Illuminazione a LED per l’ispezione di PCB ed elettronica: verifica delle saldature, dei componenti e delle piste

L’ispezione di PCB ed elettronica è una delle applicazioni di visione più esigenti. Le dimensions dei componenti si riducono con ogni generazione di prodotti. Le saldature sono spesso più piccole di 0,5 mm. Inoltre, i pad d’oro, i rivestimenti di stagno e la pasta saldante riflettono tutti la luce in modo diverso. Pertanto, un approccio che funziona per un’applicazione può essere inutile per un’altra sulla stessa scheda.

Il progettista deve trattare l’ispezione dei PCB come un problema multi-applicazione. Applicazioni diverse richiedono geometrie diverse, spesso sulla stessa linea. Pertanto, la comprensione dell’ottica di ciascun target è il punto di partenza. Questa pagina associa ogni applicazione alla tecnica corretta ed elenca gli illuminatori RODER Vision corrispondenti.

La sfida dei PCB: miniaturizzazione e superfici riflettenti

Un PCB moderno racchiude molti tipi di superficie in un’area ridotta. FR4 nudo, maschera di saldatura, pasta, saldature, piste di rame, pad d’oro e marcature possono trovarsi tutti all’interno di pochi centimetri quadrati. Ciascun materiale ha una riflettanza e una struttura diverse. Di conseguenza, ciascuno risponde in modo diverso alla luce diretta, diffusa, coassiale e in campo scuro.

La miniaturizzazione rende questo compito più difficile. Man mano che i pacchi si riducono da QFP a BGA fino a CSP, la richiesta di risoluzione aumenta. Un ingrandimento maggiore offre un campo visivo più ridotto. Pertanto, la luce deve mantenere l’intensità e l’uniformità su un’area più piccola. Allo stesso tempo, deve mantenere la geometria corretta per l’applicazione.

Ispezione delle saldature: coassiale e campo oscuro

L’ispezione delle saldature è l’applicazione SMT più critica. L’obiettivo è rilevare saldatura insufficiente o in eccesso, ponti, saldature fredde e l’effetto tomba. Ogni difetto ha una forma 3D diversa. Pertanto, ciascuno ha una firma ottica distinta.

Illuminazione coassiale per superfici di saldatura piane

Una saldatura corretta su un pad piano presenta una superficie superiore simile a uno specchio. La luce coassiale viaggia lungo l’asse della telecamera. Pertanto, restituisce una riflessione brillante e uniforme da quella superficie piana. Una saldatura difettosa è ruvida o inclinata, quindi riflette meno luce indietro. Di conseguenza, appare più oscura. Questa differenza di luminosità è la base dell’ispezione coassiale delle saldature.

La luce coassiale si adatta anche ai pad d’oro prima della saldatura. La superficie d’oro è altamente speculare, quindi appare uniformemente luminosa. Tuttavia, la contaminazione, l’ossidazione o il danneggiamento interrompono la riflessione. Pertanto, il difetto appare come una regione più oscura. Ciò consente l’ispezione del pad prima del riflusso e la verifica della saldatura.

Illuminazione in campo scuro per i difetti di saldatura

La luce in campo scuro a basso angolo si adatta ai difetti di saldatura rilevati. In condizioni di incidenza rasante, la maschera piana e i pad appaiono scuri. Tuttavia, le caratteristiche rilevate diffondono la luce e appaiono brillanti. Ponti, palline di saldatura e terminali sollevati sono esempi tipici. Pertanto, i piccoli difetti diventano visibili anche a una frazione di millimetro di altezza.

Verifica del posizionamento dei componenti: retroilluminazione e illuminatore ad anello

La verifica del posizionamento controlla la presenza, l’orientamento e la tolleranza di posizione. Componenti diversi richiedono luci diverse. Pertanto, la scelta segue il tipo di pacchetto

Retroilluminazione per i contorni dei componenti con terminali

I package a foro passante con terminali e i package SMT di grandi dimensioni mostrano contorni dei terminali visibili. Per questi, la retroilluminazione offre il massimo contrasto per la posizione e la piegatura dei terminali. I terminali appaiono come silhouette scure sul campo chiaro. Pertanto, la coplanarità, la spaziatura dei terminali e i terminali mancanti sono misurabili con precisione sub-pixel.

