Zastosowanie AOI do kontroli montażu press-fit

Press-fit versus lutowanie

Proces lutowania jest stosowany w przemyśle od lat, ponieważ zapewnia ekonomiczny, niezawodny proces łączenia przewodów elektrycznych i komponentów na PCB. Jednak zmiana procesu lutowania na bezołowiowe oznaczało między innymi znaczne obciążenie ekonomiczne dla producentów komponentów, ponieważ aby poradzić sobie z wyższą temperaturą lutowania, przestawili się oni na stosowanie droższych tworzyw sztucznych, takich jak polimer ciekłokrystaliczny (LCP), siarczek p-fenylenu (PPS) i poliftalamid (PPA). 

Z drugiej strony, technologia press-fit nie wymaga stosowania lutowia, a zamiast tego złącze posiada piny o nieco większej średnicy niż otwory PTH. Ten proces 'wciskania' złącza eliminuje powszechnie występujące problemy lutowania - takie jak zimne luty czy mostki – dzięki czemu press-fit zapewnia wysoką niezawodność. Jak pokazano w poniższej Tabeli 1, połączenie wciskane ma wskaźnik awaryjności 0,005, tj. co najmniej dziesięciokrotnie mniej niż połączenie lutowane. 

Tabela 1: Niezawodność wybranych typów połączeń według IEC 1709. Żródło: How well can you “Pin Down” defects in press-fit assembly? © Koh-Young

Połączenia press-fit często są wykonywane pod koniec całego procesu montażu. Jeśli na końcowym etapie pojawią się usterki, płytka PCB musi zostać poddana żmudnej przeróbce lub w niektórych przypadkach całkowicie zezłomowana. Dlatego też producenci muszą już na możliwie wczesnych etapach dokładnie sprawdzać PCB, stosując takie metody testowania jak kontrola ręczna, testy elektryczne, kontrola rentgenowska i inne. Jednak, wraz ze wzrostem złożoności układów - niektóre płyty mogą zawierać ponad 100 000 pinów - niektóre techniki kontroli stają się niewystarczające.

Co więcej, same piny stają się coraz krótsze i mniejsze, tak więc tradycyjne metody nie są już w stanie wykryć zgniecionych i zgiętych pinów. Zautomatyzowana inspekcja optyczna (AOI) to proces wizualnej kontroli całej płytki PCB, kamera autonomicznie skanuje płytę i może wykryć większość jej usterek, w tym wady krytyczne (np. brakujące piny) czy problemy z jakością (np. odchylone lub wygięte piny). System AOI wydaje się więc być optymalnym wyborem, spełniającym wymagania jakościowe współczesnego procesu montażu.

Kontrola pinów z funkcją 3D AOI

Zdając sobie sprawę z rosnącego znaczenia dokładnej kontroli, Koh Young opracował dedykowane rozwiązanie do kontroli pinów, wykrywające powszechnie występujące wady, takie jak brakujące lub przesunięte piny, jak również dokładnie określające wzajemne położenie pinów poprzez dokładny pomiar odległości pomiędzy nimi. Podobnie jak inne systemy AOI, KY-P3 wykorzystuje technikę przesunięcia fazowego interferometrii Moire'a do pomiaru wartości w osi Z na całości PCB. Ważne jest też wyodrębnienie informacji o wysokości korpusu oraz ostrej końcówki pinu, bowiem dopiero taki zestaw danych pozwala zapewnić wiarygodny pomiar wysokości pinu i ich wzajemnego przesunięcia, wykonywany przy użyciu danych CAD. Trzeba też zauważyć, iż pomiar wysokości pinu z zakrzywioną lub spiczastą końcówką jest bardziej skomplikowanym wyzwaniem niż pomiar pinu z bardziej powszechną, płaską końcówką

Dokładne określenie rozmiarów końcówki pinu przekłada się na precyzyjny pomiar jego przesunięcia. Producenci AOI określają wysokość pinu poniżej jego końcówki, aby następnie zlokalizować odpowiednią płaszczyznę odniesienia, która będzie odzwierciedlać pełną wysokość pinu. W kolejnym kroku, oblicza się punkt środkowy płaszczyzny pomiarowej, który jest używany jako punkt odniesienia do pomiaru bezwzględnych i względnych odległości między pinami (Rysunek 1). W efekcie AOI zapewnia maksymalną dokładność wyrównania, która jest niezbędna przy produkcji wysokiej jakości PCB.

Rysunek 1: Pomiar wzajemnego położenia pinów. Żródło: How well can you “Pin Down” defects in press-fit assembly? © Koh-Young

Źródło: © Koh-Young