Indipendentemente dal tipo di circuito stampato da realizzare o dal tipo di apparecchiatura utilizzata, il PCB deve funzionare correttamente. È la chiave per le prestazioni di molti prodotti e i guasti possono causare gravi conseguenze.

Il controllo del PCB durante il processo di progettazione, produzione e assemblaggio è essenziale per garantire che il prodotto soddisfi gli standard di qualità e funzioni come previsto. Oggi i PCB sono molto complessi. Sebbene questa complessità offra spazio a molte nuove funzionalità, comporta anche un rischio maggiore di fallimento. Con lo sviluppo del PCB, la tecnologia di ispezione e la tecnologia utilizzata per garantirne la qualità stanno diventando sempre più avanzate.

Seleziona la tecnologia di rilevamento corretta attraverso il tipo di PCB, le fasi attuali del processo di produzione e i guasti da testare. Lo sviluppo di un adeguato piano di ispezione e test è essenziale per garantire prodotti di alta qualità.

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Perché dobbiamo controllare il PCB?
L'ispezione è un passaggio fondamentale in tutti i processi di produzione di PCB. Può rilevare difetti del PCB per correggerli e migliorare le prestazioni generali.

L'ispezione del PCB può rivelare eventuali difetti che possono verificarsi durante il processo di produzione o assemblaggio. Può anche aiutare a rivelare eventuali difetti di progettazione che potrebbero esistere. Controllando il PCB dopo ogni fase del processo è possibile individuare difetti prima di passare alla fase successiva, evitando così di sprecare più tempo e denaro per acquistare prodotti difettosi. Può anche aiutare a trovare difetti occasionali che interessano uno o più PCB. Questo processo aiuta a garantire la coerenza della qualità tra il circuito stampato e il prodotto finale.

Senza adeguate procedure di ispezione dei PCB, i circuiti stampati difettosi potrebbero essere consegnati ai clienti. Se il cliente riceve un prodotto difettoso, il produttore potrebbe subire perdite dovute a pagamenti in garanzia o resi. I clienti perderanno anche la fiducia nell’azienda, danneggiando così la reputazione aziendale. Se i clienti trasferiscono la propria attività in altre sedi, questa situazione potrebbe portare alla perdita di opportunità.

Nel peggiore dei casi, se un PCB difettoso viene utilizzato in prodotti quali apparecchiature mediche o ricambi per auto, potrebbe causare lesioni o morte. Tali problemi possono portare a gravi perdite di reputazione e a costosi contenziosi.

L'ispezione dei PCB può anche contribuire a migliorare l'intero processo di produzione dei PCB. Se si riscontra frequentemente un difetto, è possibile adottare misure per correggerlo.

Metodo di ispezione dell'assemblaggio del circuito stampato
Cos'è l'ispezione PCB? Per garantire che il PCB possa funzionare come previsto, il produttore deve verificare che tutti i componenti siano assemblati correttamente. Ciò viene ottenuto attraverso una serie di tecniche, dalla semplice ispezione manuale al test automatizzato utilizzando apparecchiature avanzate di ispezione PCB.

L'ispezione visiva manuale è un buon punto di partenza. Per PCB relativamente semplici, potresti averne solo bisogno.
Ispezione visiva manuale:
La forma più semplice di ispezione PCB è l'ispezione visiva manuale (MVI). Per eseguire tali test, i lavoratori possono visualizzare la scheda ad occhio nudo o ingrandirla. Confronteranno la scheda con il documento di progettazione per garantire che tutte le specifiche siano soddisfatte. Cercheranno anche valori predefiniti comuni. Il tipo di difetto che cercano dipende dal tipo di circuito stampato e dai componenti su di esso.

È utile eseguire l'MVI dopo quasi ogni fase del processo di produzione del PCB (compreso l'assemblaggio).

L'ispettore ispeziona quasi ogni aspetto del circuito e cerca vari difetti comuni in ogni aspetto. Una tipica checklist di ispezione visiva del PCB può includere quanto segue:
Assicurarsi che lo spessore del circuito stampato sia corretto e controllare la ruvidità e la deformazione della superficie.
Verificare se la dimensione del componente soddisfa le specifiche e prestare particolare attenzione alla dimensione relativa al connettore elettrico.
Controllare l'integrità e la chiarezza del modello conduttivo e verificare la presenza di ponti di saldatura, circuiti aperti, bave e vuoti.
Controllare la qualità della superficie e quindi verificare la presenza di ammaccature, ammaccature, graffi, fori di spillo e altri difetti su tracce e tamponi stampati.
Confermare che tutti i fori passanti siano nella posizione corretta. Assicurarsi che non vi siano omissioni o fori impropri, che il diametro corrisponda alle specifiche di progetto e che non vi siano spazi o nodi.
Controllare la fermezza, la ruvidità e la brillantezza della piastra di supporto e verificare la presenza di difetti in rilievo.
Valutare la qualità del rivestimento. Controllare il colore del flusso di placcatura e se è uniforme, fermo e nella posizione corretta.

Rispetto ad altri tipi di ispezioni, MVI presenta numerosi vantaggi. Per la sua semplicità è a basso costo. Fatta eccezione per l'eventuale amplificazione, non è richiesta alcuna attrezzatura speciale. Questi controlli possono essere eseguiti anche molto rapidamente e possono essere facilmente aggiunti alla fine di qualsiasi processo.

Per eseguire tali ispezioni, l’unica cosa necessaria è trovare personale professionale. Se hai le competenze necessarie, questa tecnica può essere utile. Tuttavia, è essenziale che i dipendenti possano utilizzare le specifiche di progettazione e sapere quali difetti devono essere rilevati.

