Bez ohľadu na to, aký typ dosky plošných spojov je potrebné postaviť alebo aký typ zariadenia sa používa, doska plošných spojov musí správne fungovať. Je kľúčom k výkonu mnohých produktov a zlyhania môžu spôsobiť vážne následky.

Kontrola dosky plošných spojov počas procesu návrhu, výroby a montáže je nevyhnutná na zabezpečenie toho, aby výrobok spĺňal normy kvality a fungoval podľa očakávania. Dnes sú PCB veľmi zložité. Aj keď táto zložitosť poskytuje priestor pre mnohé nové funkcie, prináša aj väčšie riziko zlyhania. S rozvojom PCB sú kontrolné technológie a technológie používané na zabezpečenie jej kvality čoraz pokročilejšie.

Vyberte správnu technológiu detekcie podľa typu PCB, aktuálnych krokov vo výrobnom procese a chýb, ktoré sa majú testovať. Vypracovanie správneho plánu kontroly a testovania je nevyhnutné na zabezpečenie vysoko kvalitných produktov.

1
●
Prečo musíme skontrolovať PCB?
Kontrola je kľúčovým krokom vo všetkých procesoch výroby DPS. Dokáže detekovať chyby PCB, aby ich napravil a zlepšil celkový výkon.

Kontrola DPS môže odhaliť akékoľvek chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť počas výrobného alebo montážneho procesu. Môže tiež pomôcť odhaliť akékoľvek chyby v dizajne, ktoré môžu existovať. Kontrola PCB po každej fáze procesu môže nájsť chyby pred vstupom do ďalšej fázy, čím sa zabráni plytvaniu časom a peniazmi na nákup chybných produktov. Môže tiež pomôcť nájsť jednorazové chyby, ktoré ovplyvňujú jednu alebo viac PCB. Tento proces pomáha zabezpečiť konzistentnosť kvality medzi doskou plošných spojov a konečným produktom.

Bez riadnych kontrolných postupov PCB môžu byť chybné dosky plošných spojov odovzdané zákazníkom. Ak zákazník dostane chybný produkt, výrobca môže utrpieť straty v dôsledku záručných platieb alebo vrátenia tovaru. Zákazníci tiež stratia dôveru v spoločnosť, čím poškodia reputáciu spoločnosti. Ak zákazníci presunú svoje podnikanie na iné miesta, táto situácia môže viesť k zmeškaným príležitostiam.

V najhoršom prípade, ak sa chybná doska plošných spojov použije vo výrobkoch, ako sú lekárske zariadenia alebo automobilové diely, môže to spôsobiť zranenie alebo smrť. Takéto problémy môžu viesť k vážnej strate reputácie a nákladným súdnym sporom.

Kontrola PCB môže tiež pomôcť zlepšiť celý proces výroby PCB. Ak sa chyba zisťuje často, môžu sa v procese prijať opatrenia na nápravu chyby.

Metóda kontroly zostavy dosky s plošnými spojmi
Čo je kontrola PCB? Aby sa zabezpečilo, že doska plošných spojov bude fungovať podľa očakávania, výrobca musí overiť, či sú všetky komponenty správne zmontované. Dosahuje sa to pomocou série techník, od jednoduchej ručnej kontroly až po automatizované testovanie s použitím pokročilého zariadenia na kontrolu PCB.

Ručná vizuálna kontrola je dobrým východiskovým bodom. Pre relatívne jednoduché PCB ich možno budete potrebovať.
Ručná vizuálna kontrola:
Najjednoduchšou formou kontroly PCB je manuálna vizuálna kontrola (MVI). Na vykonanie takýchto testov môžu pracovníci tabuľu vidieť voľným okom alebo ju zväčšiť. Dosku porovnajú s projektovým dokumentom, aby zabezpečili splnenie všetkých špecifikácií. Budú tiež hľadať bežné predvolené hodnoty. Typ chyby, ktorú hľadajú, závisí od typu dosky plošných spojov a komponentov na nej.

MVI je užitočné vykonať takmer po každom kroku procesu výroby DPS (vrátane montáže).

