Nell’utilizzo dei sistemi di visione da banco ci sono diverse variabili di cui tener conto, come area e altezza di lavoro, fattore di ingrandimento ed ergonomia, ma soprattutto oggi la possibilità di documentare per immagini il lavoro svolto
Durante il controllo o il rework delle schede è importante che ci sia spazio sufficiente per operare sotto al sistema di visione utilizzato, per adattarsi agli strumenti utilizzati.
Ciò dipende dalle dimensioni delle schede da ispezionare o dissaldare e saldare. Per schede piccole non serve molto spazio e potrebbe essere sufficiente un microscopio a sbalzo con un braccio normale. Per schede grandi, non solo serve un'area di lavoro più ampia, ma anche un sistema di ispezione che abbia modo di coprire l’intera superficie della scheda. C’è poi l’altezza di lavoro, che deve consentire la messa a fuoco senza pregiudicare la possibilità di intervenire sulla scheda con l’attrezzatura adeguata al compito da svolgere.
Se gli operatori trascorrono lunghe ore allo strumento di visione, è importante creare una configurazione ergonomica che sia comoda da usare. La scelta di uno strumento ergonomico come un microscopio con un monitor (anziché con semplici oculari) può ridurre l’affaticamento degli operatori che a sua volta influisce sulla produttività e sulla qualità.
I sistemi di ingrandimento tradizionali, come gli stereomicroscopi, sebbene possano fornire i livelli di ingrandimento richiesti durante il controllo di qualità o il rework dei PCBA difettosi, non sempre sono attrezzati per scattare foto e creare in modo efficiente la documentazione del lavoro svolto. Con sempre più aziende che hanno bisogno di documentare la qualità del proprio lavoro, è importante scegliere un microscopio in cui è possibile catturare facilmente le foto dei risultati o del lavoro completato. Queste possono essere salvate a scopo di tracciare e documentare quanto fatto, creando lo storico su come procedere se viene identificato un dato problema.
I difetti più comuni rilevabili visivamente
Un difetto facilmente rilevabile è quello dei pin sollevati, che non aderisce bene al pad del circuito stampato. A volte, questo difetto si verifica a causa di una cattiva manipolazione del componente prima o durante il montaggio. Inoltre, potrebbe essere il risultato della mancata planarità del PCB. Può essere un difetto instabile (tocca, non tocca) e non riscontrabile dal test elettrico pertanto è problematico. La mancata connessione può portare al guasto e in ogni caso compromettere le prestazioni del PCB.
Un secondo problema è dato dai giunti di saldatura, se l’apporto di lega non è sufficiente, il problema potrebbe diventare una mancata connessione elettrica o una tenuta meccanica insufficiente. Casi come questo sono tecnicamente indicati come saldature magre. Anche una saldatura con eccesso di lega può essere un difetto non tollerato nella produzione di PCB. Questo a volte accade quando, nella saldatura manuale o durante il rework si utilizzano punte troppo larghe, o si indugia troppo a lungo nell’apporto di lega. Il difetto associato può risultare in ponti di saldatura e solder ball.
Può accadere che durante il montaggio del PCB un componente non sia, per vari motivi, montato. Un componente mancante è un grave difetto su un circuito stampato, può provocare un guasto catastrofico. Il posizionamento errato o il disallineamento dei componenti possono verificarsi a causa del piazzamento errato dei componenti. Lo spostamento dei componenti può avvenire durante la rifusione poiché i componenti “galleggiano” facilmente sopra la saldatura e disallinearsi a causa della tensione superficiale della lega, difforme tra due piazzole nel caso di volumi differenti. Una scheda può ancora funzionare con un componente disallineato o, nel caso di un chip, posizionato sul fianco, ma non è accettato dalla qualità.
