Основы проектирования электронных средств Материалы к Экз ОПЭС-2014 РК-01-02 / Не для распространения Введение в технологию поверхностного монтажа

проводиться со вспомогательными средствами или без них. Вспомогательные средства необходимы, если контролируемая поверхность недоступна или угол поля зрения слишком мал для детального осмотра. DIN EN 13018/1330-10 устанавливает более или менее произвольные границы для угла зрения – от 30° относительно контролируемой поверхности.

Рис. 10.2. Прямой визуальный контроль

При меньших углах необходимо применение вспомогательных средств, например, зеркала или эндоскопа. Эндоскоп, который сконструирован с линзами или световолокном, позволяет непосредственно наблюдать недоступные или плохо видимые поверхности, расположенные слишком близко.

Непрямой визуальный контроль. В этом случае есть возможность разделить функции собственно оператора, который, например, делает видеоснимок, и расшифровщика, дающего заключение, на основе которого принимается решение. Кроме того, отдельно можно выделить процедуры увеличения снимка, обработки изображения, измерения, которые должны помочь расшифровке. При этом с одной стороны существует опасность, что из-за плохого качества снимка дефекты не будут обнаружены, а с другой – возможность переусердствовать и выдать неверное заключение. DIN EN 13018/1330-10 требует доказательства, что применяемая при непрямом контроле система отвечает требованиям контроля. Для этого необходимо применение стандартного образца, который должен соответствовать объекту контроля по отражающей способности, структуре поверхности, контрасту и доступу. Метод должен быть проверен в худших условиях. Стандартный образец можно заменить моделями реальных объектов контроля, построенными по общепринятым технологиям.

Обзорный контроль. Обзорным контролем называют также общий или глобальный визуальный контроль общего состояния объекта контроля посредством быстрого осмотра или мгновенной оценки (DIN EN 1330-10). Его цель и назначение – установить пригодность объекта к контролю и необходимость детального контроля. Если обзорный контроль проводится методом прямого визуального контроля, то по DIN EN 13018 минимальная освещенность поверхности контроля должна быть 160 Лк.

Местный визуальный контроль. Этот метод, именуемый также детальным или локальным визуальным контролем, может по стандарту DIN EN 13018 проводится как прямой или непрямой визуальный контроль. Прямой местный визуальный контроль без вспомогательных средств, то есть только глазами, проводится, если объект контроля удален от глаз не более чем на 600 мм, то есть находится в зоне видимости (классическое определение: область длиной до локтя) (см. Рис. 10.3).

191

Документация и отчеты. Перед проведением визуального контроля должен быть составлен план, после обследования – отчет. В отчете и плане контроля важно указать все характеристики, которые нужно зарегистрировать и измерить, а также привести таблицы, в которые по результатам обследования занести все измеренные величины. На основе этих таблиц делаются необходимые расчеты и выводы о наличии или отсутствии дефектов и их параметрах.

10.3. Технологические операции, где необходимо применение визуального контроля

Рис. 10.4. Обобщенная структурная схема системы визуального контроля

Входной контроль ПП. На предприятии должны быть выработаны внутренние требования к качеству ПП, которые доводятся до сведения изготовителей. Целесообразно возложить ответственность за их разработку на начальника участка. При получении ПП от производителя они подлежат обязательному входному контролю согласно внутренним требованиям. Негодные ПП должны быть оформлены по акту и возвращены изготовителю.

Входной контроль комплектующих. При использовании комплектующих из упаковки производителя, как правило, нет необходимости в дополнительном входном контроле. При использовании предварительно подготовленных комплектующих необходимость контроля зависит от степени соблюдения технологии обращения с электронными компонентами (чувствительность к статическому электричеству и прочее). Решение принимает технический директор.

Входной контроль расходных материалов. Расходные материалы, используемые при монтаже (флюс, припой, промывочная жидкость), также подлежат входному контролю на соответствие собственным техническим требованиям. Решение об использовании тех или иных материалов принимает начальник участка. Целесообразно также предоставить ему право непосредственных закупок (или право контроля накладных) расходных материалов. Негодные материалы должны быть оформлены по акту и возвращены продавцу.

