De-a lungul timpului, electronica a fost aplicată în cele mai diverse domenii de activitate, cum [618742]

1
Introducere

De-a lungul timpului, electronica a fost aplicată în cele mai diverse domenii de activitate, cum
sunt industria, comunicațiile, medicina, informatica, apărarea militară, ea devenind
omniprezentă. Toate dispozitivele și echipamentele construite au adus nenumărate beneficii
omeni rii. Dezvoltarea accelerată a industriei electronice a impus o serie de cerin țe și standarde
care privesc calitatea, fiabilitatea și acceptabilitatea produselor electronice.
În această lucrare îmi propun să împărtășesc informații descoperite în etapa de specializare în
domeniul vast al electronicii și telecomunicațiilor. Titlul lucră rii este “Studiul comparativ al
capabilității inspecției plăcilor e lectronice prin AOI versus AXI ”.Testarea și inspecția ocupă un
rol foarte important în industria electroni că, alegerea unei strategii de test devenind, de
asemenea, o problemă de mare interes în producerea subansamblelor electronice. S-a observat
că nu există materiale și procese perfecte, la fel cum nu s -a găsit nici strategia de test
desăvârșită. Două dintr e filozofiile de orientare pentru implementarea tehnologiilor de testare și
inspecție sunt prevenirea și detecția defectelor. Defectele apar mai ales în procesul de producție a
subansamblului electronic, partea această fiind descr isă în capitolul 1 al lucr ării.Identificarea
defectelor într -un mediu industrial este efectuată în majoritatea cazurilor de echipamente
dedicate, evitându -se folosirea inspecției manuale care implică decizia umană.
Capitolul 2 prezintă metodele de inspecție automată și echipame ntele de inspecție utilizate în
industria subansamblelor electronice.
Următorul capitol este conceput ca un răspuns la întrebarea “Când este indicată utilizarea AOI
(Automated Optical Inspection), când să folosim AXI (Automated X -Ray Inspection) și când
este nevoie d e ambele metode de inspecție?”. Metodele de inspecție și de testare au sc opul de a
verifica și identifica eventualele defecte ale subansamblelor electronice, ating ându-se un nivel
înalt al calității.

2
Capitolul 1
Procesul de realizare al suba nsamblelor electronice

Înainte de a descrie modalitățile de inspecț ie a subansamblelor electronice , sunt prezentate
etapele de producție a acestora, pentru familiariza rea cu tipurile de defecte și problemele care pot
apărea de -a lungul procesului.
Pașii principali în procesul de producție a unui PCB (Printed Circuit Board) sunt următorii:
1. Designul PCB -ului este creat folosind un software CAD (Computer -Aided Design);
2. Este fabricată placa goală (bareboard);
3. Procesul de printare;
4. Plasarea componentelor pe placă și lipirea acestora;
5. Procesul de curățare a plăcilor;
6. Inspecția/ Testarea plăcilor.

Fig. 1 Linia de producție

3
1. Proiectarea PCB -ului
Software -ul CAD joacă un rol foarte important în proiectarea subasamblelor electronice având
în vedere creșterea complexității produselor de la o zi la altă. Proiectanții PCB -urilor încep prin a
aduna toate informațiile necesare: diagrame schematice, descrierea componentelor, lis ta
componentelor și orice alte informații utile. Cu aceste informații legate de circuit, proiectantul
folosește software -ul CAD ca să defineas că dimensiunile fizice și schema circuitului imprimat,
specificând locațiile tuturor componenetelor și legăturilor dintre acestea.
Un mare avantaj al folosirii software -ului CAD este faptul că acesta permite proiectanților
simularea designului creat și modificarea lui până la îndepl inirea oricărei cerințe. Aceasta este o
primă abordare a produsului care prezintă avantajul de a evita o realizare fizică a circuitului
imprimat de mai multe ori, econo misindu -se astfel timp și bani.
Odată ce designul e proiectat, soft -ul CAD creează o schemă a circuitului reprezentân d
dimensiunile și locațiile rețelei inclusiv aranjamentul conductorilor și căilor neconductive
(mărimea, tipul, locațiile vias -urilor, etc). Acest soft creează de asemenea și o bază de date care
conține numele fiecărei componente, numărul ei, orientarea, l ocația exactă pe placă, și alte
informați i.
Pregătirea pro cesului de fabricare a PCB -ului
Echipa de manufacturing folosește design -ul CAD pentru a construi și asambla PCB -urile.
Pentru a realiza acest lucru este nevoie de o documentație clară și comp letă, incluzând
următoarele: lista de materiale, detalii legate de fabricare și asamblare, Gerber data, instrucțiuni
speciale de asamblare.

4
2. Fabricarea bareboard -ului (placa goală )

Fig.2 Fabricarea bareboard -ului
Bareboard -ul nu conține nicio compone ntă, ea având găurile din placă și traseele electrice de
care va fi nevoie mai târziu pentru a monta și conecta componentele.
3. Procesul de printare
În prima etapă din procesul de producție se aplică pasta de lipire cu ajutorul unei matrițe
(stencil) cu design special pentru produsul ce urmează a fi realizat. Pasta de lipit este compus ă
dintr -o pudr ă de cositor și un flux. Amestecul acestor dou ă materiale se realizeaz ă conform unei
proceduri bine definite.
Procesul de printare decurge astfel:
– placa goală este ținută cu ajutorul unei pompe de vid sau prin mijloace mecanice ;
– matrița este plasată pe placă și aliniată astfel încât deschiderile matriței să se suprapună peste
pad-uri;
– pasta de sudură este împinsă prin matriță cu ajutorul unei lam ele;
– se verifică dacă pasta de sudură a pătruns în toate canalele.

5
Defe cte care pot să apară în timpul procesului de printare: zgârieturi, bășicare, delaminare,
curbare, răsucire, printare neuniform ă, printare insuficient ă, printare excesiv ă,printare nealiniată,
pad-uri neacoperite, etc.

Fig.3 Curbarea plăcii

Fig. 4 Printare a nealiniat ă
4. Plasarea componentelor pe placă și lipirea lor
PCB -urile pot să conțină componente SMD (surface mount devices) sau PTH (pin through –
hole). Astfel procesul de fabricație se scindează ușor , depinzând de tipul de componente folosite.
Componentele SMD sunt așezate pe pad -urile circuitului imprimat, fapt care diferă de tehnologia
TH unde terminalele componentelor sunt inserate prin placă. Componentele SMD se plasează cu
mașini speciale, automate sau semiautomate, care preiau componentele de pe role și le așează pe
PCB cu ajutorul unor capete de plantare.
Tipuri de defecte care pot să apară în timpul procesului de plasare a componentelor: pla sare
incorectă, lipsa componentei , componente s uprapuse, deteriorarea component ei, terminale
ridicate sau îndoite.

