Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

18-05
2015
ООО «Совтест АТЕ»: опыт использования рентгеновского оборудования Nikon Metrology в производстве электроники

Наличие рентгеновского контроля в производстве электроники позволяет совершенствовать контроль качества изделий и снижать стоимость их изготовления. Рентгеновское оборудование Nikon Metrology окупается меньше, чем за два года.


Швейцарская фирма ESCATEC - производитель электроники и мехатронных систем, установила новую рентгеноскопическую систему рядом с двумя линиями  по сборке печатных плат на собственном производственном участке в городе Хеербрук. Изготовленная фирмой  Nikon Metrology система XT V 160 применяется для контроля качества выпускаемой продукции в режиме реального времени, а не в режиме послеоперационной проверки всех изготовленных изделий.  Опыт эксплуатации рентгеновской системы показал, что ее использование для контроля производственной линии более эффективно для обнаружения дефектов. Применение такой технологии контроля сокращает время, необходимое для исполнения заказа, до одного дня, и оптимизирует затраты за счет освободившихся оператора и инженера, которые могут выполнять в это время другие задачи на производстве.
Доктор Мартин Мундлеин, Главный инженер на ESCATEC, комментирует: «Современные электронные компоненты становятся все меньше и меньше, тем самым  увеличивая потребность во все более сложных методах контроля, чтобы гарантировать качество каждого паяного соединения…Визуальный контроль становится все сложнее, так как выводы компонентов все чаще бывают скрыты под компонентами и проверку качества паяного соединения можно выполнить только с помощью рентгеновской системы.
Рентгеновская система Модель Nikon XT V 160 была установлена как часть внедряемой нами программы повышения качества выпускаемой продукции, позволяя нам контролировать скрытые паяные соединения с разрешением до 1 микрона. Наличие на нашем производстве рентгеновской системы позволяет удовлетворять все более жесткие требования контроля качества, предъявляемые при производстве современной электроники».
Направленные, в общем, на промышленный и медицинский секторы, электронные системы ESCATEC можно также найти в геодезическом оборудовании, сетевых анализаторах, медицинских респираторах и подобных инструментах. Такие системы, как правило, монтируются на многослойных ПП и содержат компоненты в корпусах BGA, QFN, а также микросборки и разъемы с мелким шагом. 
Уровень обнаружения дефектов на двух более старых рентгеновских системах предыдущего поколения снизился со 100% до 70% за последние 10 лет в связи с уменьшением размеров ПП и увеличением сложности их инспектирования. (Ранее практически любая партия плат проверялась после завершения их сборки  в течение дня).

Оборудование Nikon Metrology, с геометрическим увеличением в 2400 крат позволяет исследовать мелкие и миниатюрные компоненты


Доктор Мундлеин продолжает: «Вместо того чтобы находить каждую неисправность на каждой плате во время сборки, мы применяем систему XT V 160 как инструмент для поддержания высокого качества производства. В соответствии с определенной частотой выборки - от 5 до 10% собранных ПП проверяются сразу же после оплавления припоя. Результаты рентгеновского контроля имеют непрерывную обратную связь с SMT линиями для оптимизации параметров производства. Результаты контроля хранятся в соответствующей базе данных и постоянно отслеживаются. 
Это был значительный сдвиг в организации контроля качества,  в результате которого мы контролировали и управляли линией SMT, вместо того, чтобы считать на следующий день количество дефектных плат. В тоже время сокращается время на поставку и затраты времени на инспекцию инженерами. По нашим оценкам, в данный момент для работы с рентгеновским контролем нам необходим всего один оператор с полной занятостью.  На основе этой экономии и снижения трудозатрат инженера наши инвестиции в рентгеновское оборудование Nikon окупятся меньше, чем за два года».

X-Ray контроль на производстве ESCATEC

Полный контроль качества - это движущая сила успеха ESCATEC. Изготовление смонтированных ПП - сложный процесс. Настройки производственной линии SMT могут меняться до семи раз в день. Величина серии обычно составляет 50-100 плат. Статистика показывает, что в среднем от партии отбраковывается 5-10% изделий.  Рентгеновской инспекцией обнаруживаются нарушения целостности паяных соединений,  перемычки между шариками BGA, QFN и т.д. Размещение и ориентация компонентов на плате контролируется встроенной в линию автоматической оптической инспекцией (АОИ), на которой проверяются абсолютно все производимые компанией ESCATEC изделия.

X-Ray контроль представляет собой полуавтоматический процесс. В г. Хеербрук изготавливается примерно 250 типов ПП/МПП, большинство из которых с двухсторонним расположением компонентов. Для реализации полуавтоматического контроля ПП на каждую из сторон создается тестовая программа, которая позволяет просматривать  на изделии наиболее проблематичные места. Такая программа инспекции создается с эталонного образца, чтобы оператор мог сравнить реальное изображение с эталонным, визуально оценивая каждую особенность платы и решая, годна она или не годна. 