Illuminatore ad anello per presenza e polarità

L’illuminatore ad anello fornisce un’illuminazione frontale uniforme da sopra la scheda. Pertanto, è adatto per i controlli di presenza e polarità dei componenti. Legge anche le marcature sulle parti superiori piatte dei pacchi. Un angolo ridotto aggiunge contrasto per i bordi del corpo e gli indicatori di polarità.

Ispezione di piste e via su schede nude

L’ispezione della scheda nuda controlla il rame prima dell’assemblaggio. Verifica la continuità delle piste, la larghezza, la spaziatura e la presenza dei via. Il target è il pattern di rame sulla maschera di saldatura. Pertanto, la luce coassiale funziona bene, offrendo un contrasto uniforme sul rame riflettente.

Ispezione dei via

Sotto la luce coassiale, i fori di via appaiono come cerchi scuri contro il rame brillante o la maschera di saldatura. Pertanto, il diametro, la spaziatura e lo stato di riempimento sono misurabili. Un via non riempito che dovrebbe essere placcato appare diverso da uno riempito. Per le schede sottili, la retroilluminazione può anche trasmettere la luce per l’ispezione dei via.

Lettura della marcatura degli IC e della serializzazione.

La verifica della marcatura e la lettura dei codici sono attività comuni in elettronica. La marcatura è incisa al laser o stampata a inchiostro su un corpo in plastica o ceramica. Il contrasto dipende dal tipo di marcatura, dal colore del pacco e dalla luce. Pertanto, viene scelta una luce diretta o a basso angolo per massimizzarlo. Per le marcature laser, la luce a basso angolo aumenta il contrasto del rilievo.

Gestione delle superfici in oro e stagno senza abbagliamento

I connettori d’oro, i terminali di stagno e la saldatura bagnata sono altamente speculari. Sotto la luce frontale diretta, creano intensi punti caldi. Questi saturano il sensore e nascondono le caratteristiche. Pertanto, si utilizzano tre approcci per gestirli.

Il primo è la luce coassiale. Utilizza la riflessione speculare in modo costruttivo lungo l’asse della telecamera. Pertanto, le caratteristiche piatte e perpendicolari appaiono luminose, quelle inclinate appaiono scure.

Il secondo è l’illuminatore a cupola o flat dome. Riempie l’emisfero degli angoli, in modo che le riflessioni si diffondano all’interno della cupola. Di conseguenza, elimina gli hotspot, a scapito di un certo contrasto delle caratteristiche.

Il terzo è la polarizzazione. Un polarizzatore sulla luce e un analizzatore a polarizzazione incrociata sull’obiettivo bloccano l’abbagliamento speculare. Pertanto, passa solo la luce diffusa in modo diffuso. Di conseguenza, l’abbagliamento dell’oro e dello stagno scompare, rivelando le caratteristiche nascoste.

Famiglie di illuminatori RODER Vision per l’ispezione di PCB

Le famiglie indicate di seguito rispondono alle comuni esigenze di ispezione dei PCB. Ciascuna offre un’elevata uniformità, un’emissione stabile e il supporto per il funzionamento strobo. Pertanto, la scelta corretta segue l’applicazione e la superficie.

La scelta corretta dipende dall’applicazione. Per le saldature e i pad, la luce coassiale o l’illuminatore ad anello DC6 sono la scelta ideale. L’abbagliamento dell’oro e dello stagno richiede invece la cupola FD2 o la polarizzazione. Le piste e i via si adattano alla matrice DL6, che offre un forte contrasto. I contorni dei terminali favoriscono il retroilluminatore BL3, che è l’ideale. In ogni caso, RODER Vision fornisce supporto tecnico per la geometria e la lunghezza d’onda. Pertanto, definire prima il target, la superficie e il difetto, quindi scegliere l’illuminatore corrispondente.

Domande frequenti