6

Fig. 5 Plasare a incorect ă

Fig.6 Terminale ridicate

Fig. 7 Extra -component
Lipirea componentelor se face în majorit atea cazurilor prin tehnologia R eflow (lipire prin
retopire). Pasta mai înainte printată pe pad -urile plăcii este încălzită în cuptoare speciale unde se
pot controla procesele termice: preîncălzirea, încălzirea și răcirea. În trecerea plăcii prin
cuptoare, past a suferă transformări care duc la lipirea componentelor.
Defecte care pot să apară: lipitur i fisurate, lipituri reci, scurt circuit , defectarea componentelor,
lipire insuficientă, tombstone, etc .

7

Fig. 8 Tombstone

Fig. 9 Scurt circuit

Fig.10 Lipitura fisurat ă

Lipirea pr in tehno logia Wave se face trecând placa peste un val continuu de pastă de lipit,
trecerea aceasta făcându -se suficient timp cât conductoarele com ponentelor să se încălzească si
să formeze legături stabile.
Defecte care pot s ă apară: lipitură ins uficientă, exces de pastă, scurt circuit , lipsa unor
componente , componente cu orientare greșită, defectarea componentelor.

8
5. Procesul de curățare
Un proces de curățare est e necesar pentru a elimina flux ul și alte eventuale contaminări înainte
de test are și inspecție. Unele companii utilizează pasta și flux fără curățare, în care reziduurile
rămase sunt inerte. Uneori, aceste tipuri de flux creează probleme de testare, deoarece reziduul
rămas poate încapsula și izola punctele de testare.1
6. Inspecția/ Testarea plăcilor
PCB -ul este întotdeauna inspectat într -o oarecare măsură în timpul procesului de asamblare. De
exemplu, după ce componentele sunt lipite, inspectorul va verifica vizual calitatea lipiturilor.
Dar nu toate defectele se pot detecta pri ntr-o simplă inspecție vizuală.
De asemenea, inspecțiile vizuale nu sunt practice pentru colectarea și evaluarea unor cantități
mari de date privind defectele distribuite în timpul procesului de fabricație. Sistemele automate
de testare și inspecție sun t mai potrivite pentru această sarcină.
Testarea și inspecția au rolul de a separa produsele bune de cele defecte și pot fi utilizate la
monitorizarea proceselor și identificarea defectelor și atunci datele ce provin de la aceste
echipamente pot fi folosite în analize statistice complexe (SPC – Statistic Process Control), care
au ca scop anticiparea și prevenirea anumitor defecte , țelul final urmărit fiind acela de a crește la
un nivel cât mai înalt calitatea produselor livrate la client și în acelaș i timp obținerea unor
procese cât mai eficiente și cu cât mai puține rebuturi sau reparații.
Odată cu creșterea densit ății componentelor și reducerea dimensiunilor componentelor, a
apărut nevoia unui proces de inspecție rapid și eficient. Numărul produ cătorilor subansamblelor
electronice care au integrat Inspecția Automată Optică (AOI) și X -ray în procesele de inspecție a
crescut considerabil. Aceste două tehnologii de inspecție oferă avantaje majore comparativ cu
inspecția manuală. Soluția ideală pentr u problema inspecției produselor este utilizarea ambelor
tehnologii, combinându -le obți nând cel mai înalt nivel de capabilitate și cel mai bun randament.2

1 Focus on In -Circuit Testing (Fourth Edition) ©GenRad, Inc. 1997. All rights reserved.
Westford, Massachusetts, U.S.A. 01886 -0033. November, 1997.

2 http://www.nordson.com/en/divisions/yestech/about -nordson -yestech/articles/aoi -and-x-ray-
inspection -systems -combined -provide -valuable -yield -enhancement -solution , consultat la data de
15.03.2018

9

Fig. 11 Sisteme automate de testare și inspec ție in linia de produc ție (AOI , X-ray)

10
Capitolul 2
Metode de inspecție automată a subansamblelor electronice

Primele echipamente de inspecție apar în anul 1980. Versiunile inițiale erau foarte costisitoare,
cu o capabilitate li mitată, dificil de programat iar crearea și mentenanța programel or de insp ecție
necesita multe ore, chiar zile. Datorită evoluției rapide a tehnologiilor hardware și software, cea
mai recentă generație de sisteme AOI și AXI a depășit majoritatea acestor limitări. Sistemele
AOI și AXI de astăzi oferă soluții de inspecție puternice, cu o gamă largă de caracteristici.
Producătorii de ansamble avansate de PCB știu că producerea cost -competitivă a
subansamblelor electronice și satisfacerea așteptărilor de calitate ale clienților în același timp este
vitală pentru succesul acestora. Conduși de complexitatea avansată a produselor și de dorința de
a îmbunătăți randamentul prin utilizarea eficientă a informațiilor în timp real, producătorii
implementează tehnologiile a utomate de testare și inspecție.3

2.1 Inspecția Optică Automată (AOI)
Atunci c ând se compară viteza, eficiența și flexibilitatea altor metode de testare și inspecție,
beneficiile AOI sunt clare. O linie tipică de fabricație, de exemplu, poate utiliza î ntre doi sau
patru inspectori pentru a identifica vizual și pentru a repara defectele de componente și de lipit.
În schimb, un sistem AOI cere unui singur operator să detecteze și să repare defectele, precum și
să colecteze toate datele necesare pentru îmb unătățirea randamentului. Acest lucru poate reduce
necesarul de schimb pentru muncă sau permite realocarea resurselor într -o altă parte a procesului
de fabricație, reducâ nd în cele din urmă costurile. Cele mai avansate soluții AOI oferă diferite
caracteris tici cheie, ideale pentru a răspunde cerințelor actuale de inspecție:

Utilizare accesibilă: u n factor important, dar adesea trecut cu vederea, atunci când se
implementează AOI, este accesibilitatea. Există câteva sisteme care sunt mai potrivite pentru linii
de producție dedicate unor volume mai mari. Aceste sisteme sunt adesea programate intensiv ș i

3 https://www.evaluationengineering.com/exploring -aoi-and-x-ray, consultat la data de
22.05.2018

11
nu se pretează la schimbarea liniei. Alte tipuri de sisteme sunt concepute astfel încât să asigure
flexibilitatea necesară pentru a se adapta la producția pe configurație de linie multiplă. Sistemul
de inspecție trebuie să fie suficient de flexibil pentr u a fi utilizat oriunde în linie, în funcție de
obiectivele de inspecție dorite. Programarea se poate schimba într -o anumită măsură în funcție de
locul în care este folosit aparatul, dar cu un sis tem flexibil, hardware -ul fiind , de obicei, același.
Portabi litatea programului poate fi de asemenea un factor critic și trebuie luată în considerare la
evaluarea unui sistem AOI.