Решение о приобретении X-Ray системы

Также одними из первых оценили и установили у себя на производстве рентгеновские системы XT V160 два других предприятия компании ESCATEC в Малайзии.  Одна из X-Ray систем - с ЭОП-детектором (Image Intensifier) для проверки плат с небольшими дефектами, другая - с плоскопанельным детектором (Flat Panel). Система с  плоскопанельным детектором способна проводить инспекцию более сложных, многослойных ПП. Она была выбрана для Хеербрука после проведения тщательного сравнительного анализа с системами конкурентов. В основе работы ранних рентген-систем лежали различные технологии, включая создание сложных тестовых программ. Процесс контроля изделий обычно проходил в два этапа. На первом этапе все смонтированные ПП автоматически проверялись и делились на хорошие и плохие (с подозрением на некачественную пайку). На втором этапе оператор проводил инспекцию отбракованных плат, окончательно решая, какие из них имели проблемы с паяными соединениями.
К тому же эти машины не позволяли наклонить плоскопанельный детектор так, чтобы оператор мог четко рассмотреть образец под углом. Разрешение изображения было не всегда достаточно для инспекции выводов BGA с мелким шагом, QFN микросхем и т.д. Некоторые дефекты очень тяжело распознать на смонтированной ПП, например, дефект пайки BGA-микросхем, известный как «голова на подушке». А недостаточную механическую прочность паяного соединения можно отнести к латентному (скрытому) дефекту. Изделия с дефектами такого рода часто проходят контроль (пропускаются) на предприятии-изготовителе и проявляются или могут проявиться в процессе эксплуатации изделия у Заказчика, то есть могут приводить к серьезным отказам техники с последующим ее дорогостоящим ремонтом.
Детектор в модели XT V 160 может быть наклонен по отношению к исследуемому образцу на угол свыше 60 градусов. Это свойство в сочетании с возможностью большого увеличения изображения позволяет оператору локализовать сложно диагностируемые дефекты. Ещё одна особенность XT V 160 - трубка открытого типа, позволяющая менять нити накала (катоды). Предшествующие системы с закрытой трубкой значительно дороже в обслуживании. Доктор Мундлеин утверждает, что новое рентгеновское оборудование от Nikon Metrology выигрывает в затратах на эксплуатацию.
При анализе рынка рентген-систем команда из Хеербрука изучила предложения ряда различных поставщиков. По завершении работы специалисты пришли к выводу, что система XT V 160 - оптимальное решение с лучшим соотношением цена-качество, чем у конкурентов.
 
О рентгеноскопической системе XT V 160 производства Nikon Metrology
 
Высокоточные рентген-технологии в системе XT V 160 позволяют проводить качественный анализ дефектов в смонтированных ПП при неразрушающем контроле. Эта рентгеновская система предназначена для инспекции BGA микросхем, многослойных печатных плат и качества пайки в смонтированных ПП, и используется в производственных линиях, в лабораториях анализа отказов. Для перемещения и позиционирования образцов в системе XT V 160 имеется пятиосевой манипулятор, управляемый мышкой или прецизионными джойстиками. При закреплении региона интереса в центре поля зрения возможен также круговой осмотр образца на 360 градусов. 
Другие важные особенности системы: рентген-трубка собственного производства; легко настраиваемые макросы для автоматизации рентгеновского контроля; два монитора для комбинирования измерений и работы в режиме реального времени; возможность установки плоскопанельного детектора для модернизации возможностей компьютерной томографии. 
Доктор Мундлеин заключает:  «Система XT V 160 нашего филиала в городе Пенанг имеет опцию КТ, но она используется в лаборатории, а не для управления производственным процессом».
Применение системы XT V 160 для неразрушающего контроля на предприятиях компании ESCATEC выходит за рамки поверхностного монтажа и включает контроль переходных отверстий на платах, контроль разварки контактных выводов микросхем и межсоединений на полупроводниковых пластинах. Кроме инспекции электроники, рентген и КТ-системы пригодны для исследования различных небольших образцов, таких как микроэлектромеханические системы (МЭМС), применяемые в бытовой электронике (смартфоны, акселерометры, гироскопы, датчики давления). Также возможна инспекция мелких кабелей, жгутов, пластиковых частей, светодиодов, переключателей и изделий для медицинского оборудования.

Для информации: 

Все рентгеновские системы фирмы Nikon Metrology производятся на заводе X-Tek в городе Тринг (Великобритания). 


Знаете ли вы?

На собственном производстве ООО «Совтест АТЕ» также используются рентгеноскопические системы фирмы Nikon Metrology: на участке производства электроники ‐ модель XT V 160 с опцией КТ и система промышленной томографии XT H 225 ST в техцентре Nikon Metrology в г. Курске.

Применение рентгеноскопических систем серии XT V (Скачать)
Отправить запрос