I circuiti aperti sono un difetto comune, anche se non ricorrente, nella produzione di circuiti stampati; sono problematici poiché impediscono la funzionalità del circuito. Questi difetti possono verificarsi a causa di vie e tracce formate in modo improprio. Inoltre, può accadere a causa della saldatura prolungata che genera delaminazione della piazzola o della pista. Al contrario i cortocircuiti si hanno quando la saldatura collega sul PCB due componenti che non dovrebbero connettersi elettricamente. Questi cortocircuiti possono verificarsi per vari motivi, il più comune è la quantità di saldatura in eccesso, ma può verificarsi quando la lega entra in un'area destinata a essere priva di saldatura.
I vantaggi nell'utilizzo di un videomicroscopio digitale
I microscopi digitali sono strumenti oggi più adeguati a ispezioni in generale e per le operazioni di saldatura su piccoli chip e fine-pitch. Soddisfano i requisiti inizialmente menzionati di distanza e area di lavoro, sono ergonomici, producono ottime immagini e hanno semplici processi di documentazione.
Altri vantaggi includono la possibilità di soddisfare gli standard IPC e l'utilizzo di software di ispezione. Nella produzione e nell'assemblaggio di PCB, è fondamentale soddisfare gli standard IPC, che coprono ogni fase dalla progettazione alla produzione e al test e sono gli standard universali per l'industria manifatturiera dell'elettronica. Quando necessario, gli standard IPC specificano la potenza di ingrandimento richiesta per controllare la qualità del lavoro. L'utilizzo di un microscopio digitale che produce immagini di alta qualità all'ingrandimento richiesto è quindi un prerequisito per soddisfarli.
Un altro vantaggio nell'utilizzo di un microscopio digitale è l'utilizzo del software con cui si possono eseguire misurazioni altamente accurate direttamente dal microscopio, utilizzando la funzione di annotazione per evidenziare o commentare l'ispezione prima di salvarla come foto.
Un’altra importante funzione del software durante l'ispezione del PCBA è il confronto delle immagini. Si utilizza una foto campione come riferimento durante le nuove ispezioni, per individuare rapidamente le deviazioni.
Quando si esegue la rilavorazione di una scheda è possibile utilizzare la funzione di sovrapposizione per individuare il componente desiderato in pochi secondi. Digitando il nome del componente nella barra di ricerca viene evidenziato velocemente, il che può ridurre significativamente la quantità di tempo nelle stazioni di rilavorazione prima di iniziare la riparazione della scheda.
Lavorando con lo zoom sull’immagine della scheda, la funzione di sovrapposizione si riallinea alla dimensione impostata. Volendo è possibile inserire anche le istruzioni di rilavorazione.
I campi di applicazione del videomicroscopio
Grazie alla versatilità dei microscopi digitali, ci sono molti processi all'interno della produzione di PCB in cui possono dare valore aggiunto all’attività: R&D, controllo qualità e rework. Le funzioni dei videomicroscopi consentono non solo di ispezionare la prima scheda prodotta, ma di poterlo fare con dovizia di particolari. Le immagini acquisite sono arricchite di informazioni scritte in sovraimpressione e con immagini nell’immagine.
L’eccellente qualità dell’immagine dei microscopi digitali consente un’analisi di come è stata assemblata la scheda, incluso il controllo del conformal coating, della posa di dissipatori di calore e di molti particolari meccanici e strutturali.
Come anticipato si possono confrontare immagini per verificare il PCBA sotto ispezione (ma anche i circuiti stampati non assemblati) con una foto di quello campione per individuare rapidamente le deviazioni e puoi utilizzare i preset dello strumento per salvare e riutilizzare le impostazioni più utilizzate, questo elimina la necessità di regolazione manuale del microscopio, garantendo così coerenza tra le varie azioni ispettive e una maggiore efficienza operativa.
Se è stato identificato un problema sul PCB che richieda rilavorazione, ancora una volta è la qualità dell'immagine del microscopio digitale che lo rende particolarmente utile per questo processo. Una volta che il problema è stato risolto, una foto del lavoro completato comprova l’avvenuto rework ne costituisce documento di tracciabilità.