Calitatea imaginilor: numărul de pixeli (megapixeli), mărirea optică și digitală (zoom) sunt
criterii importante care pot determina adesea capabilitățile finale ale unui sistem de inspecție.
Pentru a inspecta cu exactitate dispozitive mici, cum ar fi 01005, este important ca mărirea optică
și digitală combinată să fie suficientă pentru a furniza cantitatea necesară de rezoluție și
informații algoritmilor de inspecție software AOI. Cu toate acestea, apropierea duce la un câmp
vizual mai mic (FOV) și, prin urmare, timpi de achiziție mai lungi a imaginilor, creând mai
multe date pentru procesare. Prin urmare, deoarece timpii de ciclu se sc urtează, sistemul AOI
trebuie să ofere un echilibru între mărire și viteza de achiziție a imaginii.

Optică: pentru o mai mare acuratețe și repetabilitate, utilizarea opticii geometrice a devenit din
ce în ce mai populară în echipamentele AOI. Lentilele tradiționale prezintă o mărire variată
pentru obiectele aflate la distanțe diferite de lentilă și pot arăta forma aparentă a obiectelor care
variază cu distanța de la centrul câmpului vizual. Lentilele telecentrice au aceeași mărire la toate
distanțele. O lentilă telecentrică obiect -spațiu creează imagini de aceeași dimensiune pentru
obiecte la orice distanță și are un unghi de vizualizare constant în întregul câmp vizual .

Iluminatul programabil: în orice aplicație machine vision, iluminarea este criti că pentru
obținerea rezultatelor dorite. Încercarea de a găsi o sursă de lumină care să permită detectarea
tuturor condițiilor de defect este aproape imposibilă, având în vedere mediul în continuă
schimbare al producției de electronice. Pentru a asigura ce a mai largă acoperire a defectelor
pentru configurațiile componentelor și PCB -urilor, o sursă de lumină dinamică este crucială. Cu
reducerea costului diodelor emițătoare de lumină (LED), producătorii de echipamente AOI sunt
în măsură să configureze rețele de iluminat care pot fi personalizate în cadrul software -ului de

12
inspecție. Cu multiple culori, la diferite unghiuri, utilizatorii AOI au flexibilitatea de a spori
contrastul imaginii pentru a identifica cu ușurință o multitudine de condiții de defect. Chi ar și
într-un anumit tip de componente, posibilitățile sunt nesfârșite. Există multe variații ale
proprietăților de culoare și ale suprafeței, împreună cu variațiile compoziției de pastă,
dimensiunea și materialul plăcuței, precum și culoarea și textura PC B-ului. Iluminatul
programabil este un instrument neprețuit pentru a asigura cea mai largă gamă de detectare a
defectelor.

Precizia poziționării: cu mărimea componentei, precizia pozițională a echipamentelor de
producție și de inspecție devine din ce î n ce mai critică. De regulă, sistemul AOI ar trebui să aibă
o precizie sub pixel. Acest lucru va asigura că sistemul este suficient de precis pentru a detecta
abateri mici în poziție care pot duce la un defect 01005.

Software cu capacitate de integrare în rețea: O funcție importantă a oricărui sistem AOI este
colectarea și recuperarea datelor. Datele pot fi sub forma unui text output, a unei baze de date, a
unei colecții de imagini sau a unei combinații de mai multe formate. Colectarea datelor este o
funcție de bază a majorității sistemelor AOI, cu toate acestea, recuperarea informațiilor este
adesea mai complexă și depinde de configurația liniei de producție. Într-un mediu de rețea, AOI
poate inspecta simultan un PCBA în timp ce transmite rezultatele di ntr-un ansamblu anterior
într-o stație de revizuire / reconversie "în aval". Stația din aval nu comunică doar cu sistemul
AOI ci și stochează rezultatele inspecțiilor și analizează operațiile într -o bază de date SPC
(Statistic Process Control ). Rezultatele inspecției pot fi vizualizate în timp real sau arhivate
pentru o examinare ulterioară .4

Inspecția optică automată este o metodă standard unanim acceptată pentru controlul calității
procesului de producție, a liniilor SMT (Surface Mount Technology). Pe ntru corectarea erorilor
de proce s, o soluție viabilă este controlul calității utilizând în diverse faze ale procesului
inspecția optică automată.

4 https://www.electronics -notes.com/articles/test -methods/automatic -automated -test-ate/design –
for-aoi-test.php , consultat la data de 22.05.2018

13
Aparatura de inspecție optică automată post -reflow se poate conecta în -line (în cazul liniilor
automate) sau offline atunci când inspecția vizuală se realizează prin sampli ng sau când se
produc o varietate mare de plăci electronice. 70% din mașinile de inspecție optică sunt conectate
post-reflow.
Inspecția optică automată este metoda preferată de inspecți e a PCB -urilor (Printed Circuit
Boards). Ea utilizează un sistem optic care ia o imagine a unui PCBA și o compară cu o poză a
unui PCB în stare foarte bună în sco pul detectării oricărui defect.

Echipamentele de Inspecție Optică Automată (AOI) folosesc:
– una sau mai multe camere de rezoluție înaltă pentru a chiziționarea imaginilor (fig.14 );
– un sistem de iluminare format dintr -o matrice cu LED -uri; (fig . 12)
– conveior pentru deplasarea și fixarea plăcilor în poziția de inspecție ; (vezi fig.13 )

Fig. 12 Fig. 13 Fig.14

Sursa de lumină AOI
Iluminatul este un element cheie al sistemului AOI. Prin alegerea sursei de iluminare corecte,
este posibilă evidențierea mai ușoară a diferitelor tipuri de defecte. Odată cu progresele realizate
în tehnologia de iluminare, acest lucru a permis iluminarea pentru a îmbunătăți imaginile

14
disponibile și, la rândul său, acest lucru permite evidențierea defec telor mai ușor, cu o reducere a
timpului procesării și o creștere a vitezei și preciziei.
Cele mai multe sisteme AOI au un set de iluminat definit. Acest lucru va depinde de
operațiunea necesară și de tipurile de produse care urmează să fie testate. Acestea au fost, de
obicei, optimizate pentru condițiile anticipate. Cu toate acestea, uneori pot fi necesare anumite
particularizări, iar înțelegerea iluminării este î ntotdeauna folositoare.

O vari etate de tipuri de iluminat este disponibil ă:
• Iluminarea fluorescentă:
Iluminatul fluorescent este utilizat pe scară largă pentru aplicațiile de inspecție optică automată
AOI, deoarece oferă o formă eficientă de ilumin are pentru vizualizarea defectelor pe PCB -uri.
Principala problemă cu iluminarea fluorescentă pentru aplicațiile AOI este că lămpile se
degradează cu timpul. Acest lucru înseamnă că sistemul de inspecție optică automată va fi supus
schimbărilor calității l uminii.
• Iluminarea cu LED -uri:
Dezvoltarea iluminatului cu LED -uri a însemnat că sistemele automate de inspecție optică AOI
sunt capabile să adopte o formă mult mai stabilă de iluminare. Deși lumina LED -urilor suferă o
reducere a intensității luminilor de-a lungul timpului, aceasta poate fi compensată prin creșterea
curentului. Folosind iluminatul cu LED -uri, nivelul de iluminare poate fi de asemenea controlat.
LED -urile sunt, prin urmare, o formă mult mai satisfăcătoare de iluminare decât luminile
fluorescente sau incandescente care au fost folosite cu ani în urmă.
• Infraroșu sau ultraviolet:
În unele cazuri, poate fi necesară iluminarea în infraroșu sau ultraviolet pentru a vizualiza
anumite defecte sau pentru a permite inspecției optice automate să detecteze doar anumite tipuri
de defecte.

