Optická kontrola BGA

Datum: 28.06.2017

Kategorie: Výběr mikroskopů

Existuje-li nějaká oblast povrchové montáže, která volá po automatizaci, je to kontrola po pájení přetavením. Ruční kontrola sestav DPS je pomalá, únavná, subjektivní a ovlivněná chybami. Jestlipak jste někdy kontrolovali ručně DPS, zvláště takovou s průměrnou montážní hustotou? Je třeba říkat víc? Tak nějak pochybuji, že přemýšlíte o kariéře kontrolora desek.

Optická kontrola BGA

Procházíte-li prostorami velkých obchodních výstav, jako je SMTA International, Productronica, APEX, AMPER a další různé výstavy, ohromí vás počet firem, podílejících se na vývoji a výrobě zařízení pro automatizovanou optickou kontrolu (AOI). Takové zařízení zkoumá pájený spoj pomocí automatického vidění nebo laserů.

Na druhé straně, jestliže se podíváme ve směru zapouzdřování, je stoupající trend představován BGA a CSP. Je logické, že uvidíme silný pokles počtu pouzder vývodových IO, protože vysoké nároky na V/V vyžadují výše zmíněná řadová pouzdra s řízenou deformací. Stejně tak uvidíme úbytek počtu diskrétních součástek na deskách, jež ustupují technologii zabudovaných součástek. Vidíte tu dichotomii? V příštích dvou až třech letech tu budeme mít dokonalou technologii ke kontrole pájených spojů, a současně bude méně spojů, které bychom mohli kontrolovat. Je samozřejmé, že diskrétní prvky, čtyřhranná plochá pouzdra (QFP) a jejich příbuzní zcela nezmizí, a jistě existuje poptávka po AOI. Přes výše uvedené předpovědi změn se takové požadavky budou určitou dobu loudat – na rozdíl od pájení vlnou.

Od zavedení plastového pouzdra s kuličkovými vývody (PBGA) firmou Motorola počátkem 90. let a od vynoření maticových pouzder je stále nastolena otázka, jak kontrolovat propojení. Původní samozřejmou odpovědí byl rentgen, a náš průmysl měl k dispozici široký sortiment rentgenových zařízení.

Rentgen má svá omezení. Při rentgenové kontrole existuje spousta „šedé zóny“.

U maticových pouzder je detekce můstků pájky docela přímá. Rentgen je rovněž nedestruktivní metodou pro zjišťování nevyrovnanosti. Avšak takové vady, jako jsou přerušené vodiče a póry, se rozeznávají obtížněji, a to i při použití drahých zařízení s vysokou rozlišovací schopností. Destruktivní testování, jako jsou zkoušky tahem a příčné řezy, je právě ničivé, a tudíž poněkud omezené. Kéž bychom mohli nakouknout pod pouzdro a skutečně si prohlédnout pájené spoje!

Dnes můžeme opravdu hledět pod pouzdra BGA, vizuálně zkoumat pájené spoje a spařit řadu dalších kritických věcí. Firma Optilia, švédský výrobce, uvedl na trh kontrolní systém Flexia, výkonný mikroskopový systém, jenž dovoluje uživateli skutečně pohlédnout pod BGA, CSP a dokonce i lícní čip.

Při zkoumání pouzdra BGA se hlava spustí k součástce s mikroskopem po jedné straně součástky a světelným zdrojem, poskytujícím zadní osvětlení z druhé strany. Při skenování podél součástky je možno zkoumat jednotlivé řady pájených spojů. Nastavením zorného pole je možno sledovat a hodnotit vnitřní propojení. To vše se promítá na monitor s plochým stínítkem prostřednictvím barevné kamery CCD s vysokým rozlišením, jež je součástí mikroskopu. Uživatel v podstatě sleduje strukturu spoje, strukturu povrchu a případnou přítomnost můstků.

Kontrola BGA a opravy BGA

Pomocí softwarových měřicích nástrojů, je možno provádět skutečná měření. Snadno lze stanovit skutečnou montážní výšku, jakož i míru deformace. Softwarová část systému je skutečně pozoruhodná. Nejenže umožňuje absolutní i relativní měření, ale zpřístupňuje i databázi obrazů. To dovoluje uživateli využívat odkazů na známý dobrý stav (nebo špatný stav) vzhledem ke kontrolovanému kusu v reálném čase. Tím je z kontroly odstraněn prvek subjektivnosti.

Pomocí tohoto nástroje můžete vidět trhliny pájeného spoje v přípojích uvnitř, venku nebo pod tělem součástky. Můžete zjistit, zda jsou v těle součástky mikroskopické trhliny (popkornový efekt), aniž byste součástku demontovali. Chcete vědět, zda jsou pod součástkou zachyceny zbytky tavidla po pájení? Stačí se jen podívat.