3D kontrola tisku pájecí pasty

Důležitost kontroly správného natištění pájecí pasty na desku plošného spoje se v současnosti stále více stupňuje. Pájecí pasta realizuje po přetavení elektricky vodivý spoj. Tyto spoje jsou nejčastější součástí elektronických zařízení. Pokud nebude kvalita vodivého spoje dostatečná, nebude dostatečně kvalitní ani kompletní sestava. Studie ukazují, že více než 50 % závad nalezených na deskách plošných spojů vzniká při procesu tisku pájecí pasty. V ostatních krocích technologického procesu, to je osazení součástek a přetavení, toto procento klesá. Náklady na odstranění vzniklé závady jsou po tisku pájecí pasty naopak nejnižší při srovnání nákladů na odstranění chyby po osazení, případně po přetavení. Toto je tedy důvod ke stále častějšímu využívání třírozměrové kontroly tisku pájecí pasty (3D SPI).

Při kontrole tisku pájecí pasty je nutné kontrolovat správnou pozici (obr. 1), výšku, spoje mezi jednotlivými natištěnými plochami (obr. 2) a případně chybějící natištění. U kontroly procesu tisku však jsou důležitou informací také jevy označované jako „vybírání“ (obr. 3) nebo vznik špiček při kraji potištěné plochy (obr. 4).

Obr. 1 Pozice pájecí pasty

Obr. 2 Pájecí pasta mezi pájecími ploškami

Obr. 3 Jev vybírání

Obr. 4 Vznik špiček

Nejčastější principy využívané při měření 3D SPI jsou laserová a optická triangulace.

Laserová triangulace využívá pro měření objemu pájecí pasty laserového sensoru, kterým měříme vzdálenost (obr. 5). Měření laserem je účinné a velmi přesné na homogenních materiálech. Při měření 3D SPI však měříme nehomogenní materiál s množstvím přechodů a hran, které mohou způsobovat nežádoucí odrazy a zastínění, a tím zkreslení výsledků. Tyto nežádoucí jevy jsou u průmyslově vyráběných strojů eliminovány výpočetními algoritmy a použitím více senzorů. Výhodou této metody je také příhodná cena.

Obr. 5 Laserová triangulace

Druhou metodou je optická triangulace, užívající jevu zvaného moaré. Jedná se o projekci mřížky na měřený objekt pod úhlem. Zjednodušeně se dá říci, že tato mřížka vlastně představuje na měřeném objektu vrstevnice (obr. 6). V praxi se používá kombinace dvou záznamů, kdy se projekce mřížky před zdrojem světla posunuje. Protože se jedná o projekci světla pod úhlem, měření na zastíněné straně je nemožné. To je důvod, proč se u této metody používá více zdrojů – dva nebo čtyři. Potom je tato metoda na zastínění měřeného objektu prakticky necitlivá (obr. 7). Výhodou této metody je přesnost a opakovatelnost, nevýhodou může být citlivost na vibrace daná pohybem mřížky před zdrojem světla. Tomuto se výrobci snaží předejít robustní mechanickou konstrukcí a co nejpřesnějšími lineárními posuny.

Obr. 6 Moaré jev

Obr. 7 Měření pomocí moaré

Obě metody umožňují proměření nenatištěné desky a na základě tohoto měření vypočítat přesný objem natištěné pasty i na nerovném povrchu (obr. 8). Výsledek měření bývá bez výjimky vizualizován tak, aby byly jednotlivé vrstvy barevně odlišeny a uživatel měl okamžitý přehled o naměřených hodnotách (obr. 9).

Obr. 8

Obr. 9 Vizualizované výsledky

V současnosti se pracuje na vývoji alternativních systémů, založených na principu vícekamerové optické triangulace. Cílem použití více kamer je zajištění lepší opakovatelnosti u objektů s malou výškou a zamezení problémům se stíněním. Firma Amtest Czech Republic, s. r. o., zastupuje na českém trhu společnost Pemtron. Jedná se o zařízení pracující na principu optické triangulace.

Obr. 10 3D SPI Pemtron

Zařízení umožňuje tvorbu reálného 3D modelu, používá 2D i 3D algoritmus, dokáže měřit v rozmezí 0–450 μm (unikátní vlastnost!), je připraveno pro aktivní zpětnou komunikaci se sítotiskem (Closed Loop), který umí přenastavit offsety tisku v sítotiskovém stroji dle aktuálních měření, tak aby byl zabezpečen optimální tisk na desce plošných spojů.

Pro podrobnější informace kontaktujte naši společnost – Amtest Czech Republic, s. r. o.