно при уменьшении шага между выводами). Усовершенствованные алгоритмы для идентификации контрольных меток нанесения паяльной пасты также должны определять расстояние между краем отпечатка паяльной пасты и медной контактной площадкой.

ТРИ УРОВНЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ МЕТОК
Для повышения точности коррекции используются три уровня контрольных меток нанесения паяльной пасты в зависимости от требований к точности определения того, насколько смещены отпечатки пасты:

а) единичные контрольные метки нанесения паяльной пасты;

б) групповые контрольные метки нанесения паяльной пасты;

в) трафаретные контрольные метки нанесения паяльной пасты.

Определение единичной контрольной метки — самый быстрый способ, но на его точность влияют вариации формы отпечатка паяльной пасты. Определение групповой контрольной метки усредняет все возможные вариации этой формы, способствуя более точному нанесению пасты. Поскольку определение групповой контрольной метки осуществляется за один проход, эта операция занимает столько же времени, что и установление единичной метки.

На крайней правой фотографии представлен пример идентификации трафаретной контрольной метки нанесения паяльной пасты. Такая метка представляет собой локальную зону совмещения, использующую, как правило, контактные площадки самого компонента. Трафаретные метки используются, в основном, для компонентов, требующих прецизионного размещения (перевернутых кристаллов, корпусов микро-BGA).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
TRIAL NEWS