Inšpektor kontroluje takmer každý aspekt dosky plošných spojov a hľadá rôzne bežné chyby v každom aspekte. Typický kontrolný zoznam vizuálnej kontroly PCB môže zahŕňať:
Uistite sa, že hrúbka dosky plošných spojov je správna a skontrolujte drsnosť a deformáciu povrchu.
Skontrolujte, či veľkosť komponentu zodpovedá špecifikáciám a venujte zvláštnu pozornosť veľkosti súvisiacej s elektrickým konektorom.
Skontrolujte integritu a čistotu vodivého vzoru a skontrolujte spájkovacie mostíky, otvorené obvody, otrepy a dutiny.
Skontrolujte kvalitu povrchu a potom skontrolujte, či na vytlačených stopách a podložkách nie sú priehlbiny, priehlbiny, škrabance, dierky a iné chyby.
Skontrolujte, či sú všetky priechodné otvory v správnej polohe. Uistite sa, že nie sú žiadne vynechané alebo nesprávne otvory, že priemer zodpovedá konštrukčným špecifikáciám a že nie sú žiadne medzery alebo uzly.
Skontrolujte pevnosť, drsnosť a jas nosnej dosky a skontrolujte, či na nej nie sú vyvýšené chyby.
Posúďte kvalitu náteru. Skontrolujte farbu pokovovacieho taviva a či je rovnomerný, pevný a v správnej polohe.

V porovnaní s inými typmi inšpekcií má MVI niekoľko výhod. Vďaka svojej jednoduchosti je lacný. Okrem možného zosilnenia nie je potrebné žiadne špeciálne vybavenie. Tieto kontroly je možné vykonávať veľmi rýchlo a možno ich jednoducho pridať na koniec akéhokoľvek procesu.

Na vykonanie takýchto kontrol je potrebné jediné – nájsť odborný personál. Ak máte potrebné znalosti, táto technika môže byť užitočná. Je však nevyhnutné, aby zamestnanci mohli používať konštrukčné špecifikácie a vedeli, ktoré chyby je potrebné zaznamenať.

Funkčnosť tejto metódy kontroly je obmedzená. Nemôže kontrolovať komponenty, ktoré nie sú v zornom poli pracovníka. Týmto spôsobom sa napríklad nedajú skontrolovať skryté spájkované spoje. Zamestnancom môžu chýbať aj niektoré závady, najmä drobné závady. Použitie tejto metódy na kontrolu zložitých dosiek plošných spojov s mnohými malými komponentmi je obzvlášť náročné.

Automatická optická kontrola:
Na vizuálnu kontrolu môžete použiť aj kontrolný stroj PCB. Táto metóda sa nazýva automatizovaná optická kontrola (AOI).

Systémy AOI využívajú na kontrolu viacero svetelných zdrojov a jeden alebo viac stacionárnych alebo kamier. Svetelný zdroj osvetľuje dosku PCB zo všetkých uhlov. Kamera potom nasníma statický obrázok alebo video dosky plošných spojov a zostaví ho tak, aby vytvoril úplný obraz zariadenia. Systém potom porovná svoje nasnímané obrázky s informáciami o vzhľade dosky z konštrukčných špecifikácií alebo schválených kompletných jednotiek.

K dispozícii sú 2D aj 3D AOI zariadenia. 2D AOI stroj využíva farebné svetlá a bočné kamery z viacerých uhlov na kontrolu komponentov, ktorých výška je ovplyvnená. Zariadenie 3D AOI je relatívne nové a dokáže zmerať výšku komponentov rýchlo a presne.

AOI dokáže nájsť veľa rovnakých defektov ako MVI, vrátane uzlín, škrabancov, otvorených obvodov, stenčenia spájky, chýbajúcich komponentov atď.