În afară de forma de iluminare, poziționarea iluminatului pentru un sistem automat de inspecție
optic ă, AOI, este la fel de important ă. Sursele de lumină necesită poziționarea nu numai pentru a
se asigura că to ate zonele sunt bine luminate, ceea ce este deosebit de important atunci când
anumite componente pot arunca umbre, dar și pentru a evidenția defectele.

15

Fig. 2 Calitățile reflexive ale obiectelor din câmpul vizual
– lumina verde este aplicată suprafețelo r plate sau cu cantitate limitată de aliaj. Aceasta poate
reprezenta, de exemplu, un pad sau partea metalică a componentelor tip chip;
– lumina albă evidențiază zonele intermediare (trecerea de la un unghi de 45° la zone aflate într –
un unghi mai mare);
– lumina roșie cade asupra suprafețelor cu lipitură formată într -un unghi mic, de obicei capătul
lipiturii;
– lumina albastră evidențiază o zonă a lipiturii sau a componentelor aflate într -un unghi mai mare
care tinde către vertical. (vezi fig. 3)

Fig. 15 Evidențierea lipiturii cu ajutorul luminilor AOI

Fig. 16 Poza luat ă de cam era AOI (component ă chip)

16
2.2 Echipamente AOI MVP (Machine Vision Products) Ultra IV si Supra E

Fig. 17

17
Imaginea urm ătoare ilustrează caracteristicile g ăsite pe partea exterioară a echipamentelor
Ultra IV si Supra E: (fig. 18 )

Fig. 18 Echipamente AOI

Camera și suportul ei sunt situate în mijlocul mașinii AOI. Accesul la camer ă se face
deschiz ând ușa din partea frontală .

Fig. 19 Camera și suportul acesteia

18
Aceasta este partea utilizată pentru achiziția snap -urilor care alcătuiesc imaginile folosite în
inspecția optică. Sub camer ă este situat stroboscopul, dispozitiv folosit pentru a produce lumină
pulsatorie.

Fig.8 Stroboscopul
Luminile stroboscop ului sunt aprinse pentru a obține snap -uri la interv ale fixe.
Există 4 lumini folosite: verde, alb, roșu, albastră care sunt setate la 4 nivelu ri diferite – de
high, medium și 45ș, lumina albastră av ând un modul separat. Sistemul cu LED -uri albastre este
un modul atașat la baza carcasei de il uminare principală. Este acționat pneumatic când se
pulseaz ă lumina , apoi se ridică după finalizare. (fig. 20 )

Fig. 20 Modulul cu lumina albastr ă

19
Machine Vision Products, Inc. (MVP) utilizează o tehn ică de inspecție automată optică , care
implică analiza nivelelor de gri ale elementelor de imagine (pixeli) într -o zonă specificată a unei
imagini color. Conceptul din spatele acestei abordări va fi descris împreun ă cu metodologia din
spatele acestei abordări , obținerea unei imagini adecvate pentru analiza bazată pe nivelurile de
reflexie de pe componentele aflate sub stroboscop.
2.2.1 Scala nivelurilor de gri
Camera măsoară nivele de gri în intervalul de la 0 la 2 55, dar pentru stabilitate scala reală a
nivelurilor de gri utilizate pentru algoritmii MVP este între 0 și 63. Acestea sunt cele 255 de
niveluri de tonuri de gri originale care sunt împărțite în grupuri de patru. La calibrarea camerelor,
nivelul de gri pentru un alb opac este setat la 180. Această va loare împărțită la patru este 45.
Această scalare este utilă pentru a determina nivelul de gri la care se așteaptă să fie găsite
anumit e caracteristici.

Fig. 21 Scala nivelurilor de gri

2.2.2 Privire de ansamblu asupra algoritmilor
Un algo ritm este un set de reguli care este urmat când se rezolv ă o ecuație matematică. Prin
utilizarea de algoritmi, lumina reflectată de o componentă a camerelor poate fi analizată pentru a
determina dacă o componentă este defectă sau conformă. Există două nive luri de algoritmi pe
care MVP AutoInspector le folosește pentru inspecția componentelor.

20
Nivelul 1 de algoritmi (Nivel Item/Element) este utilizat pentru a inspecta elemente ale
componentelor (lipituri, prezența/absenta, polaritate, etc.) din pozele lua te de camera foto .
Algoritmii de nivel 2 (Nivel Part, adică ansamblul elementelor) evaluează rezultatele de nivel 1
pentru a stabili dacă componen ta îndeplinește criteriile specificate, cum ar fi precizia plasării,
rotația, elemente de geometrie, etc. De exemplu, atunci când este examinat un QFP (Quad Flat
Package) cu 64 de pini, fiecare lipitură (element) este inspectată folosind un algoritm de nivel 1
pentru a determina dacă este în parametrii specificați pentru fiecare ele ment. Prin urmare, vor
exist a 66 (plus polaritate și test de prezența) inspecții de nivelul 1 privind acest QFP. O
componentă va avea doar un algoritm de nivel 2. Rezultatele inspecției de nivel 1 sunt colectate.
Ulterior, algoritmul de nivel 2 determină dacă componenta îndeplinește criteri ile stabilite .
2.2.3 Procesarea imaginilor 2D
Procesul de obținere a imaginilor pentru efectuarea analizelor pe diferite tipur i de componente
este ilustrat mai jos. În principiu, orice suprafață plană reflectorizantă va reflecta lumina înapoi
spre camerele foto, iar în cazul suprafațelor întunecate, nereflectorizante sau înclinate nu se va
întâmpla același lucru. Acest principiu va contribui la determinarea dacă există lipitură între
componentă și placă, terminale ridicate sau scurt circuit. Figur a de mai jos (fig. 22) ilustrează
modul în care modulele camerei Ultra IV și Supra E detectează un obiect.5