Контроль состояния оборудования. Ответственность за правильное использование вверенного оборудования несет использующий его работник предприятия. Ответственность за поддержание оборудования монтажного комплекса в рабочем состоянии лежит на начальнике участка.

Выходной контроль качества монтажа. Решение по дополнительному выходному контролю принимает начальник участка. При этом следует принять во внимание следующее обстоятельство: при выполнении контроля по пунктам 1-4, выход годных ПУ зависит только от работы монтажного комплекса и может быть оценен по объективному критерию. Результатом оценки должно быть принятие решения о премировании коллектива. В этих условиях завершающий контроль может быть рекомендован, но не обязателен.

193

Рис. 10.5. Обобщенная структурная схема визуального контроля технологии поверхностного монтажа

10.4. Возможности и погрешности визуального контроля

Выявляемые дефекты. Дефекты, которые можно определить с помощью визуального контроля:

∙неоднородная или пористая поверхность выводов, царапины;

∙деформация формы (асимметричность, впадины и выпуклости, искривления);

∙микротрещины;

∙изменения цвета;

∙микрокапли и брызги припоя;

∙остатки флюса;

∙посторонние включения;

∙неправильная установка компонента.

Рис. 10.6. Микротрещина в компоненте

Рис. 10.7. Неправильная установка компонента

194

системах для промышленности и для биологических наук. Фирма обладает мировыми патентами на технические решения, которые обеспечивают максимальную эргономику для моно и стерео оптических микроскопов. Компания производит функциональнозаконченные моно- и стереомикроскопы, а также аксессуары для улучшения параметров систем других известных производителей – эти технические решения используются в знаменитой безокулярной системе визуального контроля и бесконтактных измерений Dynascope™, стереоувеличителях Mantis®, окулярных стереомикроскопах Alpha®, безокулярных стереомикроскопах Lynx® и расширенных окулярах ISIS.

Для визуального контроля качества пайки компонентов со скрытыми выводами (BGA, μBGA) предлагается специально разработанная для этих целей фирмой ERSA

система ERSASCOPE.

10.5.1.Визуальный контроль

10.5.1.1.Стереоувеличитель Mantis

Mantis объединяет в себе легкость наблюдения настольной линзы с высоким разрешением микроскопа. Настольная линза имеет ограничения по увеличению и разрешению, а окулярные микроскопы трудно использовать. Mantis создает четкие по краям, трехмерные стерео изображения, а большое поле обзора повышает комфорт.

Операторы больше не будут страдать от усталости глаз, шеи или спины обычно ассоциирующимися с окулярными технологиями. Во время работы можно с комфортом пользоваться защитными или корректирующими зрение очками. Mantis является лидирующей в мире визуальной системой для промышленного производства и контроля качества.

Рис. 10.13.Стандартное исполнение Mantis

Mantis FX имеет жесткий штатив с возможностью изменения фокусного расстояния и яркое освещение основания, которые делают Mantis FX идеальным для работы при большем увеличении.

Рис. 10.14. Mantis FX с жестким штативом

Mantis UV позволяет производить со стерео увеличением контроль трещин, щелей и влагозащитных покрытий. Устойчивое освещение ультрафиолетовым или белым светом

196

позволяет более эффективно обнаруживать дефекты путем мгновенного высвечивания трещин и точечного окрашивания.

Рис. 10.15. Mantis UV с ультрафиолетовым освещением

Табл. 10.1. Технические характеристики стереоувеличителя Mantis

10.5.1.2.Окулярный стереомикроскоп Alpha

Стереомикроскоп Alpha с применением запатентованной технологии расширенных окуляров ISIS фирмы Vision Engineering дает до 10 раз больше свободы положения головы по сравнению с традиционными микроскопами. Технология ISIS расширяет оптический выход с помощью метода лентикулярных оптических поверхностей, позволяя голове оператора находится на расстоянии более 38 мм от окуляров.