AOI je vyspelá a presná technológia, ktorá dokáže odhaliť veľa chýb v PCB. Je veľmi užitočný v mnohých fázach procesu výroby PCB. Je tiež rýchlejší ako MVI a eliminuje možnosť ľudskej chyby. Rovnako ako MVI ho nemožno použiť na kontrolu komponentov mimo dohľadu, ako sú spoje skryté pod guľovými mriežkovými poľami (BGA) a iné typy obalov. To nemusí byť účinné pre PCB s vysokou koncentráciou zložiek, pretože niektoré zložky môžu byť skryté alebo zakryté.
Automatické laserové testovacie meranie:
Ďalšou metódou kontroly DPS je meranie automatickým laserovým testom (ALT). Pomocou ALT môžete merať veľkosť spájkovaných spojov a nánosov spájkovaných spojov a odrazivosť rôznych komponentov.

Systém ALT využíva laser na skenovanie a meranie komponentov DPS. Keď sa svetlo odráža od komponentov dosky, systém používa polohu svetla na určenie jeho výšky. Meria tiež intenzitu odrazeného lúča na určenie odrazivosti komponentu. Systém potom môže porovnať tieto merania s konštrukčnými špecifikáciami alebo s doskami plošných spojov, ktoré boli schválené na presnú identifikáciu akýchkoľvek chýb.

Použitie systému ALT je ideálne na určenie množstva a umiestnenia usadenín spájkovacej pasty. Poskytuje informácie o zarovnaní, viskozite, čistote a ďalších vlastnostiach tlače spájkovacej pasty. Metóda ALT poskytuje podrobné informácie a dá sa veľmi rýchlo zmerať. Tieto typy meraní sú zvyčajne presné, ale podliehajú rušeniu alebo tieneniu.

Röntgenová kontrola:
S nárastom technológie povrchovej montáže sa dosky plošných spojov stávajú čoraz zložitejšími. Teraz majú dosky plošných spojov vyššiu hustotu, menšie súčiastky a obsahujú čipové balíky, ako je BGA a čipové balenie (CSP), cez ktoré nie je vidieť skryté spájkované spoje. Tieto funkcie prinášajú výzvy pre vizuálne kontroly, ako sú MVI a AOI.

Na prekonanie týchto problémov je možné použiť röntgenové kontrolné zariadenie. Materiál pohlcuje röntgenové žiarenie podľa svojej atómovej hmotnosti. Ťažšie prvky absorbujú viac a ľahšie prvky absorbujú menej, čo dokáže rozlíšiť materiály. Spájka je vyrobená z ťažkých prvkov, ako je cín, striebro a olovo, zatiaľ čo väčšina ostatných komponentov na DPS je vyrobená z ľahších prvkov, ako je hliník, meď, uhlík a kremík. Vďaka tomu je spájka pri röntgenovej kontrole dobre viditeľná, zatiaľ čo takmer všetky ostatné komponenty (vrátane substrátov, vodičov a kremíkových integrovaných obvodov) sú neviditeľné.

Röntgenové lúče sa neodrážajú ako svetlo, ale prechádzajú objektom a vytvárajú obraz objektu. Tento proces umožňuje vidieť cez obal čipu a ďalšie komponenty na kontrolu spájkovaných spojov pod nimi. Röntgenová kontrola môže tiež vidieť vnútro spájkovaných spojov a nájsť bubliny, ktoré nie je možné vidieť s AOI.

Röntgenový systém vidí aj pätu spájkovaného spoja. Počas AOI bude spájkovaný spoj prekrytý vývodom. Navyše pri použití röntgenovej kontroly nevstupujú žiadne tiene. Preto röntgenová kontrola funguje dobre pre dosky plošných spojov s hustými komponentmi. Röntgenové kontrolné zariadenie možno použiť na manuálnu röntgenovú kontrolu, alebo na automatickú röntgenovú kontrolu (AXI) možno použiť automatický röntgenový systém.

Röntgenová kontrola je ideálnou voľbou pre zložitejšie dosky plošných spojov a má určité funkcie, ktoré iné kontrolné metódy nemajú, ako napríklad schopnosť preniknúť do obalov čipov. Dá sa dobre použiť aj na kontrolu husto zabalených DPS a môže vykonávať podrobnejšie kontroly spájkovaných spojov. Technológia je o niečo novšia, zložitejšia a potenciálne drahšia. Len keď máte veľké množstvo hustých dosiek plošných spojov s BGA, CSP a inými podobnými balíkmi, musíte investovať do röntgenového kontrolného zariadenia.