5 Documentatie Plexus Corp.

21

Fig. 22 Procesarea imaginilor 2D

22
2.3 Inspectia X -Ray Automată (AXI)
Inspecția X -Ray automată devine din ce în ce mai populară deoarece la fel ca AOI, este o
soluție de inspecție neinvazivă care oferă date de proces în timp real și poate fi utilizată eficient
pentru detectarea defectelor și îmbunătățirea randamentului. Imaginile cu raze X ale lipiturilor
pot fi analizate automat pentru a detecta defectele structurale, cum ar fi lipirea insuficientă, scurt –
circuitele, terminale nelipite și alte defecte care pot reprezenta peste 90% din defectele totale ale
unei plăci complicate. Dar, spre deosebire de AOI, ima gistica cu raze X nu este obstrucționată de
lipituri ascunse, de shield -urile componentelor și de plăcile cu densitate mare pe ambele părți.
Acest avantaj cheie al inspecției lipiturilor ascunse face AXI alegerea logică pentru inspectarea
plăcilor complica te, în special a celor cu BGA (Ball Grid Array), CGA (Column Grid Array),
CSP (Chip Scale Package) sau componente care sunt sub shield -uri RF. Acesta este un avantaj al
AXI, având în vedere că un număr semnificativ de plăci intră în această categorie cu
popularitatea în creșter e a package -urilor circuitelor integrate . În plus, multe telefoane mobile și
produse de comunicații fără fir plasează shield -uri RF peste componentele de la stațiile pick -and-
place, folosind procesul de reflow pentru a le lipi pe plac ă.
Inspecția X -Ray automată poate fi utilă în multe etape ale procesului de asamblare, dar
constrângerile legate de timp și resurse limitează de obicei majoritatea produselor la o singură
inspecție cu raze X. Din acest motiv, ar trebui implementat acolo unde va oferi un beneficiu
maxim pentru proces .6

6 https ://www.evaluationengineering.com/exploring -aoi-and-x-ray, consultat la data de
29.05.2018

23

Fig. 23 Transmisia X -Ray
2.3.1 Tehnologii X -Ray
Inspecția manuală X-Ray
Deși mai costisitor decât MVI (Manual Visual Inspection) convențional, inspecția manuală cu
raze X este aproape similară: foloseș te ochii și creierul operatorului ca procesor de imagine și
factor de decizie. Acest lucru este lent și plictisitor în producție ducând la rezultate incoerente și
este mai potrivit pentru un mediu de analiză a eșecurilor. Operatorul care efectuează analiza
defectelor are de obicei experien ță considerabilă în interpretarea imaginilor X -Ray, și în mod
normal există u n număr limitat de defecte de analizat. Majoritatea sistemelor X -Ray sunt sisteme
de transmisie.
Inspecția X-Ray 2D
X-Ray "2D" (bidimensional) este un alt nume pentru tehnologia convențională de transmisie cu
raze X. Razele X sunt genera te de o sursă fix ă, trec prin PCBA , și formează o imagine pe un
detector. Radiografiile medicale, dentare sunt bazate pe sisteme de transmisie și utilizarea
filmului fotografic ca detector. În industrie, detectorul creează imaginea, o transformă în imagin e
digitală și o transferă pe un computer unde are loc analiza imaginii. La fel ca pe o radiografie
medicală, totul între sursă și detector stă în focalizare. Acest lucru funcționează bine dacă te uiți

24
la un os rupt sau la o placă cu o singură față, care a re doar un singur strat. Pe plăcile double -sided
cu o densitat ea mare a lipiturilor pe ambele p ărți, imaginea devine neclară, confuză, după cum se
arată în figura următoare.

Fig. 24 Transmisie 2D

Lipiturile de pe partea de sus se suprapun peste cele de pe part ea de jos a plăcii , apar multe
umbre, analiza devenind aproape imposibilă. Inspecția X -Ray 2D este cea mai potri vită pentru
plăcile cu componente pe o singură față .

Inspecția X-Ray 3D (tomosynthesis)
Inginerii proiectează de obicei PCB -uri double -sided datorită performanțelor sau cerințelor de
spațiu ale produselor finale. Aceste cerințe de multe ori duc la un acces scăzut la testele electrice
datorită densității ridicate. Tehnologia X -Ray este o sabie cu două tăișuri: permite vizualizarea
caracteristicilor ascunse, dar include în imagine, de asemenea, totul între sursa de raze X și
detector. Este clar că informațiile legate de fiecare parte a plăcii double -sided trebuie separate

25
pentru a putea fi utilizate în mod eficient. Așadar inspecție "3D" înseamnă imagini clare ale
straturilor plăcii generate și folosite pentru testare.
Inspecția X -Ray 3D se bazează pe reconstituirea transmisiei multiple, a imaginilor preluate din
diferite unghiuri , creând o ps eudo-imagine 3D. Integrarea unui număr infinit de imagini ar da
cele mai clare imagini ale unei felii din placă. Din păcate, suma de calcul crește foarte mult
direct proporțional cu creșterea numărului de imagini folosite în reconstrucție. Practic, numărul
de imagini utilizate în fiecare recons trucție este limitat datorită nevoilor de tranzit ale unui sistem
de producție. Costul reducerii numărului de imagini utilizate are ca rezultat formarea de
caracteristici fantomă sau "artefacte" în imaginea feliei care sunt o sursă de eroare în analiză.
Implementarea inspecției X -Ray 3D este în continuare foarte limitată în mediile de producție, dar
începe să fie o tehnologie promițătoare , computerele devenind mai rapide și mai puțin
costisitoare.

Fig. 25 Tomosinteza

26
Combinând inspecția 2D și 3D se of eră o abordare nouă care combină viteza de transmisie 2D
cu capabilitatea inspecției 3D de a vizualiza fiecare parte a plăcii. Aceasta ar părea o abordare
bună, aplicând punctele fort e ale fiecărei tehnologii. Atât imaginile 2D cât și imaginile 3D se fac
într-un singur pas , în același sistem.
Datorită dimensiunii și costului detectoarelor X -Ray, limitărilor în ceea ce privește rezoluția
sistemului și cantit ății mari de informații prezente în fiecare imagine, toate sistemele
automatizate X -Ray împart plac a testată în părți mai mici pentru analiză. În majoritatea
sistemelor, mărimea acestor "câmpuri de vizualizare" variază de la aproximativ 7.62 mm până la
25,4 mm. Teoria din spatele sistemelor combinate 2D / 3D este că un procent mare de lipituri
sunt neum brite și, prin urmare, pot fi inspectate în modul 2D. Cu toate acestea, deoarece placa
trebuie să fie împărțită în câmpuri de vizualizare, prezența oricărei umbre într -un câmp de
vizualizare necesită inspecția întregului câmp în modul 3D. Acest lucru creșt e foarte mult
procentajul zonelor care trebuie inspectate în modul 3D care este mai lent. Cu cât este mai mare
densitatea lipiturilor pe placă, cu atât este mai mare probabilitatea ca orice vizualizare să necesite
inspecție 3D datorată umbrelor .