Стереомикроскоп Alpha исключает необходимость совмещать с высокой точностью глаза с центром каждого окуляра. Небольшое движение глаза не означает больше потерю части поля зрения, так как зрачок легко остается в пределах в 12 раз более широкого выходного изображения.

Пользователи могут просто передвигать свои глаза для того, чтобы увидеть всю площадь изображения, что значительно лучше перемещения головы или контролируемого объекта. Можно работать с комфортом в очках или контактных линзах. Высокопрецизионная оптика обеспечивает максимально яркие и высококонтрастные изображения с увеличением до 160х (стандартно 7-40х). Модульная конструкция дает возможность пользователю выбирать из большого разнообразия дополнительных устройств, включая штативы, освещение и фотокамеры.

Рис. 10.16. Стереомикроскоп Alpha

197

Табл. 10.2. Технические характеристики окулярного стереомикроскопа Alpha

Ультрафиолетовое/белое освещение (см. Рис. 10.17) применяется для неразрушающего контроля, обнаружения трещин и повреждений, проверки влагозащитных покрытий ПУ и общего ультрафиолетового контроля.

Рис. 10.17. Ультрафиолетовое освещение

Стереомикроскоп Alpha с ультрафиолетовым освещением является исполнением системы Alpha, позволяющим контролировать со стерео увеличением флуоресцирующие в ультрафиолетовом свете трещины, щели и покрытия. Обнаружение дефектов осуществляется более эффективно при увеличенном высвечивании мелких трещин и эрозий. Яркое альтернативное освещение может быть включено с помощью ножной педали, оставляя свободными руки оператора.

Дополнительные устройства для освещения:

∙Две высокочастотные концентрические лампы: ультрафиолетовая и белая (или две ультрафиолетовые);

∙Лампа с длительным сроком службы (около 3500 часов).

Типовые характеристики (при 4х увеличении):

∙Ультрафиолетовая плотность: не менее 1300 мВт/см2; без белого освещения (дополнительно): не менее 2600мВт/см2;

∙Длина волны λ=365 нм;

∙Белый свет: 1,5 свечи на фут;

∙Независимый центральный выключатель для каждой ультрафиолетовой лампы;

∙Ножная педаль для белого освещения;

∙Электропитание: 100÷120В; 220÷240В переменного тока

10.5.1.3.Окулярный стереомикроскоп Beta

Beta окулярные стереомикроскопы с трансфокатором обеспечивают высококачественное масштабируемое стерео изображение для промышленных и лабораторных применений.

Высокопрецизионная оптика обеспечивает максимально яркие и высококонтрастные изображения, увеличение до 160х (стандарт 7-40х). Модульная

198

конструкция позволяет пользователю выбирать из широкого разнообразия дополнительных устройств, включая штативы, освещение и камеры.

Рис. 10.18. Окулярный стереомикроскоп Beta

Табл. 10.3. Технические характеристики окулярного стереомикроскопа Beta

10.5.1.4.Безокулярный стереомикроскоп LYNX

Представленный на рынок в 1999 году, Lynx быстро стал пользующимся большим спросом на рынке стереомикроскопом с трансфокатором. Безокулярный проектор дает несравнимую свободу положения головы и тела, исключая усталость оператора благодаря в 64 раза большему по сравнению с традиционными микроскопами выходному изображению. Можно также комфортно работать в очках или контактных линзах.

Множество объективов и умножителей с различным фокусным расстоянием позволяет комбинировать увеличение до 120х с рабочими расстояниями согласно потребностям. Модульная конструкция позволяет пользователю выбрать оптимальный состав дополнительных монтажных, осветительных устройств и камер.

Lynx стереомикроскопы поставляются с настраиваемым настольным штативом или с монтажным кронштейном (Рис. 10.19). Монтажный кронштейн дает гибкость при работе, в то время как настольный штатив обеспечивает большую стабильность при сильном увеличении.

Рис. 10.19. Стереомикроскоп Lynx

199