Využití kombinované inspekce (Optika a RTG)

V životě platí mnohé a každý z nás jistě slyšel od svých babiček spoustu mouder a rad, které by mu jeho žití měly usnadnit. Avšak kromě pořekadel o nošení vody ve džbáně nebo o sportovních výkonech ranního ptactva existuje i jedno, o které se můžeme opřít i my technici, a tím je, že více hlav víc ví. Jak již napovídá název článku, tentokrát se budeme věnovat komplexnímu přístupu k dané věci a k výsledku analýzy se dobereme společným pohledem na věc z více zdrojů.

Obr. 1 Snímek oblasti zájmu z optické inspekce

Dostali jsme se před úkol diagnostikovat kvalitu nanesených vodivých drah na desku plošných spojů (DPS, obr. 1). Jako první nám přišlo na mysl využití automatické optické inspekce (AOI). Jistě můžete oponovat, že úkol AOI je kontrolovat tvar, umístění a kvalitu pájení jednotlivých komponentů na DPS, ale my se ptáme, jaký je rozdíl mezi kontrolou správného tvaru součástky oproti tvaru vodivé dráhy? Vše záleží jen na tom, jaký předpis pro AOI připravíme a jaké parametry jsou pro nás důležité. Takto připravené vzory pak jen stačí umístit na správná místa na kontrolované desce a „zbytek“ už udělá stroj sám a jako výstup označí všechny oblasti, které nejsou ve shodě se zadaným předpisem.

Obr. 2 Snímek oblasti zájmu z optické inspekce při využití světelné kombinace DOAL

Při použití klasického pohledu a při svícení přímým světlem byly sice požadované dráhy vidět, ale pro použití AOI byly málo kontrastní. Detaily, které odlišují předpokládaný tvar jak samotných drah, tak i jejich zakončení, by byly špatně detekovatelné a z toho důvodu bylo použito kombinované přisvícení side + DOAL (obr. 2). Jedná se o kombinaci světla (Diffused On Axis Lighting), jež zvýrazní všechny hladké, ke kameře kolmé povrchy, a červených diod, které jsou rozmístěny kolem středové kamery a ozařují danou oblast pod úhlem 45°. Tím je zaručen vysoký kontrast desky s vodivou vrstvou a zvolená světelná kombinace je kombinací všech pozitivních zvýraznění, jaké je možné pomocí jednotlivých světel pozorovat na desce.

Obr. 3 Detail desky pod mikroskopem 1/3

Obr. 4 Detail desky pod mikroskopem 2/3

Obr. 5 Detail desky pod mikroskopem 3/3

Na takto upravený vstup AOI byly vytvořeny přepisy jednotlivých vodivých drah. Využito bylo především histogramového zpracování obrazu, které by mělo korespondovat se správným zastoupením vodivého materiálu v požadované oblasti. Po inspekci vzorku pomocí AOI byl pro jistotu jeho výstup prověřen pod optickým mikroskopem, jenž nabízí detailnější pohled na desku. Díky výsledkům již nebylo zapotřebí zkoumat celou desku, ale zaměřili jsme se pouze na podezřelé oblasti (obr. 3, obr. 4, obr. 5). Na snímcích je vidět, že nanesená vrstva nemá předpokládaný tvar a převážně na zakončení cest chybí materiál.

Obr. 6 Snímek desky z RTG 1/3

Obr. 7 Snímek desky z RTG 2/3

Obr. 8 Snímek desky z RTG 3/3

Abychom ovšem mohli objektivně zhodnotit kvalitu nanesení vodivých drah, bylo zapotřebí zkontrolovat i jejich podklad. Pro tyto účely již optická inspekce nestačí. Museli jsme použít RTG inspekci. Při pohledu na spodní vrstvu na DPS (obr. 6, obr. 7, obr. 8) můžeme vidět, že zde se již nepravidelnosti neobjevují. Nanesené vrstvy neodpovídají tvaru drah na DPS.

Za pomoci komplexního přístupu se nám podařilo odhalit místa, kde nejsou vodivé dráhy správně naneseny. Díky využití jak optické, tak RTG analýzy jsme nejen prověřili kvalitu vzorku, ale poodhalili jsme také, že technologický postup je chybný a v jaké fázi mohou vznikat komplikace.

Kolektiv autorů:

Ing. Jiří Balach

Ing. Petr Ježdík, Ph.D.

Ing. Michal Šusta

Ing. Martin Horák

Ing. Ladislav Pospíšil, Ph.D.

www.lvr.fel.cvut.cz