Fig. 26 Tomosinteza digitală

27

Fig. 27 Reconstrucția imaginilor
Laminograf ia 3D
În laminografia 3D, sursa de raze X și detectorul se mișcă într -un model circular, sincronizat
dar defazat cu 180 de grade. În imagine, sunt incluse doar caracteristicile dintr -un plan al
tabloului plăcii. Îmbinările și orice altceva care nu este în planul de focalizare sunt suficient de
estompate în imagine pentru a permite analiza independentă în planul de focalizare. Prin
mișcarea prec isă a plăcii în sus și jos (pe axa Z), imagini cu lipiturile de pe fiecare parte a plăcii
pot fi independent generate pentru test. Laminografia este mult mai rapidă decât inspecția 3D.
Într-un sistem bazat pe laminografie, capacitatea de a se concentra pe o singură fa ță a plăcii
solicită de asemenea sistemului să știe unde este situată felia inspectată pe axa Z. Sistemele
bazate pe laminografie trebuie să măsoare precis poziția plăcii pe axa Z. De obicei, acest lucru se
face pe fiecare placă de la începu tul ciclului de testare cu un laser sau un sistem optic care este o
parte integrantă a echipamentului de inspecție. 7

7 https://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/Why_Where_What_How_When.pd f ,
consultat la data de 30.05.2018

28

Fig.28 Laminografia

Fig. 29 Imagine 3D obținută prin laminografie

Comparând imaginile 2D si 3D (fig. 30 ) :
-imaginea de sus este 2D;
-imaginile de jos sunt 3D;
-imaginile sunt luate în aceeași regiune a aceluiași PCB.

29

Fig. 30 Comparatie imagini 2D -3D
Observații:
-imaginea 2D conține informații de pe ambele părți ale plăcii;
-o imagin e 3D conține informații de pe o singur ă față;
-marginile, contururile în imaginea 2D sunt bine definite, în timp ce în cazul imaginilor 3D sunt
destul de confuze;
-dacă există void -uri în bilele de cositor, acestea pot fi detectate în imaginile 3D.

30
2.4 Echipamente AXI

2.4.1 Microscopul X-Ray – Dage XD7800NT

Fig. 31 Microscopul X-Ray – Dage XD7800NT

Acest echipament oferă caracteristici care merită să fie luate în considerare de producătorii de
PCBA -uri:
• rezoluție optimă pentru inspecția și analiza PCB -urilor și dispozitivelor;
• vizibilitate la unghiuri de 70°;
• utilizare accesibilă;
• controale joystick simplu de utilizat;

31
• operare p oint-and-click intuitiv ;
• inspecție digitală X -Ray în timp real;
• procesare imagini de 16bit cu imagini live la 25 frames per second;
• măsurăt ori automate pentru BGA -uri și void -uri;
• strângere complexă a datelor și facilități de raportare.
Tubul X -Ray, sursa de înaltă tensiune, controller -ul tubului, intensificator ul de imagine,
suportul principal al tubului X -Ray, al intensificatorului ima ginii și al t ăvii de manipulare, sunt
doar câteva din elemntele principale ale echipamentului.

Fig. 32 Suportul principal al tubului X -Ray (1)
(2. montat pe 4 rotițe de plastic; 3. suporți pneumatici anti -vibrație )

Imaginea X -Ray folosită este “fotog rafia” pe nivele de gri, realizată de sistemul X -Ray Dage.
În general, aceste imagini sunt capturate în timp real, pe măsură ce operatorul scanează produsul.
Imaginile X -Ray arată locațiile în care sunt blocate razele X. Zonele întunecate ale imaginii
indică faptul că mai multe raze X sunt blocate (prezența lipiturii), în timp ce zonele luminoase
indică faptul că razele X nu sunt blocate.
Dezavantajul acestui echipament este că puterea de decizie a operatorului devine foarte
importantă în inspecție, aceasta fiind manuală .8

8 Documenta ție Plexus Corp.

32

Fig. 33 Produse așezate pe tava de manipulare

33

Fig. 34 Imaginea X -Ray după scanarea t ăvii de m anipulare ( corespunzătoare fig.33)

34
2.4.2 ViTrox V810 S2 EX System

Fig. 35 Echipamentul ViTrox V810 S2EX
Acest echipament folosește tehnologia reconstrucției imaginilor X -Ray prin tomosinteza
digitală. Sistemul ViTrox V810 S2 EX de testare a proceselor structurale face posibilă această
anali ză prin generarea în timp real a unor imagini transversale ale lipiturilor. Imaginile X -Ray
(care au la bază tomosinteză digitală) obținute de către sistemul V810 S2 EX sunt analizate
automat în raport cu datele de proiectare a plăc ii pentru a oferi în ti mp real informații cu privire
la structura fiecărei lipituri. Modelul V810 S2 EX permite evaluarea cuprinzătoare a tuturor
tipurilor de lipituri: through -hole, module multi -chip (Multi -Chip Modules, MCM), tehnologii
surface mount (SMT), BGA si altele . Datele pe care le măsoară sistemul V810 S2 EX oferă date
extinse privind controlul proceselor. Spre deosebire de lami nografie, în cazul tomosintezei
subansamblul inspectat se mișcă în timp ce detectorul și camerele rămân în aceeași poziție.

35
Pentru a obține imagini din mai multe unghiuri, mai multe camere TDI sunt instalate la un unghi
diferit față de obiect .9

Fig. 36 Dispunerea camerelor, a detectorului si a tubului X -Ray în echipamentul prezentat

9 Documentatie Plexus Corp.

36
Capitolul 3

Studiu comparativ al capabilității metodei de inspecție AOI vs. X -Ray

Tehnologia de astăzi adoptă folosirea componentelor de dimensiuni tot mai reduse,
componente chip, pachete de componente cu lipituri ascunse și numeroase componente pe
ambele părți al e plăcilor electronice (PCBA) iar inspecț ia vizuală manuală este evitată , fiind
depășită de aceste noi provocări. AOI (Inspecția Optică Automată) și/sau AXI (Inspecția X -Ray
Automată) încep să fie utilizate la o scară mai largă.
Întrebarea cheie care se pune în acest context este:
• Când este i ndicată utilizarea AOI, când să folosim AXI și când este nevoie de ambele
metode de inspecție?
Inginerii de test au mult mai multe provocări acum decât cu câțiva ani în urmă. Complexitatea
plăcilor crește, acestea având mai multe componente, mai multe l ipituri, densitate mai mare,
tehnologii noi de pachete, cum ar fi componente de tip matrice (BGA), pachete de chip 0402 și
0201. Cu cât crește numărul componentelor și implicit al lipiturilor, se creează mai multe
oportunități de defecte care conduc la un randament mai mic. În același timp, există mai multe
alternative de testare și de inspecție astăzi, cu tehnologii noi, cum ar fi Solder Paste Inspection
(SPI), inspecție automată X -Ray (AXI) și inspecția optică automată (AOI). Aceste tehnologii de
inspecți e sunt bine stabilite și oferă mai multe opțiuni. Tehnologia de test Boundary -Scan a
apărut, de asemenea, ca o tehnică electrică popul ară pentru a completa testarea i n circuit (ICT) și
testul funcțional (FT). În timp ce aceste instrumente noi oferă mai multe opțiuni, ele ridică, de
asemenea, o nouă dilemă. Care este strategia corectă de testare / inspecție? Care este combinația
cea mai eficientă a acestor opțiuni?
Alegerea unei strategii de testare este influențată d e mai mulți factori, cum ar fi bugetul alocat
de către client, complexitatea produsului, destinația finală a acestuia, durata de viață pentru care
se așteaptă să funcționeze ansamblul respectiv, experiența și pregătirea personalului, ș.a.m.d.
Asigurarea ca lității produselor ar trebui să reprezinte punctul forte al companiilor iar e lementele
principale ale unui si stem de calitate în producția PCBA -urilor sunt: inspecția vizuală manuală
sau automată, testul electric în circuit, testul funcțional și testul fin al de calitate.

