Миниатюрнее, быстрее, качественнее. Часть 2

Чтобы целиком и полностью соответствовать уровню сложности разрабатываемых сегодня ПП, современная система AOI должна быть чрезвычайно точной и повторяемой. Поэтому самые передовые компании, производящие AOI-оборудование, отдают абсолютный приоритет именно этим двум параметрам и посвящают большую часть своих времени и средств разработке и развитию оптики и технологии освещения, необходимых для достижения этих целей. К числу главных подсистем, из которых состоит передовая система AOI, можно отнести электрооптические камеры на основе CCD, линзы, систему освещения, а также цифровые управляющие модули движения и программное обеспечение, удовлетворяющие современному уровню развития техники. Только работа всех этих подсистем в комплексе способна обеспечить качество и рентабельность производства инспектируемых изделий.
Своевременное определение и автоматический анализ таких дефектов сборки как неправильная установка или смещение компонента, изменение его полярности, изогнутый вывод, недостаток/излишек либо неаккуратное нанесение припоя, дефектов типа «мост» или «могильный камень» способны в значительной степени гарантировать бесперебойную работу сборочной линии и достижение необходимой производительности.
В первой части статьи «Миниатюрнее, быстрее, качественнее», опубликованной в «Производстве электроники» №2, 2009, мы рассказали об общих принципах построения AOI-систем компании Mirtec. Сегодня хотелось бы подробнее остановиться на двух флагманах фирмы, уже завоевавших широкое признание в мире. Это инлайновые системы AOI серии MV-7 (см. рис. 1) и настольные MV-3 (см. рис. 2). Чем же они хороши?

Рис. 1. Встраиваемая в линию система AOI серии MV-7

Рис. 2. Настольная система AOI серии MV-3

Системы серии MV-7 — это инлайновые системы для инспекции дефектов производства как до, так и после пайки, подходящие по своему оснащению и параметрам для среднего и крупносерийного производств:
– инлайновая система с 5-ю камерами;
– 4-мегапиксельная цифровая камера для цветной съемки;
– высочайший уровень обнаружения дефектов;
– двухдорожечный инспекционный конвейер;
– встроенная система лазерной инспекции (Intelli-Scan);
– одна из лучших инспекций поднятых выводов в виде крыла чайки для SOIC и QFP;
– измерение высоты по четырем точкам для точного теста копланарности BGA;
– усовершенствованный контроль паяльной пасты.
Реализованная в данной серии улучшенная цветная 4-мегапиксельная цифровая камера заметно увеличивает скорость инспекции. Опция Side Viewer^® Camera обеспечивает увеличенную инспекционную способность при помощи дополнительных четырех цветных 2-мегапиксельных цифровых камер. Лазерная система Intelli-Scan^® (опция) делает возможным точное измерение Z-координаты (высоты) в любой области.
Серия MV-3 предлагает улучшенную технологию 4-мегапиксельной цифровой камеры для цветной съемки в системе настольного исполнения:
– настольная система с 5-ю камерами;
– 2-мегапиксельная цифровая камера для цветной съемки;
– высочайшая скорость инспекции;
– одного сканирования ПП достаточно, чтобы затем просматривать необходимые области (снимок ПП сохраняется в памяти);
– возможность распечатки всех дефектов;
– единственная настольная система автоматической оптической инспекции, которая измеряет Z-высоту;
– простое программирование и эксплуатация.
Модернизированная технология, применяемая в этой модели, обеспечивает лучший результат в выполнении и скорости инспекции (чем меньше разрешение, тем ниже нужно опуститься камере для увеличения области, соответственно, чем выше разрешение, тем меньше времени нужно на увеличение). Система камер Side Viewer^® (боковое зрение) обеспечивает улучшенную инспекцию благодаря дополнительным четырем 2-мегапиксельным камерам для цветной съемки и для бокового обзора. Серия MV-3 от компании Mirtec является первым в мире поколением систем автоматической оптической инспекции в настольном исполнении с пятью камерами.
И так как принцип работы, основные узлы и доступные опции для данных систем схожи, далее мы рассмотрим основные особенности установок.