La funzionalità di questo metodo di controllo è limitata. Non può ispezionare componenti che non si trovano nel campo visivo dell'operatore. Ad esempio, i giunti di saldatura nascosti non possono essere controllati in questo modo. I dipendenti potrebbero anche non notare alcuni difetti, soprattutto quelli piccoli. L'utilizzo di questo metodo per ispezionare circuiti stampati complessi con molti piccoli componenti è particolarmente impegnativo.

Ispezione ottica automatizzata:
È inoltre possibile utilizzare una macchina per l'ispezione PCB per l'ispezione visiva. Questo metodo è chiamato ispezione ottica automatizzata (AOI).

I sistemi AOI utilizzano più sorgenti luminose e una o più telecamere fisse per l'ispezione. La sorgente luminosa illumina la scheda PCB da tutti gli angoli. La fotocamera scatta quindi un'immagine fissa o un video del circuito stampato e lo compila per creare un'immagine completa del dispositivo. Il sistema confronta quindi le immagini acquisite con le informazioni sull'aspetto della scheda ricavate dalle specifiche di progettazione o dalle unità complete approvate.

Sono disponibili apparecchiature AOI sia 2D che 3D. La macchina AOI 2D utilizza luci colorate e telecamere laterali da più angolazioni per ispezionare i componenti la cui altezza è interessata. Le apparecchiature AOI 3D sono relativamente nuove e possono misurare l'altezza dei componenti in modo rapido e preciso.

AOI può rilevare molti degli stessi difetti di MVI, inclusi noduli, graffi, circuiti aperti, assottigliamento delle saldature, componenti mancanti, ecc.

AOI è una tecnologia matura e accurata in grado di rilevare molti guasti nei PCB. È molto utile in molte fasi del processo di produzione dei PCB. È anche più veloce di MVI ed elimina la possibilità di errore umano. Come MVI, non può essere utilizzato per ispezionare componenti nascosti, come connessioni nascoste sotto ball grid array (BGA) e altri tipi di imballaggi. Ciò potrebbe non essere efficace per i PCB con elevate concentrazioni di componenti, poiché alcuni componenti potrebbero essere nascosti o oscurati.
Misurazione automatica del test laser:
Un altro metodo di ispezione PCB è la misurazione del test laser automatico (ALT). È possibile utilizzare ALT per misurare la dimensione dei giunti di saldatura e dei depositi sui giunti di saldatura e la riflettività di vari componenti.

Il sistema ALT utilizza un laser per scansionare e misurare i componenti PCB. Quando la luce viene riflessa dai componenti della tavola, il sistema utilizza la posizione della luce per determinarne l'altezza. Misura anche l'intensità del raggio riflesso per determinare la riflettività del componente. Il sistema può quindi confrontare queste misurazioni con le specifiche di progettazione o con i circuiti stampati approvati per identificare con precisione eventuali difetti.

L'utilizzo del sistema ALT è ideale per determinare la quantità e la posizione dei depositi di pasta saldante. Fornisce informazioni sull'allineamento, la viscosità, la pulizia e altre proprietà della stampa della pasta saldante. Il metodo ALT fornisce informazioni dettagliate e può essere misurato molto rapidamente. Questi tipi di misurazioni sono generalmente accurati ma soggetti a interferenze o schermature.

Ispezione a raggi X:
Con l'avvento della tecnologia a montaggio superficiale, i PCB sono diventati sempre più complessi. Ora, i circuiti stampati hanno una densità più elevata, componenti più piccoli e includono pacchetti di chip come BGA e chip scale packaging (CSP), attraverso i quali non è possibile vedere le connessioni di saldatura nascoste. Queste funzioni pongono sfide alle ispezioni visive come MVI e AOI.

Per superare queste sfide è possibile utilizzare apparecchiature di ispezione a raggi X. Il materiale assorbe i raggi X in base al suo peso atomico. Gli elementi più pesanti assorbono di più e gli elementi più leggeri assorbono di meno, il che può distinguere i materiali. La saldatura è costituita da elementi pesanti come stagno, argento e piombo, mentre la maggior parte degli altri componenti del PCB sono costituiti da elementi più leggeri come alluminio, rame, carbonio e silicio. Di conseguenza, la saldatura è facile da vedere durante l'ispezione a raggi X, mentre quasi tutti gli altri componenti (inclusi substrati, conduttori e circuiti integrati in silicio) sono invisibili.

I raggi X non vengono riflessi come la luce, ma attraversano un oggetto per formare un'immagine dell'oggetto. Questo processo consente di vedere attraverso il pacchetto del chip e altri componenti per controllare le connessioni di saldatura sottostanti. L'ispezione a raggi X può anche vedere l'interno dei giunti di saldatura per trovare bolle che non possono essere viste con l'AOI.

Il sistema a raggi X può vedere anche il tallone del giunto di saldatura. Durante l'AOI, il giunto di saldatura sarà coperto dal piombo. Inoltre, quando si utilizza l'ispezione a raggi X, non entrano ombre. Pertanto, l'ispezione a raggi X funziona bene per i circuiti stampati con componenti densi. È possibile utilizzare apparecchiature di ispezione a raggi X per l'ispezione a raggi X manuale oppure è possibile utilizzare un sistema a raggi X automatico per l'ispezione a raggi X automatica (AXI).

L'ispezione a raggi X è la scelta ideale per i circuiti stampati più complessi e presenta alcune funzioni che altri metodi di ispezione non hanno, come la capacità di penetrare i pacchetti di chip. Può essere utilizzato anche per ispezionare PCB ad alta densità e può eseguire ispezioni più dettagliate sui giunti di saldatura. La tecnologia è un po’ più nuova, più complessa e potenzialmente più costosa. Solo quando si dispone di un gran numero di circuiti stampati densi con BGA, CSP e altri pacchetti simili, è necessario investire in apparecchiature di ispezione a raggi X.