37
Inspecția vizuală manuală implică angajarea operatorilor calificați și utilizarea microscoapelor
pentru a detecta erorile de pe placa electronică. Această metodă prezintă un dezavantaj major
prin faptul că decizia este luată de operator în urma analizei vizuale, defectele fiind găsite într -o
proporție de 50 -80%.
În cazul volumelor de producție medii și mari este nevoie de aparatură de inspecție automată
cum sunt inspecția optică automată (AOI) și inspecția X -Ray automată (AXI).
Metode le de inspecție automată au fost prezentate în capitolul 2 al acestei lucrări, urmând să fie
analizate beneficiile aduse de fiecare tip de inspecție în parte și diferențele dintre acestea.
Inspecția optică automată are ca scop verificarea caracteristici lor procesului de placement și de
reflow: prezență/absență componente, localizare nepotrivită, marcaj ul (OCV, OCR), pini ridicați,
insuficiențe lipituri , scurt circuit.
Inspecția X -Ray este destinată în primul rând zonelor ascunse, cu vizibilitate redus ă, pentru a
putea depista erorile care nu pot fi găsite la inspecția optică automată. În această discuție intră
conectorii, circuitele integrate de tip BGA, PLCC, ș.a. Este utilă, de asemenea, și pentru
inspecția zonelor vizibile. Echipamentele din această categorie pot detecta: prezența/absența
componentelor, integritatea acestora, localizare, calitatea lipiturilor, scurt circuit, ș.a.
Testarea în circuit (ICT) este etapa în care se verifică corectitudinea parametrilor electrici ai
componentelor și cone xiunile dintre ele. Testarea electrică se face spre finalul procesului de
producție.

38
O comparație între aceste tipuri de inspecție/ testare este ilustrată în figura următoare (fig.1).

Fig. 37
În urma analizei posibilităților de inspecție automată se poate observa complementaritatea
acestora.
3.1 Complexitatea produsului
Acesta este un factor important care influențează alegerea strategiei de testare. Nivelul
complexității unui produs era o chestiune subiectivă până în anul 1 999 când s -a calculat un
indice al complexității. Indicele complexității se calculă ținându -se cont de numărul
componentelor, numărul lipiturilor, numărul fețelor plăcii și volumul ridicat sau redus al lotului
de producție.

39

Formula de mai jos exprimă cal culul indicelui complexității:

Ci=C+J
100∗S∗M∗D
𝐶𝑖 = indicele de complexitate;
C = numărul componentelor;
J = numărul lipiturilor;
S = numărul fețelor populate ale placii (1 sau 2) ;
M = gradu l de mixare al produselor pe o linie de produc ție (1 sau 1
2 );
D = densitatea de lipituri care se calculeaz ă astfel:
D=num ăr lipituri
inch2
100 sau D=num ăr lipituri
cm2
15.5

Dacă rezulatatul asociat indicelui de complexitate este sub 50, complexitatea plăcii va fi
redusă. Un indice situat între 50 și 125 arată o complexitate medie, iar o valoare de 125 sau mai
mare de 125 indică o complexitate ridicată.
Acest indice este privit din punctul de vedere al echipei de manufacturing, n u din perspectiva
celor care se ocupă de testare. În producție, cu cât crește complexitatea este tot mai dificil să se
atingă un randament ridicat fără inspecție sau testare.
Atunci când se discută despre alegerea strategiei de testare implicând complexita tea produselor,
este indicat să privim și la volumul producției.
3.2 Volumul producției
În general, inspecția AOI este aplicată unui volum mai mare de produse, în timp ce AXI 3 D are
o eficiență mai ridicată. Eficiența devine un factor important când complexitatea produselor
crește. În figura următoare (fig.2) este ilustrată decizia asupra strategiei de inspecție în funcție de
volum și complexitate. Dacă volumul și complexitatea sunt la un nivel scăzut, inspecția vizuală
manuală r ămâne încă o alternative bună. Dacă acești doi factori încep să crească, inspecția AOI
este recomandată. Când complexitatea produselor este mai ridicată, ar trebui luat în considerare

40
un si stem AXI . În partea dreaptă a graficului, unde și complexitatea și volumul ating nivele
ridicate, soluția mai bună va fi includerea ambelor tipuri de inspecție.

Fig.38 Alegerea AOI și/sau AXI în funcție de volum și complexitate
3.3 Monitorizarea defectelor
Pentru a putea îmbunătăți procesul de producție și a evita as tfel înmulțirea defectelor este
recomandată monitorizarea acestora. Unul din indicatorii folosiți pentru a observa eficiența
procesului global de producție este PPM/DPMO:

𝐷𝑃𝑀𝑂 =𝑁𝑢𝑚𝑎𝑟𝑢𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑒
𝑁𝑢𝑚𝑎𝑟𝑢𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑡𝑖 ∗𝑁𝑢𝑚𝑎𝑟𝑢𝑙 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑡𝑖 𝑝𝑒𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑡𝑒∗106

DPMO = numărul de defecte per un milion de oportunități – depinde de numărul și tipul
componentelor folosite;
PPM = parți per million;

Alt indicator mai simplu de folosit, exprimat în procente, este FPY (First Pass Yield). Acesta
este important când vine vorba de eficiența unei linii de producție și este calculat raportând
numărul de unități bune la numărul de unități testate în total.

41
Capabilitatea unui proces este dată de alți doi indici: 𝐶𝑝 și 𝐶𝑝𝑘. Primul indice definește gradul
în care se încadrează valorile măsurate între limitele de control date, iar cel de -al doilea indice se
referă la gradul de centrare a valorilor măsurat e raporat la valoarea de referință. Aceștia se
calculează astfel:

𝐶𝑝=𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑎𝑟 ă−𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑎 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑎𝑟 ă
6−𝜎

𝐶𝑝𝑘=𝐶𝑝−|𝑉𝑎𝑙𝑜𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑖𝑛 ță−𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑚ă𝑠𝑢𝑟ă𝑡𝑜𝑟𝑖𝑙𝑜𝑟 |
3∗𝜎

Un proces este considerat stabil dacă 𝐶𝑝𝑘 este mai mare decât 1,33.

42
3.4 Studiu de caz
În cele ce urmează voi face referire la un produs care se inspectează folosind atât AOI, cât și
AXI. În fig. 3 este prezentată placa cu side A în fig. 39 și side B în fig . 40.

Fig. 3 9 Side A

43

Fig. 40 Side B

Tabelul următor prezintă numărul componentelor de pe fiecare față a plăcii și numărul
lipiturilor.
Numărul componentelor Numărul lipiturilor
Side
A 2552 Side A 6126
Side
B 2006 Side B 13791
Total 4558 Total 19917
Tab. 1
Calculând indicele de complexitate a plăcii se constată că trece de pragul 125, rezultând o
complexitate ridicată.