Данная система:
– обеспечивает улучшенную инспекцию при помощи дополнительных четырех 2-мегапиксельных цифровых камер для цветной съемки и для бокового обзора (см. рис. 3);
– упрощает оператору оценку дефектов при помощи одновременного захвата изображения со всех четырех сторон в исследуемой области;
– обеспечивает инспекцию паяного соединения PLCC и компонентов с J-выводами (см. рис. 4).

Рис. 3. Дополнительные цифровые камеры для цветной съемки и для бокового обзора

Рис. 4. Пример инспекции паяного соединения компонентов с J-выводами

Вследствие используемых технологий (линейное сканирование, в отличие от «рамного сканирования» (frame-grabbing)) в установках компании Mirtec, при помощи робота, работающего в прямоугольной системе координат, возможно передвижение головы с камерой в любую точку интереса на ПП. Это позволяет использовать боковые камеры высокого разрешения, лазеры, NG-маркер (и кто знает, что ещё появится в будущем?). В то же время системы, использующие технологию frame-grabbing, могут использовать только верхнюю-нижнюю камеру.

Фактически, технология линейного сканирования имеет лишь один недостаток, который заключается в структуре освещения (подсветки). И так как правильная подсветка входит в число самых важных аспектов AOI, то в Mirtec разработали специальный большой круг подсветки с гибким «многоуровневым» и «сегментным» освещением с уникальным алгоритмом управления (см. рис. 5), что ставит описываемые установки практически вне конкуренции. К основным преимуществам этого метода относятся:
– четыре независимые программируемые зоны;
– улучшенное распознавание перевернутых компонентов, поверхности ПП, царапин на площадке;
– легкое распознавание компонентов с таким же цветом, как поверхность ПП.

Рис. 5. Принцип организации «многоуровнего» и «сегментного» освещения

Рис. 6. Варианты включения подсветки

Подсветку возможно включать несколькими способами (см. рис. 6):
– включено все;
– включена 1 зона;
– включено 2 зоны;
– включено 3 зоны.

Эта система установок AOI компании Mirtec создаёт трёхмерное изоб­ражение объекта инспекции. Система обеспечивает:
– инспекцию поднятых выводов в виде крыла чайки для SOIC и QFP;
– измерение высоты по четырем точкам для точного теста компланарности BGA и CSP;
– распознавание вывода, поднятого на 1µ.

Рис. 7. Тест компланарности BGA-компонента

Среди главных блоков пакета программного обеспечения установок AOI компании Mirtec можно выделить следующие:
– ПО автоматического обучения, которое проводит автоматическое обу­чение расположению компонентов, используя CAD-данные, а также поддерживает все данные по установке;
– Библиотека компонентов, позволяющая сократить время на обучение и период наладки (таблица библиотеки автоматически совмещается с инструментом автоматического обучения, а само обучение новым компонентам производится в «ручном режиме»);
– Интегрированная система статического контроля процессов, которая содействует улучшению процессов, позволяя пользователю отслеживать и устранять дефекты на инспектируемых блоках;
– Интегрированная система ремонта, которая предоставляет данные для простого ремонта дефектных блоков после инспекции (данные о дефектах на всех ПП хранятся на единственном сервере базы данных).

Поскольку производственный процесс сборки электронных модулей в наши дни становится все более и более сложным, увеличивается вероятность появления дефектов на самых последних, конечных этапах сборки ПП. Соответственно, это подразумевает степень ответственности инспекционного процесса. Именно поэтому подавляющее большинство производителей электроники считают использование автоматической оптической инспекции обязательным инструментом на каждом этапе сборки, последовательно обеспечивающим высококачественный, быстрый и непрерывный производственный процесс.