44
Analizând tipurile de componente din BOM observăm diversitatea acestora: componente de tip
chip (rezistori, condensatori, bobi ne), circuite integrate de tip S OIC (Small Outline Integrated
Circuit), QFN (Quad -Flat No -Leads), QFP (Qua d Flat Package), tranzistori SOT (Small -Outline
Transistor), oscilatoare (XTAL), condensatori tan talum, electrolitici, LED -uri (Ligh t-Emitting
Diode), rețele de rezistori, BGA -uri (Ball Grid A rray), etc.
La generarea programelor de inspecție se ține cont de tipurile de componenete plasate pe placă,
fiecare tip având testele necesare. De exemplu, inspecția AOI a unei componente de ti p chip
presupune: inspecție lipituri, prezența/absentă și pasul OCV (Optical Character Verification), un
algoritm folosit pentru a verifica marcajul componentei. Algortimul OCV este foarte util în
detectarea componentelor greș ite sau a polarităților greșit e.

Fig. 4 Utilizarea algoritmului OCV pentru verificarea marcajelor componentelor

Pentru componentele mai complexe (QFP, SOIC) care au lipituri vizibile, se setează un pas de
bridging care presupune verificarea spațiilor dintre lipituri pentru a dete cta scurt -circuitul.
Inspecția AOI se face 100%, adică se verifică toate componentele de pe placă.

Spre deosebire de AOI care verifică și marcajele componentelor , inspecția X -Ray se axează pe
verificarea lipiturilor, având un alt atu, și anume, vizualiza rea lipiturilor ascunse.

45
Exemplu în figura următoare – lipituri BGA – acestea nu pot fi verificate la AOI, fiind ascunse
sub componetă.

Fig. 41 Offset BGA
La generarea programului de inspecție X -Ray se setează teste de verificare a lipiturilor
(measurement, short, voiding, open, misalignment, slice setup).

Fig. 41 Setarea algoritmilor de verificare la X -Ray

Echipamentul X -Ray este folosit ca o completare a inspecției, așadar nu se mai inspectează toate
componentele.

46
În cazul plăcii alese pen tru studiul de caz, se testează doar o parte din componentele plăcii. În
tabelul următor este precizată rata de coverage sau acoperire a componentelor testate.
Component Coverage
side A 90.23%
side B 91.11%
Total 90.62%
Joint Coverage
side A 90.76%
side B 97.36%
Total 95.34%
Tab. 2 Coverage AXI
La generarea programului de inspecție X -Ray se setează teste de verificare a lipiturilor
(measurement, short, voiding, open, misalignment, slice setup).
Echipamentul X -Ray este folosit ca o completare a inspecției, așadar nu se mai inspectează toate
componentele.
În cazul plăcii alese pentru studiul de caz, se testează doar o parte din componentele plăcii. În
tabelul următor este precizată rata de coverage sau acoperire a co mponentelor testate.
Acest produs nu are și componente PTH, dar în cazul produselor care trec prin Wave, se face o
nouă inspecție X -Ray post -wave. Detectarea defectelor după Wave se poate face doar prin
inspecția X -Ray, toate lipiturile fiind ascunse.

Privind la defectele reale găsite în urma inspecțiilor AOI și AXI în 6 luni, am observat că
inspecția optică automată detectează probleme ale componentelor chip (R215, C89, R735, etc) în
marea majoritate a cazurilor (nu e exclusă detectarea defectelor al tor componente), iar defectele
găsite la X -Ray sunt legate de componentele ale căror lipituri nu sunt vizibile (U127, U1.AB,
U1.A5, U125_1, etc). Acest lucru se poate observa și în tabelele 3 și 4 care conțin fragmente din
listele cu referințele componente lor cu defecte reale. În această bază de date, defectele găsite la
AOI se înregistrează la nivel de part, în timp ce la AXI sunt înregistrate la nivel de pin, rezultând
o mare diferență între numărul defectelor detectate de echipamentele AOI și X -Ray. Numă rul
defectelor reale găsite la AOI în această perioadă de 6 luni este 184, în timp ce numărul
lipiturilor defecte găsite la X -Ray este 2,145. La o primă vedere, am spune că echipamentul X –
Ray este mult mai eficient decât echipâmnetul AOI, însă trebuie ținu t cont de faptul că lipiturile
circuitelor integrate sunt mult mai multe decât numărul de componente.

47

Tab. 3 Lista a defectelor reale găsite la AOI Tab. 4 Lista a defectelor reale găsite la AXI

48
Concluzii

În această lucrare am dorit să expun o comparație între două moduri diferite de inspecție optică
cu scopul de a evidenția faptul că la alegerea unei strategii de inspecție/testare se ține cont de mai
mulți factori, cum ar fi complexitatea și volumul produselor.

În primul capitol sunt prezentate etapele producției subansamblelor electronice și defectele care
pot să apară de -a lungul acestui proces.

Următorul capitol este compus din descrierea a două tipuri diferite de inspecție optic ă, cu
exemple de chipamente utilizate.

Ultimul capitol prezintă câțiva factori de care se ține cont în alegrea unei strategii de
inspecție/testare, cum monitorizăm defectele care apar în timpul procesului de producție, și nu în
ultimul rând, un studi u de caz care evidențiază complementaritatea metodelor de inspecție alese.
În cadrul acestui studiu de caz am ales un produs cu o complexitate ridicată, am descris modul de
abordare al fiecărei metode de inspecție, ajungând la concluzia că excluzând una di n cele două
metode (AOI și AXI) procentajul escape -urilor va crește, altfel spus o mulțime de plăci
electronice trec mai departe în procesul de producție cu o mulțime de defecte nedescoperite.
O strategie de test eficiență implică detectarea tuturor defecț iunilor cât mai devreme posibil.

În concluzie, am prezentat un răspuns pentru întrebarea lansată la începutul capitolului 3 :
“Când este indicată utilizarea AOI, când să folosim AXI și când este nevoie de ambele metode
de inspecție?”

49
Bibliografi e

1. Focus on In -Circuit Testing (Fourth Edition) ©GenRad, Inc. 1997. All rights reserved.
Westford, Massachusetts, U.S.A. 01886 -0033. November, 1997.
2. http://www.nordson.com/en/divisions/yestech/about -nordson -yestech/articles/aoi -and-x-
ray-inspection -systems -combined -provide -valuable -yield -enhancement -solution ,
consultat la data de 15.03.2018
3. https://www.evaluationengineering.com/exploring -aoi-and-x-ray, consultat la data de
22.05.2018
4. https://www.electronics -notes.com/articles/test -methods/automatic -automated -test-
ate/design -for-aoi-test.php , consultat la data de 22.05.2018

5. https://www.evaluationengineering.com/exploring -aoi-and-x-ray, consultat la data de
29.05.2018

6. Documenta ție Plexus Corp .